一种石油天然气高效节能防爆电磁加热器

摘要

本发明涉及石油开采设备技术领域，公开了一种石油天然气高效节能防爆电磁加热器，通过设置连接机构与多个法兰盘,实现组装式外套管，方便对其内部多个元件进行检修与维护，通过设置气液分离聚结器与油水分离聚结器，便于将石油、天然气与水分别开并进行区分收集，从而实现以不同的加热方式对其进行区分加热，从根本上解决状态不同影响加热效果的现象，同时也免去后续采用三相分离器进行气液分离的步骤，通过设置柱形加热体与多个分流孔以及螺旋加热管，提高了对石油和天然气的加热效果，通过设置多个阀门，实现选择混合出料或分离出料，以满足不同的出料需求，通过设置吸气扇，加快了天然气的分离速率。

权利要求

1.一种石油天然气高效节能防爆电磁加热器，包括外套管，其特征在于：所述外套管包含可拆卸连接的底套管（1）、中置套管（2）、顶套管（3），各套管间通过法兰盘（4）连接，还包括三相分离机构，所述三相分离机构设置于所述中置套管（2）内，所述三相分离机构包含气液分离聚结器（13）和油水分离聚结器（14），用以分别将天然气与液体以及石油与水分离; 所述中置套管（2）内设有缓冲盘（11），所述缓冲盘（11）内设有缓冲结构，用以缓解油气水混合物的冲击，所述缓冲盘（11）上开设有多个整流孔，可以对混合物起到整流作用；

所述气液分离聚结器（13）和所述油水分离聚结器（14）的气热模块和油热模块分别设置于所述顶套管（3）和底套管（1）内，所述油热模块包含石油加热器（17）和柱形加热体（19），柱形加热体（19）上设有分流孔（21），所述气热模块包含螺旋加热管（32）和气体加热器（34），所述石油加热器（17）与气体加热器（34）外均设有多匝线圈（22），所述顶套管（3）内设有与多匝线圈（22）电性连接的防爆密封接线盒（23），所述防爆密封接线盒（23）中的导电密封接线柱外接供电电源，通过所述防爆密封接线盒（23）为所述多匝线圈（22）通入交流电，继而发生涡流效应，促使磁性材质的柱形加热体（19）和螺旋加热管（32）进行发热，通过所述气热模块和所述油热模块对天然气与石油区分加热,此外,还包括设置于所述外套管上的阀门控制机构，通过阀门控制机构实现不同类型的产物输出。

2.根据权利要求1所述的一种石油天然气高效节能防爆电磁加热器，其特征在于：所述外套管上设有密封机构，所述密封机构置于所述底套管（1）、中置套管（2）、顶套管（3）之间，所述密封机构包含环形凸块（7）和环形密封槽（8），所述环形凸块（7）和环形密封槽（8）相适配且均为外套管轴线方向布置。

3.根据权利要求1所述的一种石油天然气高效节能防爆电磁加热器，其特征在于：所述柱形加热体（19）位于石油加热器（17）内且开设有相互连通的聚集腔（20）与多个分流孔（21），所述油水分离聚结器（14）将石油分离出后导入中置套管（2）内并通过多个分流孔（21），增大石油加热面积。

4.根据权利要求1所述的一种石油天然气高效节能防爆电磁加热器，其特征在于：所述螺旋加热管（32）位于气体加热器（34）内且一端连接有输气管（35），所述气液分离聚结器（13）将天然气分离出后被引导至螺旋加热管（32）内。

5.根据权利要求2或3或4所述的一种石油天然气高效节能防爆电磁加热器，其特征在于：所述气液分离聚结器（13）与气热模块之间设有导气机构，所述导气机构包含吸盘（29）和吸气扇（31），用以加快天然气从气液分离聚结器（13）中的分离速度。

