加热装置

技术领域

本发明涉及石油天然气领域，具体而言，涉及一种加热装置。

背景技术

石油天然气行业所用的井下钻具或仪器等的连接螺纹采用涂高强度粘结胶并旋紧至指定扭矩范围的方法进行连接，这样的操作可以保证螺纹连接强度，防止脱扣、螺纹失效等事故的发生。

然而，上述连接方式造成大量的钻具或仪器在拆卸维修时，螺纹卸扣较困难，需要通过高温加热的方法破坏高强度胶的粘接性能，并结合大扭矩拆卸设备实现螺纹卸扣。

目前，常采用的螺纹加热方法包括：1、直接大扭矩卸扣，效率低，有时会造成零部件损伤，甚至损坏拆卸工具；2、破坏性拆卸，一般通过锯床锯断或车床车断；3、人工使用气焊(氧气和乙炔)加热，再使用拆装架进行卸扣。

然而，氧气和乙炔燃烧加热的方式，不仅效率较低，且经常因易燃气体领用程序繁琐，安全环保等因素影响正常生产。并且，乙炔属于易燃气体，受热、震动、电火花等因素都可以引发爆炸，贮存和运输均有特殊的要求。此外，使用乙炔加热的不足还包括：1、人工加热时需要近距离操作，存在安全风险，尾气污染大；2、乙炔价格偏高，随着钻具或仪器维修量的增加，造成成本的增加；3、氧气和乙炔燃烧加热属于表面加热工艺，加热不均匀、加热满，芯表温差大，无法精确控制加热温度。因此，需要探寻替代乙炔加热的方法，以实现可操作性强、便捷、安全，污染少，低成本，甚至与拆装架等设备集成的目的。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种加热装置，以解决现有技术中的连接螺纹拆卸过程中安全性较低的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种加热装置，其中，用于对工件的螺纹连接段进行加热，以破坏螺纹连接段的粘结胶，加热装置包括：感应线圈，感应线圈用于绕螺纹连接段设置，以对螺纹连接段进行电磁感应加热；第一检测件，第一检测件用于检测螺纹连接段的实时温度；感应加热系统，感应加热系统与感应线圈和第一检测件均连接，在感应加热系统接收到第一检测件检测到的螺纹连接段的实时温度时，感应加热系统将实时温度与预定温度进行比较，以在实时温度达到预定温度后控制感应线圈停止对螺纹连接段加热。

进一步地，感应加热系统包括：控制系统，控制系统与第一检测件信号连接，以接收实时温度并将实时温度与预定温度进行比较；控制系统与感应线圈控制连接，以在实时温度达到预定温度后控制感应线圈停止对螺纹连接段加热。

进一步地，加热装置还包括：执行机构，执行机构与感应线圈连接；控制模块，控制系统与控制模块信号连接，控制模块与执行机构信号连接，以在控制模块接收到控制系统的信号时通过执行机构控制感应线圈内电流的通断。

进一步地，执行机构包括驱动单元和主回路线圈，控制模块与驱动单元信号连接，驱动单元与主回路线圈连接，主回路线圈与感应线圈连接，以使控制模块通过驱动单元控制主回路线圈的通断，以控制感应线圈内电流的通断。

进一步地，加热装置还包括：电流放大器，主回路线圈与电流放大器连接，电流放大器与感应线圈连接，以放大感应线圈内的电流。

进一步地，第一检测件为红外线测温仪。

进一步地，加热装置还包括：传动组件，传动组件与感应线圈传动连接，以带动感应线圈转动和移动。

进一步地，加热装置还包括：冷却系统，冷却系统与感应线圈连接，以对感应线圈进行冷却。

进一步地，加热装置还包括：监测报警系统，监测报警系统与冷却系统连接，以监测冷却系统内的冷却介质的温度，以在冷却介质的温度超过冷却介质预定温度时报警；监测报警系统与感应加热系统连接，以在监测到感应加热系统过流过载时报警。

进一步地，冷却系统包括：第一冷却管路，第一冷却管路的至少部分设置在感应线圈内，以通过流经第一冷却管路内的冷却介质对感应线圈进行冷却。

本发明的加热装置主要应用于石油与天然气钻采装备领域，该加热装置用于对工件的螺纹连接段进行加热，以破坏螺纹连接段的粘结胶，加热装置包括感应线圈、第一检测件和感应加热系统，通过感应线圈对螺纹连接段进行电磁感应加热，在第一检测件将检测到螺纹连接段的实际温度发送给感应加热系统后，感应加热系统将实时温度与预定温度进行比较，并在实时温度达到预定温度时控制感应线圈停止对螺纹连接段加热。该加热装置通过感应加热系统调节和控制对工件的加热情况，提高了操作的自动化以及可靠性；并且，通过感应线圈对螺纹连接段进行电磁感应加热可以快速破坏高强度螺纹胶的粘接性能，且具有安全、节能环保的优点。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的加热装置的实施例的第一示意图；以及

