專(zhuān)利名稱(chēng)：渦流和內(nèi)阻發(fā)熱鎧裝加熱電纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及給油井中的油管加熱的裝置，具體而言，是指一種油井油管外立敷三相渦流和內(nèi)阻發(fā)熱鎧裝加熱電纜。
石油工業(yè)歷來(lái)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展所不可缺少的重工業(yè)，因此，世界各國(guó)都很重視石油的開(kāi)采，開(kāi)采石油的方法很多，但其本質(zhì)原理不外乎是在油井中豎立一根油管，油管的下端插入油井內(nèi)底部的石油中，油管的上端伸出于油井外，用抽油機(jī)與油管相連，開(kāi)動(dòng)抽油機(jī)便可將油井中的石油通過(guò)油管抽出。但是我們道，在油井中的石油有三高一低的特點(diǎn)，即高稠度、高粘度、高含臘、低溫度的特點(diǎn)，油井的深度范圍一般在三百米至一千五百米內(nèi)，因此，這種粘稠的原油是很不容易抽出的，為了提高抽油機(jī)的效率，增加石油的產(chǎn)量，目前的做法是在油管外敷設(shè)加熱電纜，加熱電纜與油管的外管壁緊貼，通過(guò)加熱電纜的發(fā)熱，使油管內(nèi)的石油溫度升高，稠度變稀，粘度變小，這樣的石油更容易被抽油機(jī)抽出，目前使用的加熱電纜叫內(nèi)阻發(fā)熱鎧裝加熱電纜。
這種電纜的結(jié)構(gòu)是電纜的最內(nèi)部是三根芯線(xiàn)，每根芯線(xiàn)的外部包裹有絕緣層，該層一般用聚酰亞胺絕緣帶制做，在絕緣層外面，包裹有密封水層，該層一般使用丁腈橡膠制做。在密封水層的外部包裹有耐腐蝕層，該層一般使用聚四氟帶制做，在三根芯線(xiàn)外面套有一個(gè)鋼帶保護(hù)層，俗稱(chēng)鎧甲，該鎧甲將三根芯線(xiàn)包裹于其中，做為電纜的最外層，這種電纜的發(fā)熱原理是當(dāng)電纜內(nèi)部的三根芯線(xiàn)分別與三相電源線(xiàn)的火線(xiàn)連接時(shí)，便有交變電流流過(guò)芯線(xiàn)，任何交變電流都可以看作是直流分量、基波分量與高次諧波分量的合成，因此，交變電流流過(guò)芯線(xiàn)時(shí)，由于芯線(xiàn)內(nèi)阻的作用，也會(huì)發(fā)熱，發(fā)出的熱量滿(mǎn)足焦耳定律W＝I×I×R，即發(fā)出的熱量等于直流分量的平方與芯線(xiàn)的內(nèi)阻的乘積，因此這種電纜叫內(nèi)阻發(fā)熱鎧裝加熱電纜，這種電纜有以下幾個(gè)缺點(diǎn)各芯線(xiàn)與電纜最外層的鋼帶鎧甲保護(hù)層之間的距離較遠(yuǎn)，芯線(xiàn)內(nèi)阻發(fā)出的熱還要經(jīng)過(guò)絕緣層、密封水層、耐腐蝕層，才能傳到電纜最外層的鋼帶鎧甲保護(hù)層上，因此，熱傳遞的效率不高，而且芯線(xiàn)內(nèi)阻發(fā)熱還容易使芯線(xiàn)外部的絕緣層老化，降低了絕緣層的使用壽命。
本發(fā)明的目的在于提供一種油井油管外立敷三相渦流和內(nèi)阻發(fā)熱鎧裝加熱電纜，其在原有電纜基礎(chǔ)上做了結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，使通過(guò)電纜芯線(xiàn)的交流電的發(fā)熱效率提高，并可提高芯線(xiàn)的絕緣層的使用壽命。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種油井油管外立敷三相渦流和內(nèi)阻發(fā)熱鎧裝加熱電纜，該電纜的內(nèi)部有三根芯線(xiàn)，每根芯線(xiàn)的外部裹有絕緣層、密封水層、耐腐蝕層，電纜的最外層為鋼帶鎧甲保護(hù)層，該鋼帶鎧甲保護(hù)層將三根芯線(xiàn)包于其中，其特征在于在電纜內(nèi)每根芯線(xiàn)的外部還裹有一層鋼絲編制的外套。