6.根据权利要求5所述的一种石油天然气高效节能防爆电磁加热器，其特征在于：所述阀门控制机构包含油阀（37）、气阀（38）与汇合阀（39），所述油热模块与气热模块上分别连通有输油管（25）和输气管（35），所述输油管（25）和输气管（35）上分别设有相适配的油阀（37）和气阀（38），所述输油管（25）和输气管（35）上连接有同一个连通管（36），所述连通管（36）上设有两个相适配的汇合阀（39），通过多个阀门相互配合，实现不同类型的产物输出。

说明书

一种石油天然气高效节能防爆电磁加热器

技术领域

[0001] 本发明涉及石油开采设备技术领域，具体为一种石油天然气高效节能防爆电磁加热器。

背景技术

[0002] 随着石油天然气开采业的不断发展和技术进步，尤其是高天然气含量混合井大量的开采，对其开采高天然气含量混合开采油气井的电加热设备包括安全防爆、节能降耗的
技术要求也越来越高。在公知技术中，现有的油气混合井电加热设备主要是电加热器主体、
电磁加热器棒等组连制成，它主要是针对并为液态的原油油水混合工液介质实施物理加热
而设计的一种液相加热结构特性的电加热器，用这种液相加热结构特性的电加热器对高天
然气含量混合井集输管线中的石油天然气介质实施加热，因液态与气态两种受热介质的加
热与换热原理以及热传导换热系数等物理类别属性的不同，用原液态加热属性的加热器加
热集输油气管线中高油气比混合矿物介质和天然气介质时其加热效果非常相当的差，有的
根本不能实施加热，使电加热器长期处于频繁的过热干烧状态，因散热换热效果差致电加
热器棒积温过高从而损坏和烧毁的现象时有发生，严重影响油田的正常生产，使用受到限
制，也给油田生产和管理造成不便。

[0003] 现有技术中，常规的石油天然气加热装置大多采用改变传输介质的形状与密度等方式对石油与天然气的混合物进行加热，虽然具有一定的热效率改进效果，但是并未根据
不同的加热体介质选择合适的加热方式，因而，并未在根本上解决加热效率低这一问题，另
一方面，现有的石油天然气电磁加热装置由于内部通道较长，一旦内部元件发生故障，不便
于取出维护，且在加热完成后以混合物的形式输出，无法实现气液分离等多种输出方式，降
低了装置的实用性，因此，我们公开了一种石油天然气高效节能防爆电磁加热器来满足石
油与天然气的加热需求。

发明内容

[0004] (一)解决的技术问题

[0005] 针对现有技术的不足，本发明提供了一种石油天然气高效节能防爆电磁加热器，具备分离加热等优点，解决了传统加热效率低等系列问题。

[0006] (二)技术方案

[0007] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种石油天然气高效节能防爆电磁加热器，包括外套管，所述外套管包含可拆卸连接的底套管、中置套管、顶套管，各套管间通
过法兰盘连接，还包括三相分离机构，所述三相分离机构设置于所述中置套管内，所述三相
分离机构包含气液分离聚结器和油水分离聚结器，用以分别将天然气与液体以及石油与水
分离，所述气液分离聚结器和所述油水分离聚结器的气热模块和油热模块分别设置于所述
顶套管和底套管内，通过所述气热模块和所述油热模块对天然气与石油区分加热，此外还
包括设置于所述外套管上的阀门控制机构，通过阀门控制机构实现不同类型的产物输出。

[0008] 优选地，所述外套管上设有连接机构，所述连接机构包含连接螺栓和螺母，同一相对位置上的两个所述法兰盘上均设有多套相适配的连接螺栓和螺母，用以所述中置套管与
底套管和顶套管之间相互连接。

[0009] 优选地，所述密封机构包含环形凸块和环形密封槽，用以提高外套管实现拆分功能后其内部的连接密封性，所述中置套管上设有输入管，所述输入管的两端分别分别延伸
至中置套管的内外侧，所述中置套管内开设有环形槽，所述环形槽内设有缓冲盘。

