光敏监测型高精集成加热装备电缆

技术领域

本发明属于加热电缆技术领域，尤其涉及一种光敏监测型高精集成加热装备电缆。

背景技术

我国大部分油田含硫量和含蜡量比较高，油粘度也较大，初期产量较高的自喷油井，即使不到采油中期，也常出现自喷能力降低，这是由于蜡常常凝结在油井管壁而造成堵塞，需要定期清蜡。清蜡作业很麻烦，大大降低了原油生产率。最原始的清蜡方法是采用刮蜡，也有其它加热方法来清蜡，虽然比较经济，但使用不太方便；在稠油和高凝油的开采过程中，由于原油粘度高或井筒结蜡，加上稠油和高凝油的趋肤效应，严重影响了油井的产量，甚至使油井停产。

采用加热电缆是一种简便的方法，选择加热电缆来降低原油粘度清理结蜡，从而达到提高采油效率。在已有技术中，由于高凝油和高稠油的采输电热采油装置通常是由加热导体(铜棒)、橡胶或氟塑料等组成，该结构的电缆在使用时，电缆耐温等级低，表皮易破损，维修比较困难；在部分油井中使用，井底温度过高，电缆耐温性能差，会造成粘连、报废等现象。由于使用环境的特殊性，要求采油用加热电缆具有防水、耐高温、耐腐蚀、耐压等特殊性能，此外，我国大部分油田的深度为1000m至5000m，传统加热电缆仅满足喷油口加热，无法满足井中和井底加热需要。

现有专利申请202021436796.2公开了一种大功率超高温恒温加热电缆，可取代上述现有的加热电缆，具有恒温恒功率、加热温度高、防水、防油、耐腐蚀、高强度耐冲击等优势，但该大功率超高温恒温加热电缆的控温与实际需求偏差大，难以实时的根据实际工况(不同环境的深井)控制加热温度，加热效果不理想，采油效率出现瓶颈，若加热电缆的运行温度高于实际需求，一方面造成能源浪费，大幅增加成本，另一方面也存在较大的安全隐患。

发明内容

为解决现有技术存在的加热电缆的控温与实际需求偏差大，加热效果不理想的问题，本发明提供一种光敏监测型高精集成加热装备电缆。

本申请的创新点主要在于，一是发明人在现有加热电缆的实际使用中发现，现有的加热电缆没有设置控温反馈结构，而且如何设置控温反馈结构也是个技术难题，二是发明人设计了本申请的光敏监测型高精集成加热装备电缆，不但可满足长度受限问题，并且采用感温光纤可时刻监测电缆温度，便于针对不同环境的深井，时刻调整加热温度，具有良好的加热和控温反馈能力，控温与实际需求高度匹配，大幅提高采油效率，且可监控温度警戒值，安全可靠。

本发明所采用的技术方案如下，一种光敏监测型高精集成加热装备电缆，包括金属保护层、温控线芯和多根传输导线，所述金属保护层的外部包覆有金属加强层，所述传输导线和温控线芯均设置在金属保护层内，所述温控线芯和多根所述传输导线均沿该电缆的长度方向设置，所述传输导线和温控线芯均与保护层之间设置有绝缘层，所述传输导线的一端连接有加热导线，多根所述传输导线对应的加热导线的尾端相连；

所述温控线芯包括从内至外依次套设的感温裸光纤、第一金属管和第二金属管，所述感温裸光纤和第一金属管之间设置有阻水料，所述第一金属管和第二金属管之间设置有铝包层。

作为优选，所述第一金属管和第二金属管均为无缝钢管，所述阻水料为阻水油膏。温控线芯采用双层的无缝钢管保护，感温裸光纤和无缝钢管之间填充有阻水油膏，并在双层的无缝钢管之间绕铝包层，对感温裸光纤的测温影响很小可忽略不计，具有良好的防水、防潮性能，大幅提高抗拉强度和抗压强度等性能，抗拉强度不小于1000N，抗压强度不小于3000N，抗冲击强度不小于0.75J。

作为优选，所述传输导线为铜导线；加热导线为镍铬合金电热丝。选用高精度、非磁性、高导电性能的铜导线，铜导线的电阻≤0.727Ω/km，满足GB/T 3956—2008直流电阻要求，采用铜导线一方面可以有效传导电能，最小程度避免损耗，一方面采用一类导体，相同截面载流量大；镍铬合金电热丝可长期经受800℃以上高温。

进一步地，所述传输导线的数量为三根，相应的所述加热导线的数量也为三根，三根所述加热导线的尾端相连，形成Y型负载，中性点不接地。在地面三相输电时，三根加热导线产生较大的发热功率，三根加热导线合计产生5KW/m发热功率。

作为优选，所述金属保护层的材质为铜材质。金属保护层由铜带纵包焊接而成，其密度为8.89g/cm3，其标称厚度0.87mm，最小厚度不小于标称值90％，采用铜材质相较于其它材质有效提高该电缆的机械强度和导热效果。

作为优选，所述金属加强层的材质为不锈钢材质。不锈钢材质的金属加强层的标称厚度2.0mm，满足耐磨、耐腐蚀、抗拉、抗机械挤压、可反复收卷等要求，可避免大长度的该电缆自身负重造成的机械疲劳事故，有效提高该电缆使用寿命。