图2示出了根据本发明的加热装置的实施例的第二示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、螺纹连接段；10、感应线圈；20、第一检测件；30、感应加热系统；31、控制系统；33、控制模块；34、驱动单元；35、主回路线圈；50、循环监测系统；60、电流放大器；70、冷却系统；71、进水总管路；711、第一控制阀；72、出水总管路；721、第二控制阀；80、监测报警系统；90、传动组件；100、主电源。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本发明提供了一种加热装置，请参考图1和图2，用于对工件的螺纹连接段1进行加热，以破坏螺纹连接段的粘结胶，加热装置包括：感应线圈10，感应线圈10用于绕螺纹连接段1设置，以对螺纹连接段进行电磁感应加热；第一检测件20，第一检测件20用于检测螺纹连接段1的实时温度；感应加热系统30，感应加热系统30与感应线圈10和第一检测件20均连接，在感应加热系统30接收到第一检测件20检测到的螺纹连接段1的实时温度时，感应加热系统30将实时温度与预定温度进行比较，以在实时温度达到预定温度后控制感应线圈10停止对螺纹连接段1加热。

本发明的加热装置主要应用于石油与天然气钻采装备领域，该加热装置用于对工件的螺纹连接段1进行加热，以破坏螺纹连接段的粘结胶，加热装置包括感应线圈10、第一检测件20和感应加热系统30，通过感应线圈10对螺纹连接段进行电磁感应加热，在第一检测件20将检测到螺纹连接段的实际温度发送给感应加热系统30后，感应加热系统30将实时温度与预定温度进行比较，并在实时温度达到预定温度时控制感应线圈10停止对螺纹连接段1加热。该加热装置通过感应加热系统30调节和控制对工件的加热情况，提高了操作的自动化以及可靠性；并且，通过感应线圈10对螺纹连接段进行电磁感应加热可以快速破坏高强度螺纹胶的粘接性能，且具有安全、节能环保的优点。

优选地，感应加热系统具有恒温工作模式；当加热装置启动工作后，钻具表面温度持续上升至预先温度，红外线测温仪监测到实时温度后，反馈给感应加热系统；当实时温度达到预定温度时，感应加热系统自动调节至恒温工作模式，并在该恒温工作模式下维持预定时间后停止加热。

具体实施时，工件为钻具，感应线圈10绕钻具的外侧圆周面设置，也为感应线圈10绕钻具外圆设置。

具体实施时，感应线圈10呈U形，采用铜管制成，系统工作时，线圈中产生高密度强磁束，处于感应线圈中的钻具受磁场而自身发热，温度迅速上升；达到感应加热的目的。

在本实施例中，感应加热系统30包括控制系统31，控制系统31与第一检测件20信号连接，以接收实时温度并将实时温度与预定温度进行比较；控制系统31与感应线圈10控制连接，以在实时温度达到预定温度后控制感应线圈10停止对螺纹连接段1加热。

在本实施例中，加热装置还包括：执行机构，执行机构与感应线圈10连接；控制模块33，控制系统31与控制模块33信号连接，控制模块33与执行机构信号连接，以在控制模块33接收到控制系统31的信号时通过执行机构控制感应线圈10内电流的通断。这样的设置可以通过控制模块33控制感应加热系统30以及感应线圈是否工作，并且，通过执行机构执行加热指令。其中，控制模块33也为调制及控制开关模块。

在本实施例中，执行机构包括驱动单元34和主回路线圈35，控制模块33与驱动单元34信号连接，驱动单元34与主回路线圈35连接，主回路线圈35与感应线圈10连接，以使控制模块33通过驱动单元34控制主回路线圈35的通断，以控制感应线圈10内电流的通断。

优选地，驱动单元34为IGBT驱动模块。

在本实施例中，加热装置还包括电流放大器60，主回路线圈35与电流放大器60连接，电流放大器60与感应线圈10连接，以放大感应线圈10内的电流。这样的设置使得感应线圈10对工件的加热效率更快，加热效果更好。具体实施时，电流放大器60和感应线圈10用于贴近钻具外圆执行加热操作。

优选地，第一检测件20为红外线测温仪。通过红外线测温仪可以监测钻具外圆表面温度。

在本实施例中，加热装置还包括传动组件90，传动组件90与感应线圈10传动连接，以带动感应线圈10转动和移动。其中，传动组件90用于调节感应线圈10进行360°旋转及上下升降。这样的设置以满足实际使用过程中不同工况下的工艺需求，提高了加热装置的适用性，可以对多种环境内的工件进行加热，也可对多种尺寸的工件进行加热。