[0010] 优选地，所述三相分离机构位于中置套管内且包含气液分离聚结器和油水分离聚结器，通过所述气液分离聚结器与油水分离聚结器，分别将天然气与液体分离以及石油与
水分离，所述内设有两个第一限位环，两个所述第一限位环上分别放置有气液分离聚结器
和油水分离聚结器。

[0011] 优选地，所述油热模块包含石油加热器和柱形加热体，所述柱形加热体位于石油加热器内且开设有相互连通的聚集腔与多个分流孔，所述油水分离聚结器将石油分离出后
导入中置套管内并通过多个分流孔实现充分加热，所述油水分离聚结器上设有导油管和水
管，所述石油加热器内设有与柱形加热体相适配的紧固环。

[0012] 优选地，所述气热模块包含螺旋加热管和气体加热器，所述螺旋加热管位于气体加热器内且一端连接有输气管，所述气液分离聚结器将天然气分离出后被引导至螺旋加热
管内，实现气体充分加热。

[0013] 优选地，所述石油加热器与气体加热器外均设有多匝线圈，所述顶套管内设有与多匝线圈电性连接的防爆密封接线盒，所述防爆密封接线盒中的导电密封接线柱外接供电
电源如工频电源或变频电源或中高频电源。

[0014] 优选地，所述石油加热器上连接有限位盘，所述限位盘上固定连接有多个小立柱，所述底套管的底侧内壁上设有底座，所述底座上开设有多个与小立柱相适配的限位槽，多
个所述小立柱分别延伸至对应的所述限位槽内。

[0015] 优选地，所述阀门控制机构包含油阀、气阀与汇合阀，所述油热模块与气热模块上分别设有输油管和输气管，所述输油管和输气管上分别设有相适配的油阀和气阀，所述输
油管和输气管上连接有同一个连通管，所述连通管上设有两个相适配的汇合阀，通过多个
阀门相互配合，实现多种油气排放方式，所述水管与输油管上分别设有第一连接阀和第二
连接阀。

[0016] 优选地，顶套管内设有固定环，所述固定环内安装有吸盘，所述吸盘内设有电机，所述电机的输出端间接连接有吸气扇，所述吸气扇与的位置相对应。

[0017] (三)有益效果

[0018] 与现有技术相比，本发明提供了一种石油天然气高效节能防爆电磁加热器，具备以下有益效果：

[0019] 1、该石油天然气高效节能防爆电磁加热器，通过设置连接机构与多个法兰盘,实现组装式外套管，通过将外套管拆分为多个组合部件，方便对其内部多个元件进行检修与
维护，通过设置密封机构，确保正常使用时外套管内部的密封性，避免出现泄漏现象，通过
设置第一连接阀和第二连接阀，使得气液分离聚结器与油水分离聚结器易于拆装，同时，通
过设置限位环与底座等部件，对分离机构与加热机构进行拆装式安装，通过多个连接件与
外部法兰等设置，实现外套管及其内部元件的便捷拆装，方便检修维护。

[0020] 2、该石油天然气高效节能防爆电磁加热器，通过设置气液分离聚结器与油水分离聚结器，便于将石油、天然气与水分别开并进行区分收集，从而实现以不同的加热方式对其
进行区分加热，从根本上解决状态不同影响加热效果的现象，同时也免去后续采用三相分
离器进行气液分离的步骤。

[0021] 3、该石油天然气高效节能防爆电磁加热器，通过关闭两个汇合阀，分别打开油阀与气阀，则分别将石油与天然气排出收集，若需要气液混合，则关闭油阀与气阀，同时，打开
两个汇合阀，则天然气与去水提纯后的石油混合后由混合接头向外排出，选择混合出料或
分离出料，以满足不同的出料需求。

