專利名稱：采油用碳纖維膨脹發(fā)熱電纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)熱電纜，特別是涉及一種稠油及高凝油開采專用的碳纖維膨脹發(fā)熱電纜。
背景技術(shù)：
稠油及高凝油開采時必須采用專用加熱電纜，以便提高原油的流動性。目前，廣泛采用的發(fā)熱電纜是一種中頻發(fā)熱電纜，俗稱銅芯鐵鎧電纜。電纜的中芯是銅，外皮是鐵鎧， 銅芯與鐵鎧外皮之間有絕緣層。將銅芯鐵鎧電纜放入空心抽油桿內(nèi)，在電纜的下端將銅芯與鐵鎧短接，使銅芯與鐵鎧構(gòu)成一條導電回路。當發(fā)熱電纜施加頻率500Hz 1000Hz、電壓1200V左右的中頻電壓時，發(fā)熱電纜中便會流過同頻率電流。由于趨膚效應(yīng)，鐵鎧電阻增大，從而產(chǎn)生電阻發(fā)熱。改變供電頻率，可以改變鐵鎧的電阻，從而改變鐵鎧的發(fā)熱量。由于發(fā)熱原理及電纜構(gòu)造的限制，這種中頻發(fā)熱存在以下問題1、必須裝配大功率中頻變壓器。由于中頻電纜的整體電阻較大，為了提供必要的負載電流，需要中頻變壓器為中頻電纜提供足夠高的供電電壓。由于變壓器的工作頻率較高，使得變壓器的損耗增大， 從而一定程度上降低了發(fā)熱電纜的整體發(fā)熱效率，同時也增加了設(shè)備體積、重量和成本； 2、發(fā)熱電纜自重大，1000米將近1.5噸。在采油過程中，發(fā)熱電纜隨泵體和抽油桿由電機拖動做上下往復運動。發(fā)熱電纜的自重越高，對電機的功率要求也就越高，同時也增加了電機消耗的電能；3、為了使得中頻發(fā)熱電纜的安裝成為可能，結(jié)構(gòu)尺寸上，中頻發(fā)熱電纜的外徑必須小于空心抽油桿的內(nèi)徑，即發(fā)熱電纜的外表面與空心抽油桿的內(nèi)表面存在間隙，嚴重影響發(fā)熱電纜向抽油桿的傳熱效果，使得發(fā)熱電纜內(nèi)部溫度非常高，容易造成發(fā)熱電纜絕緣老化，降低發(fā)熱電纜的絕緣性能。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種采油用碳纖維膨脹發(fā)熱電纜，其目的在于采用碳纖維作為發(fā)熱體，可以提高發(fā)熱電纜的電熱轉(zhuǎn)換效率，實現(xiàn)節(jié)能的目標；使發(fā)熱電纜具有熱膨脹特性，可以提高發(fā)熱電纜與空心抽油桿的熱傳導能力，避免發(fā)熱電纜內(nèi)部的溫度過高損壞絕緣，延長發(fā)熱電纜的使用壽命。為達上述目的，本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的
采油用碳纖維膨脹發(fā)熱電纜，其結(jié)構(gòu)如下芯部是由密封層及密封層內(nèi)部設(shè)置的隔離膨脹腔構(gòu)成，隔離膨脹腔內(nèi)設(shè)有膨脹填充物；密封層上鑲嵌有碳纖維發(fā)熱線，密封層的外部包裹一層與密封層材料相同的防護層。所述的密封層由具有熱膨脹、導熱、絕緣、耐高溫特性的硅膠基復合材料制成。所述的膨脹填充物為可汽化物質(zhì)。所述的可汽化物質(zhì)為無雜質(zhì)蒸餾水。所述的防護層是由具有熱膨脹、導熱、絕緣、耐高溫特性的硅膠基復合材料制成。所述的碳纖維發(fā)熱線沿著密封層外圓周均勻分布。
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由于采用上述結(jié)構(gòu)，使得本發(fā)明發(fā)熱電纜具有如下優(yōu)點和效果
1、電纜的密封層和外護套采用分割隔離膨脹腔結(jié)構(gòu)，當電纜發(fā)熱達到膨脹腔內(nèi)的填充物汽化溫度時，填充物汽化，從而使得密封層徑向膨脹，其結(jié)果使得發(fā)熱電纜的外防護層與空心抽油桿的內(nèi)壁無間隙接觸；
2、發(fā)熱體采用新型碳纖維發(fā)熱電纜，其重量輕，在加熱溫度范圍內(nèi)不發(fā)生氧化；
3、采用了新型發(fā)熱體和結(jié)構(gòu)，減輕了電纜的重量，從而減輕了抽油系統(tǒng)電機的功率要求，也在一定程度上提高了加熱系統(tǒng)的發(fā)熱效率。4、采用碳纖維作為發(fā)熱體，可以提高發(fā)熱電纜的電熱轉(zhuǎn)換效率，實現(xiàn)節(jié)能的目標。