具体实施时，传动组件90与电流放大器60直接连接，以通过带动电流放大器60转动和移动进而带动感应线圈10转动和移动。

在本实施例中，加热装置还包括冷却系统70，冷却系统70与感应线圈10连接，以对感应线圈10进行冷却。

具体实施时，冷却系统70与电流放大器60连接，以对电流放大器60进行冷却。这样的设置可以通过冷却系统70内的循环水对感应线圈10和电流放大器60进行自动冷却。

在本实施例中，加热装置还包括监测报警系统80，监测报警系统80与冷却系统70连接，以监测冷却系统70内的冷却介质的温度，以在冷却介质的温度超过冷却介质预定温度时报警；监测报警系统80与感应加热系统30连接，以在监测到感应加热系统30过流过载时报警。这样的设置可以通过监测报警系统80对冷却系统70的循环水温监测报警，也可以对感应加热系统30的过流过载监测报警。

在本实施例中，冷却系统70包括第一冷却管路，第一冷却管路的至少部分设置在电流放大器60内，以通过流经第一冷却管路内的循环水对电流放大器60进行冷却。

在本实施例中，冷却系统70包括第二冷却管路，第二冷却管路的至少部分设置在感应线圈10内，以通过流经第一冷却管路内的冷却介质对感应线圈10进行冷却。

在本实施例中，冷却系统70包括冷却管路组件，冷却管路组件包括进水总管路71和出水总管路72，进水总管路71与第一冷却管路的一端和第二冷却管路的一端均连接，出水总管路72与第一冷却管路的另一端和第二冷却管路的另一端均连接，以通过进水总管路71向第一冷却管路和第二冷却管路内输送循环水；并使吸热后的第一冷却管路和第二冷却管路内的循环水通过出水总管路72流出。其中，第一冷却管路和第二冷却管路为冷却管路组件的部分结构。

优选地，进水总管路71上设置有第一控制阀711，以控制进水总管路71的通断。

优选地，出水总管路72上设置有第二控制阀721，以控制出水总管路72的通断。

在本实施例中，冷却系统70包括冷却部件，冷却部件用于对冷却管路组件内的循环水进行冷却。

在本实施例中，加热装置还包括主电源100，主电源100与控制系统31和冷却系统70均连接，以为控制系统31和冷却系统70供电。

优选地，控制系统31为高频主机控制系统，高频主机控制系统连接主电源100后，将交流电转变成高频电流。

具体实施时，控制系统31与冷却系统70控制连接，以控制冷却系统70内循环水的温度。

具体实施时，冷却系统70和监测报警系统80统称为循环监测系统50，如图1所示。

具体实施时，监测报警系统80连接冷却系统70和高频主机控制系统，分别对整个系统启动工作时的循环水的温度监测以及感应加热系统过流过载等的监测报警。

具体实施时，冷却系统70则连接主电源和电流放大器60，用于系统工作时建立水循环，同时，根据监测报警系统80发动的水温信号，通过冷却部件对循环水自动冷却。

本发明的加热装置为石油与天然气钻采装备领域提供了一种石油钻具螺纹拆卸工艺及方法。其通过感应加热的方式，对石油天然气行业所用的井下钻具或仪器等的连接螺纹快速加热，破坏高强度螺纹胶的粘接性能，进而通过旋钮设备将钻具螺纹快速拆卸，该发明能满足不同钻具螺纹规格、尺寸、不同壁厚的加热，自动化与集成化程度高，能够显著提高钻具螺纹拆卸的安全性和工作效率；具有节能环保、安全高效、推广性较强等特点。

本发明的加热装置有如下优点：

1、通过应用电能及感应加热的方式，对石油天然气行业所用的井下钻具或仪器等的连接螺纹快速加热，破坏高强度螺纹胶的粘接性能，并结合热膨胀，实现钻具螺纹的快速拆卸，提供了一种安全、节能环保、高效智能的革新性工艺及方法。

2、具有感应加热过程中，循环水温、钻具表面加热温度、系统过流过载能全过程自动控制与调节；自动化与集成化程度高，能满足不同钻具螺纹规格、尺寸、不同壁厚的加热，能够显著提高钻具螺纹拆卸的安全性和工作效率，推广性较强。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

本发明的加热装置主要应用于石油与天然气钻采装备领域，该加热装置用于对工件的螺纹连接段1进行加热，以破坏螺纹连接段的粘结胶，加热装置包括感应线圈10、第一检测件20和感应加热系统30，通过感应线圈10对螺纹连接段进行电磁感应加热，在第一检测件20将检测到螺纹连接段的实际温度发送给感应加热系统30后，感应加热系统30将实时温度与预定温度进行比较，并在实时温度达到预定温度时控制感应线圈10停止对螺纹连接段1加热。该加热装置通过感应加热系统30调节和控制对工件的加热情况，提高了操作的自动化以及可靠性；并且，通过感应线圈10对螺纹连接段进行电磁感应加热可以快速破坏高强度螺纹胶的粘接性能，且具有安全、节能环保的优点。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。