附图说明

[0022] 图1为本发明立体结构示意图；

[0023] 图2为本发明剖开立体结构示意图；

[0024] 图3为本发明外套管的立体结构示意图；

[0025] 图4为本发明除去外套管的立体结构示意图；

[0026] 图5为本发明部分剖开立体结构示意图；

[0027] 图6为本发明气热模块立体结构示意图；

[0028] 图7为本发明螺旋加热管立体结构示意图；

[0029] 图8为本发明图3中部分放大结构示意图；

[0030] 图9为本发明图5中部分放大结构示意图。

[0031] 图中：1、底套管；2、中置套管；3、顶套管；4、法兰盘；5、连接螺栓；6、螺母；7、环形凸块；8、环形密封槽；9、输入管；10、环形槽；11、缓冲盘；12、第一限位环；13、气液分离聚结器；
14、油水分离聚结器；15、导油管；16、水管；17、石油加热器；18、紧固环；19、柱形加热体；20、
聚集腔；21、分流孔；22、线圈；23、防爆密封接线盒；24、底座；25、输油管；26、第一连接阀；
27、第二连接阀；28、固定环；29、吸盘；30、电机；31、吸气扇；32、螺旋加热管；33、第二限位
环；34、气体加热器；35、输气管；36、连通管；37、油阀；38、气阀；39、汇合阀；40、混合接头。

具体实施方式

[0032] 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。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。

[0033] 正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种石油天然气高效节能防爆电磁加热器

[0034] 本申请的一种典型的实施方式中，如图1‑9所示，一种石油天然气高效节能防爆电磁加热器，包括外套管，外套管包含可拆卸连接的底套管1、中置套管2、顶套管3，各套管间
通过法兰盘4连接，还包括三相分离机构，三相分离机构设置于中置套管2内，三相分离机构
包含气液分离聚结器13和油水分离聚结器14，用以分别将天然气与液体以及石油与水分
离，气液分离聚结器13和油水分离聚结器14的气热模块和油热模块分别设置于顶套管3和
底套管1内，通过气热模块和油热模块对天然气与石油区分加热，此外还包括设置于外套管
上的阀门控制机构，通过阀门控制机构实现不同类型的产物输出。

[0035] 进一步的，在上述方案中，连接机构包含连接螺栓5和螺母6，同一相对位置上的两个法兰盘4上均设有多套相适配的连接螺栓5和螺母6，用以中置套管2与底套管1和顶套管3
之间相互连接，通过设置连接机构，组装外套管，便于对其内部各个组件进行拆装。

[0036] 进一步的，在上述方案中，密封机构包含环形凸块7和环形密封槽8，用以提高外套管内的连接密封性，中置套管2上设有输入管9，输入管9的两端分别分别延伸至中置套管2
的内外侧，中置套管2内开设有环形槽10，环形槽10内设有缓冲盘11，通过设置缓冲盘11，可
以缓解油气水混合物的冲击，降低油气水混合物的流速以延长沉降分离时间，同时可以起
到整流作用。

[0037] 进一步的，在上述方案中，三相分离机构位于中置套管2内且包含气液分离聚结器13和油水分离聚结器14，通过气液分离聚结器13与油水分离聚结器14，分别将天然气与液
体分离以及石油与水分离，中置套管2内设有两个第一限位环12，两个第一限位环12上分别
放置有气液分离聚结器13和油水分离聚结器14，通过设置气液分离聚结器13和油水分离聚
结器14，便于将石油、天然气与水三者分离。

[0038] 进一步的，在上述方案中，油热模块包含石油加热器17和柱形加热体19，柱形加热体19位于石油加热器17内且开设有相互连通的聚集腔20与多个分流孔21，油水分离聚结器
14将石油分离出后导入中置套管20内并通过多个分流孔21实现充分加热，油水分离聚结器
14上设有导油管15和水管16，石油加热器17内设有与柱形加热体19相适配的紧固环18，通
过设置导油管15和水管16，便于区别收集石油与水，通过设置柱形加热体19与多个分流孔
21相连通，使得分离出的石油能够进入多个分流孔21内进行充分加热，增大接触面积，提高
了对石油的加热效果。