作为优选，所述绝缘层为压实的无机矿物粉。无机矿物粉在一方面具有良好的绝缘性能，有效确保传输导线的绝缘情况，一方面无机矿物粉致密，可耐1083℃高温而不发生变化或极微小变化，不影响加热导向和传输导线的发热效果，提高使用寿命。

有益效果：

1、该光敏监测型高精集成加热装备电缆，集电子化和智能化于一体，通过温控线芯实现远程实时监控该电缆的加热温度，可根据实际工况如不同环境的深井实时控制该电缆的加热温度，大幅提高加热效果，确保该电缆的加热温度十分吻合实际需求，大幅提高采油效率，有效突破采油效率的瓶颈，又合理利用能源，避免浪费，有效控制成本，且不会因为温度过高造成安全隐患；

2、该光敏监测型高精集成加热装备电缆，传输导线电能载流量大，以及绝缘层、金属保护层和金属加强层的设置，可满足正常工作发热温度可达500℃以上，发热最高可将金属加强层温度加热到800℃以上，将流经发热段的流速为10000Nm

3、该光敏监测型高精集成加热装备电缆，主体材料均采用无机材料，并且为无磁材料，因此可有效抵抗外界干扰；散热性能优异，不易老化，竖直敷设使用、往复抽拉使用单次可达720小时，累计可达7200h，水平敷设累计使用至少可达36000h；

4、该光敏监测型高精集成加热装备电缆，线路过载时，只要发热温度低于铜的熔点，产品就不会因为电流过大或电压过高而引起绝缘发热老化甚至击穿受损；

5、该光敏监测型高精集成加热装备电缆，绝缘层、金属保护层和金属加强层的设置，以及阻水料、第一金属管、铝包层和第二金属管的设置，大幅提高耐高温、抗拉强度和抗压强度等性能，解决长度受限问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本发明光敏监测型高精集成加热装备电缆的正视剖面示意图；

图2是本发明光敏监测型高精集成加热装备电缆的温控线芯的正视剖面示意图；

图3是本发明光敏监测型高精集成加热装备电缆的侧视剖面视示意图；

图中：1、金属保护层，2、温控线芯，21、感温裸光纤，22、第一金属管，23、第二金属管，24、阻水料，25、铝包层，3、传输导线，4、金属加强层，5、绝缘层，6、加热导线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

如图1和图2所示，一种光敏监测型高精集成加热装备电缆，包括金属保护层1、温控线芯2和多根传输导线3，所述金属保护层1的外部包覆有金属加强层4，所述传输导线3和温控线芯2均设置在金属保护层1内，所述温控线芯2和多根所述传输导线3均沿该电缆的长度方向设置，所述传输导线3和温控线芯2均与保护层之间设置有绝缘层5，所述传输导线3的一端连接有加热导线6，多根所述传输导线3对应的加热导线6的尾端相连；所述温控线芯2包括从内至外依次套设的感温裸光纤21、第一金属管22和第二金属管23，所述感温裸光纤21和第一金属管22之间设置有阻水料24，所述第一金属管22和第二金属管23之间设置有铝包层25。

具体地，在本实施例中，所述第一金属管22和第二金属管23均为无缝钢管，所述阻水料24为阻水油膏，温控线芯2采用双层的无缝钢管保护，感温裸光纤21和无缝钢管之间填充有阻水油膏，并在双层的无缝钢管之间绕铝包层25，对感温裸光纤21的测温影响很小可忽略不计，具有良好的防水、防潮性能，大幅提高抗拉强度和抗压强度等性能，抗拉强度不小于1000N，抗压强度不小于3000N，抗冲击强度不小于0.75J。

具体地，在本实施例中，所述传输导线3为铜导线，选用高精度、非磁性、高导电性能的铜导线，铜导线的电阻≤0.727Ω/km，满足GB/T3956—2008直流电阻要求，采用铜导线一方面可以有效传导电能，最小程度避免损耗，一方面采用一类导体，相同截面载流量大；加热导线6为镍铬合金电热丝，镍铬合金电热丝可长期经受800℃以上高温；所述传输导线3的数量为三根，相应的所述加热导线6的数量也为三根，三根所述加热导线6的尾端相连，形成Y型负载，中性点不接地，在地面三相输电时，三根加热导线6产生较大的发热功率，三根加热导线6合计产生5KW/m发热功率。

具体地，在本实施例中，所述金属保护层1的材质为铜材质，金属保护层1由铜带纵包焊接而成，其密度为8.89g/cm3，其标称厚度0.87mm，最小厚度不小于标称值90％，采用铜材质相较于其它材质有效提高该电缆的机械强度和导热效果；所述金属加强层4的材质为不锈钢材质，不锈钢材质的金属加强层4的标称厚度2.0mm，满足耐磨、耐腐蚀、抗拉、抗机械挤压、可反复收卷等要求，可避免大长度的该电缆自身负重造成的机械疲劳事故，有效提高该电缆使用寿命；所述绝缘层5为压实的无机矿物粉，所述无机矿物粉末为金属氧化物粉末，更优选为氧化镁粉末，无机矿物粉在一方面具有良好的绝缘性能，有效确保传输导线3的绝缘情况，一方面无机矿物粉致密，可耐1083℃高温而不发生变化或极微小变化，不影响加热导向和传输导线3的发热效果，提高使用寿命。

该光敏监测型高精集成加热装备电缆，可满足正常工作发热温度可达500℃以上，发热最高可将金属加强层4温度加热到800℃以上，将流经发热段的流速为10000Nm

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。