本發(fā)明有以下積極有益效果本發(fā)明的電纜在原有電纜中的每根芯線(xiàn)的外部又增加了一層鋼絲編制的外套，當(dāng)芯線(xiàn)中通過(guò)交變電流時(shí)，芯線(xiàn)周?chē)目臻g就會(huì)形成交變的磁場(chǎng)，這個(gè)交變磁場(chǎng)作用在該鋼絲編制的外套上，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，該感應(yīng)電流在導(dǎo)體內(nèi)自行閉合，因此又叫渦流，因?yàn)樵撲摻z編制的外套是導(dǎo)體，所以其內(nèi)部電阻很小，渦流很大，可以產(chǎn)生大量的熱量，渦流產(chǎn)生的熱量與原有的芯線(xiàn)內(nèi)阻產(chǎn)生的熱量相加一起給油管加熱，會(huì)使加熱的效果更好。
2.按歐姆定律和畢奧沙伐定律可知，導(dǎo)體內(nèi)感應(yīng)電流的大小與磁通量的變化率成正比，故渦流的強(qiáng)度與交變電流的頻率成正比，即渦流產(chǎn)生的熱量與交變電流的頻率有關(guān)，因此，在本發(fā)明新型中，若欲提高加熱電纜的熱量，可以通過(guò)提高芯線(xiàn)中的交變電流的頻率，使渦流的強(qiáng)度增加，渦流產(chǎn)生的熱量也會(huì)增加，而原來(lái)的電纜中若要增加電纜的發(fā)熱量，只有增加芯線(xiàn)中通過(guò)的交變電流的電流強(qiáng)度，而交變電流的電流強(qiáng)度越大，就越容易將包裹芯線(xiàn)的絕緣層老化，因此，本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案，會(huì)使芯線(xiàn)絕緣層的壽命增加。
3.本發(fā)明新型的鋼絲編制的外套更接近于電纜的最外層即鋼帶鎧甲保護(hù)層，而絕緣層，密封水層和耐腐蝕層都在該鋼絲編制的外套的內(nèi)部，在該鋼絲編制的外套的外部沒(méi)有熱傳遞的障礙物，因此該鋼絲編制的外套上產(chǎn)生的渦流熱更易傳遞給電纜外部的油管。
4.該鋼絲編制的外套為網(wǎng)狀，且有一定的韌性，加強(qiáng)了電纜的機(jī)械強(qiáng)度，可使電纜在井下耐磨擦，耐擠壓，耐碰撞。
現(xiàn)以較佳實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳述如下

圖1是本發(fā)明新型的結(jié)構(gòu)剖視圖；圖號(hào)部分為1.芯線(xiàn)(銅絞線(xiàn)10mm2) 2.絕緣層(聚酰亞胺絕緣帶0.2mm5層)3.密封水層(丁腈橡膠0.6mm厚) 4.耐腐蝕層(聚四氟帶0.2mm4層)5.玻璃絲編制套6.鋼絲編制的外套(鋼絲編制鎧甲渦流發(fā)熱套)7.玻璃絲繩填料8.電纜的最外層(鋼帶鎧甲保護(hù)層)。
請(qǐng)參閱圖1 本發(fā)明的油井油管外立敷三相渦流和內(nèi)阻發(fā)熱鎧裝加熱電纜，該電纜的內(nèi)部有三根芯線(xiàn)，每根芯線(xiàn)1的外部依次裹有絕緣層2，該層一般用聚酰亞胺絕緣帶做成；密封水層3，該層一般用丁腈橡膠做成；耐腐蝕層4，該層一般用聚四氟帶做成。電纜的最外層為鋼帶鎧甲保護(hù)層8，其特征在于在電纜內(nèi)每根芯線(xiàn)1的外部還裹有一層鋼絲編制的外套6。
在較佳實(shí)施例中，該鋼絲編制的外套6在耐腐蝕層4的外部。圖1中的5為玻璃絲編制套，7為玻璃絲繩填料，使用玻璃絲的目的是因?yàn)椴ＡЫz的傳熱性能好，而且耐高溫。
本發(fā)明的電纜在原有電纜中的每根芯線(xiàn)1的外部又增加了一層鋼絲編制的外套6，當(dāng)芯線(xiàn)1中通過(guò)交變電流時(shí)，芯線(xiàn)1周?chē)目臻g就會(huì)形成交變的磁場(chǎng)，這個(gè)交變磁場(chǎng)作用在鋼絲編制的外套6上，因?yàn)殇摻z編制的外套6是導(dǎo)體，所以其內(nèi)部電阻很小，會(huì)產(chǎn)生很大的渦流，渦流可以產(chǎn)生大量的熱量，渦流產(chǎn)生的熱量與原有的芯線(xiàn)1內(nèi)阻產(chǎn)生的熱量相加一起給油管加熱，會(huì)使加熱的效果更好。
按歐姆定律畢奧沙伐定律可知，導(dǎo)體內(nèi)感應(yīng)電流的大小與磁通量的變化率成正比，故渦流的強(qiáng)度與交變電流的頻率成正比，即渦流產(chǎn)生的熱量與交變電流的頻率有關(guān)，因此，在本發(fā)明中，若欲提高加熱電纜的熱量，可以通過(guò)提高芯線(xiàn)1中的交變電流的頻率，使渦流的強(qiáng)度增加，渦流產(chǎn)生的熱量也會(huì)增加，而原有的電纜中若要增加電纜的發(fā)熱量，只有增加芯線(xiàn)1中通過(guò)的交變電流的電流強(qiáng)度，而交變電流的電流強(qiáng)度越大，就越容易將包裹芯線(xiàn)1的絕緣層2老化，因此本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案，將使芯線(xiàn)1的絕緣層2的壽命增加；本發(fā)明的鋼絲編制的外套6更接近于電纜的最外層即鋼帶鎧甲保護(hù)層8，而絕緣層2，密封水層3和耐熱層4都在鋼絲編制的外套6的內(nèi)部，該外套6的外部沒(méi)有熱傳遞的障礙物，因此該鋼絲編制的外套6上產(chǎn)生的渦流熱更易傳遞給電纜外部的油管。