[0039] 进一步的，在上述方案中，气热模块包含螺旋加热管32和气体加热器34，螺旋加热管32位于气体加热器34内且一端连接有输气管35，气液分离聚结器13将天然气分离出后被
引导至螺旋加热管32内，实现气体充分加热，通过设置螺旋加热管32，使得分离出的天然气
进入螺旋加热管32内，因增长了加热通道，从而提高了对天然气的加热效果。

[0040] 进一步的，在上述方案中，石油加热器17与气体加热器34外均设有多匝线圈22，顶套管3内设有与多匝线圈22电性连接的防爆密封接线盒23，防爆密封接线盒23中的导电密
封接线柱外接供电电源如工频电源或变频电源或中高频电源，通过设置防爆密封接线盒
23，避免出现加热件爆破现象。

[0041] 进一步的，在上述方案中，石油加热器17上连接有限位盘，限位盘上固定连接有多个小立柱，底套管1的底侧内壁上设有底座24，底座24上开设有多个与小立柱相适配的限位
槽，多个小立柱分别延伸至对应的限位槽内，通过设置底座24，便于支撑石油加热器17。

[0042] 进一步的，在上述方案中，阀门控制机构包含油阀37、气阀38与汇合阀39，油热模块与气热模块上分别设有输油管25和输气管35，输油管25和输气管35上分别设有相适配的
油阀37和气阀38，输油管25和输气管35上连接有同一个连通管36，连通管36上设有两个相
适配的汇合阀39，通过多个阀门相互配合，实现多种油气排放方式，水管16与输油管25上分
别设有第一连接阀26和第二连接阀27，通过设置第一连接阀26和第二连接阀27，便于拆装
对应的油气加热模块。

[0043] 进一步的，在上述方案中，顶套管3内设有固定环28，固定环28内安装有吸盘29，吸盘29内设有电机30，电机30的输出端间接连接有吸气扇31，吸气扇31与气液分离聚结器13
的位置相对应，通过设置吸气扇31，便于将分离出的天然气快速抽取至气热模块内进行充
分加热。

[0044] 工作原理：在使用时，通过设置连接机构与多个法兰盘4,实现组装式外套管，通过将外套管拆分为多个组合部件，方便对其内部多个元件进行检修与维护，通过设置密封机
构，确保外套管内部的密封性，避免出现泄漏现象，通过设置第一连接阀26和第二连接阀
27，使得气液分离聚结器13与油水分离聚结器14易于拆装，充分实现外套管的便捷拆装。

[0045] 通过设置气液分离聚结器13与油水分离聚结器14，便于将石油、天然气与水分别开并进行区分收集，从而实现以不同的加热方式对其进行区分加热，从根本上解决状态不
同影响加热效果的现象，同时也免去后续采用三相分离器进行气液分离的步骤。

[0046] 启动防爆密封接线盒23后，柱形加热体19与螺旋加热管32在多匝线圈22形成的交变磁场中切割交变磁力线，继而形成交变电流，即涡流，涡流使铁原子高速无规则运动，原
子互相碰撞、摩擦而产生热能，从而使得柱形加热体19与螺旋加热管32进行发热，通过设置
柱形加热体19与多个分流孔21相连通，使得分离出的石油能够进入多个分流孔21内进行充
分加热，增大接触面积，提高了对石油的加热效果，通过设置螺旋加热管32，使得分离出的
天然气进入螺旋加热管32内，因增长了加热通道，从而提高了对天然气的加热效果。

[0047] 加热后的石油与天然气分别由输油管25和输气管35排出，关闭两个汇合阀39，分别打开油阀37与气阀38，则分别将石油与天然气排出收集，若需要气液混合，则关闭油阀37
与气阀38，同时，打开两个汇合阀39，则天然气与去水提纯后的石油混合后由混合接头40向
外排出，选择混合出料或分离出料，以满足不同的出料需求。

[0048] 通过启动电机30，使得吸气扇31进行转动，继而将分离出的天然气抽取并输送至螺旋加热管32内，加快了天然气的分离速率。

[0049] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换
和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。