[发明专利]一种井下电加热器

说明书

本发明提供一种井下电加热器，包括电缆仓、注气仓、加热仓、端头，本发明通过改变壳程流体的流动路径，提高了加热器的能量利用率。通过空心加热棒增大加热棒与流体的接触面积，以及加热器单体降低壳程流体的流通截面积，提高流体的流动速度，可有效降低辐射传热在壳体传热的占比，降低加热棒的壁面温度，提高井下电加热器的井下使用寿命。与现有的连续螺旋折流板式井下电加热器相比，该加热器的结构简单易于制造，成本低，便于大规模推广。

技术领域

本发明属于油气资源开发技术领域，尤其涉及用于富油煤、油页岩、重油和稠油等非常规能源原位开采领域中使用的一种井下电加热器。

背景技术

对富油煤、油页岩、重油和稠油等非常规能源进行原位开采往往需要进行原位加热，而上述非常规能源储层的导热系数较低，不适合采用热传导方式进行井下加热，而对流传热方式中高温热载体与储层的接触面积大，相同条件下，其加热效率更高。

油页岩是一种低渗透性、低导热性岩体，而对油页岩进行储层改造后，油页岩层中的人造裂缝提供了高温流体的流动通道，增大了传热面积，以热对流方式将油页岩加热至裂解温度所需的时间较短，有利于提高油页岩原位加热效率。虽然储层改造后，油页岩层的渗透性有所提高，但高温流体需要较高的压力(大于起裂压力)才能打开流动通道，而高压条件下的燃烧不易控制，由于不充分燃烧产生的固体颗粒物可能堵塞油页岩中的人造裂缝，不利于高温流体的注入。同时，注热井突发涌水可能使燃烧反应无法稳定持续进行，燃烧反应停止后，该加热器不易再次点火，因此燃烧式井下加热器不适用于油页岩的原位开采。

2006年壳牌公司开展电加热原位开采技术(简称E-ICP)试验工程，其与ICP最大的不同之处是使用Y型电加热器加热油页岩层。Y型电加热器是由三根电加热棒(裸电极)构成，采用热传导方式加热油页岩。由于油页岩的导热系数较低，因此该方式的加热效率低，加热时间长，而且裸电极局部存在高温热点，电加热棒易产生局部热损失而失效。

受注热井直径的限制，井下电加热器的直径较小，且电加热棒需要一定空间用于连接动力线，因此，井下电加热器中可安装的电加热棒数量较少。基于此，专利CN201720974607.9提出基于连续螺旋折流板结构的井下流体电加热器，虽然该加热器很大程度上降低了电加热棒的壁面温度，提高了井下电加热器的使用寿命，但该加热器的连续螺旋折流板需要钻孔，折流板的加工和安装较为困难，制造成本较高，且该加热器在高功率、大流量加热时，电加热棒的壁面温度依然较高，不利于提高加热器的井下使用寿命。

发明内容

针对上述背景技术的阐述，本发明提供一种井下电加热器，能够在井下产生大流量的高温流体，同时具有较低的电加热棒壁面温度及较高的井下使用寿命。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种井下电加热器，包括电缆仓、注气仓、加热仓、端头，电加热棒；

所述电缆仓分别对应设置在注气仓上方，加热仓对应设置在注气仓的下部，加热仓的底部设置端头，所述电缆仓包括设置在电缆仓支座上的电缆仓壳体，电缆仓壳体上设置电缆密封支座；

所述电加热棒采用如下两种方式，设置：

方案一：所述电缆仓支座中间设置通气孔，中心注气管穿过支撑板中心注气孔和上端盖的中心注气孔，加热器壳体由在加热器外壳体和加热器内壳体的上端和下端分别设置的上端盖和下端盖组成，加热仓内部设置加热器；所述加热器包括中心柱和空心加热棒，空心加热棒壳体的横截面为空心环形，空心加热棒包括位于加热棒上壳体的加热棒上端盖和位于加热棒下壳体的加热棒下端盖，空心加热棒壳体的内壁两侧设置绝缘层，发热丝设置在绝缘层中间，加热棒上壳体设置加热棒注气孔，空心加热棒壳体顶部设置绝缘胶，穿过绝缘层的导向柱穿过绝缘胶；空心加热棒下端盖环形截面为等腰梯形，用于限制连续螺旋折流板的轴向位移。

方案二：所述电缆仓支座与中心注气管、电加热棒连接；