該鋼絲編制的外套6為網(wǎng)狀，且有一定的韌性，加強(qiáng)了電纜的機(jī)械強(qiáng)度，可使電纜在井下耐磨擦，耐擠壓，耐碰撞。
另外還有一點(diǎn)要說(shuō)明的是電纜中每根芯線(xiàn)1內(nèi)分別與三相交流電的一相火線(xiàn)連接，三相火線(xiàn)中的電流在相位上互差120度，如果不在每根芯線(xiàn)1上加上鋼絲編制的外套6，那么，三根芯線(xiàn)中的交流電在空間建立的合成磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度為零，因此，原有的電纜中的三根芯線(xiàn)分別接上三相交流電的三相火線(xiàn)時(shí)，在電纜的最外層的鋼帶鎧甲保護(hù)層8上沒(méi)有交變磁場(chǎng)的作用，該鋼帶鎧甲保護(hù)層8中不會(huì)產(chǎn)生渦流，只有使用本發(fā)明的技術(shù)方案，將每根芯線(xiàn)1都套上一層鋼絲編制的外套6，因每根芯線(xiàn)1內(nèi)只通有一相交流電，交流電可產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，該交變磁場(chǎng)會(huì)在鋼絲編制的外套6上產(chǎn)生感應(yīng)電流，即俗稱(chēng)的渦流，渦流會(huì)產(chǎn)生大量的熱，使電纜發(fā)熱，所以本本發(fā)明是以渦流發(fā)熱為主，芯線(xiàn)1內(nèi)阻發(fā)熱為輔，與以往的電纜只有芯線(xiàn)1內(nèi)阻發(fā)熱的方式相比有了顯著的進(jìn)步。
根據(jù)每根的芯線(xiàn)上加裝鋼絲編制套或鋼帶鎧裝套的方法可制成單芯，網(wǎng)芯三芯或更多芯的渦流和內(nèi)阻，發(fā)熱鎧裝加熱電纜，用于各種場(chǎng)合。
權(quán)利要求
1.內(nèi)阻和渦流同時(shí)發(fā)熱鎧裝加熱電纜，該電纜的內(nèi)部每根芯線(xiàn)的外部裹有絕緣層，密封防水層，耐腐蝕層，電纜的最外層為鋼帶鎧甲保護(hù)層；其特征在于在電纜內(nèi)芯的每根主芯線(xiàn)上還裹有一層鋼絲編制外套或鋼帶鎧甲保護(hù)層，其優(yōu)點(diǎn)是芯線(xiàn)中的交變電流產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)作用在該鋼絲編制外套上，會(huì)形成渦流，渦流產(chǎn)生的熱量與芯線(xiàn)內(nèi)阻產(chǎn)生的熱量一起給油管加熱，加熱的效果更好，并可提高芯線(xiàn)的絕緣層的使用壽命，增加電纜的機(jī)械強(qiáng)度。
全文摘要
渦流和內(nèi)阻發(fā)熱鎧裝加熱電纜,該電纜的內(nèi)部有幾根芯線(xiàn),每根芯線(xiàn)的外部裹有絕緣層、密封水層、耐腐蝕層,電纜的最外層為鋼帶鎧甲保護(hù)層,在電纜內(nèi)每根芯線(xiàn)的外部還裹有一層鋼絲編制的外套或鋼帶鎧甲保護(hù)層外套,其優(yōu)點(diǎn)是芯線(xiàn)中的交變電流產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)作用在該鋼絲編制外套上,會(huì)形成渦流,渦流產(chǎn)生的熱量與芯線(xiàn)內(nèi)阻產(chǎn)生的熱量一起給油管加熱,加熱的效果更好,并可提高芯線(xiàn)的絕緣層的使用壽命,增加電纜的機(jī)械強(qiáng)度。
文檔編號(hào)H05B3/54GK1271246SQ9910267
公開(kāi)日2000年10月25日 申請(qǐng)日期1999年4月16日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月16日
發(fā)明者李文恒 申請(qǐng)人:李文恒