圖1所示為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、隔離膨脹腔；2、硅膠基復合材料密封層；3、碳纖維發(fā)熱線；4、外防護層。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明，但本發(fā)明的保護范圍不受實施例所限。如圖1所示，本發(fā)明采油用碳纖維膨脹發(fā)熱電纜，其結(jié)構(gòu)如下芯部是由具有熱膨脹、導熱、絕緣、耐高溫特性的硅膠基復合材料制成的密封層2和密封層2的內(nèi)部設(shè)置的隔離膨脹腔1構(gòu)成，隔離膨脹腔1內(nèi)設(shè)有膨脹填充物；密封層2上鑲嵌碳纖維發(fā)熱線3，碳纖維發(fā)熱線3沿著密封層2外圓周均勻分布；密封層2的外面包裹一層防護層4，防護層4也是由具有熱膨脹、導熱、絕緣、耐高溫特性的硅膠基復合材料制成。上述的發(fā)熱電纜與抽油桿無間隙結(jié)構(gòu)。上述的膨脹填充物為可汽化物質(zhì)，最佳為無雜質(zhì)蒸餾水。密封層要求遇熱膨脹、遇冷收縮、耐高溫，并且具有良好的絕緣性能和良好的導熱性能。密封層不僅對碳纖維起支撐固定作用，同時還能使碳纖維之間絕緣。密封層良好的導熱性能可以使碳纖維發(fā)出的熱量均勻地分布在電纜內(nèi)部的各個地方。碳纖維是發(fā)熱體。 防護層使碳纖維與抽油桿相互絕緣。防護層還能對電纜內(nèi)部的碳纖維起保護作用，防止外部物體將碳纖維碰傷，同時也防止油、水等進入電纜內(nèi)部。
權(quán)利要求
1.采油用碳纖維膨脹發(fā)熱電纜，其特征在于結(jié)構(gòu)如下芯部是密封層及密封層內(nèi)部設(shè)置的隔離膨脹腔構(gòu)成，隔離膨脹腔內(nèi)設(shè)有膨脹填充物；密封層上鑲嵌有碳纖維發(fā)熱線，密封層的外部包裹一層與密封層材料相同的防護層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采油用碳纖維膨脹發(fā)熱電纜，其特征在于所述的密封層由具有熱膨脹、導熱、絕緣、耐高溫特性的硅膠基復合材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采油用碳纖維膨脹發(fā)熱電纜，其特征在于所述的膨脹填充物為可汽化物質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采油用碳纖維膨脹發(fā)熱電纜，其特征在于所述的可汽化物質(zhì)為無雜質(zhì)蒸餾水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采油用碳纖維膨脹發(fā)熱電纜，其特征在于所述的防護層是由具有熱膨脹、導熱、絕緣、耐高溫特性的硅膠基復合材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采油用碳纖維膨脹發(fā)熱電纜，其特征在于所述的碳纖維發(fā)熱線沿著密封層外圓周均勻分布。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種發(fā)熱電纜，尤其涉及一種開采稠油及高凝油采油用碳纖維膨脹發(fā)熱電纜。采油用碳纖維膨脹發(fā)熱電纜，結(jié)構(gòu)如下芯部是密封層及密封層內(nèi)部設(shè)置的隔離膨脹腔構(gòu)成，隔離膨脹腔內(nèi)設(shè)有膨脹填充物；密封層上鑲嵌有碳纖維發(fā)熱線，密封層的外部包裹一層與密封層材料相同的防護層。本發(fā)明的優(yōu)點效果1、發(fā)熱電纜的電熱轉(zhuǎn)換效率高，消耗相同的電能，可以發(fā)出更多的熱量。2、發(fā)熱電纜遇熱膨脹，能夠提高發(fā)熱電纜與空心抽油桿的熱傳導能力，避免發(fā)熱電纜內(nèi)部的溫度過高損壞絕緣，延長發(fā)熱電纜的使用壽命。3、電纜的重量輕，只有傳統(tǒng)中頻加熱電纜重量的一半左右，節(jié)能效果也十分顯著。
文檔編號H05B3/10GK102176795SQ201110059799
公開日2011年9月7日 申請日期2011年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月14日
發(fā)明者孫鵬, 宗振鵬, 李治, 王一平, 王正, 郭闖 申請人:沈陽共創(chuàng)科技有限公司