本實(shí)用新型涉及一種采油發(fā)熱電纜，具體涉及一種采油用碳纖維發(fā)熱電纜。
技術(shù)背景
稠油和高凝油開(kāi)采時(shí)必須采用專用加熱電纜，以提高原油的流動(dòng)性。目前廣泛采用的發(fā)熱電纜是一種中頻發(fā)熱電纜，俗稱銅芯鐵凱電纜。電纜的中芯是銅，外皮是鐵鎧，銅芯與鐵鎧之間有絕緣層。電纜的下端將銅芯與鐵鎧短接構(gòu)成導(dǎo)電回路。當(dāng)發(fā)熱電纜施加頻率500-1200Hz、電壓1200V左右的中頻電壓時(shí)電纜中就會(huì)流過(guò)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(wèn)題：1、必須裝配大功率中頻變壓器。由于裝配電纜的整體電阻較大，為了提供必要的負(fù)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(shí)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(guò)程中，發(fā)熱電纜隨泵體和抽油桿由電機(jī)拖動(dòng)做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，發(fā)熱電纜自重越大，對(duì)電機(jī)的功率要求也就越高，同時(shí)也增加了電機(jī)消耗的電能；3、傳統(tǒng)中頻電纜采用9米長(zhǎng)，直徑20毫米的多根鐵管焊接后冷拔形成，易對(duì)絕緣層造成傷害，且橫向焊縫多，抗折性差，易滲漏，易氧化，使用壽命低。4、傳統(tǒng)的中頻發(fā)熱電纜電阻值為不可設(shè)計(jì)的，而原油開(kāi)采過(guò)程中隨著與地面距離的接近，溫度逐漸降低，流動(dòng)性逐漸減弱，所以傳統(tǒng)中頻電纜的不可分段按需提供熱能性，造成電能浪費(fèi)嚴(yán)重。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型提供一種采油用碳纖維發(fā)熱電纜，碳纖維發(fā)熱電纜的導(dǎo)體由銅芯、碳纖維、鋼制包鎧層共同構(gòu)成，其中碳纖維與鋼鎧是發(fā)熱體。利用碳纖維材料容易組合的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了不同長(zhǎng)度段發(fā)熱電纜的電阻值不同(傳統(tǒng)的中頻發(fā)熱電纜電阻值為不可設(shè)計(jì)的，而原油開(kāi)采過(guò)程中隨著與地面距離的接近，溫度逐漸降低，流動(dòng)性逐漸減弱)，依據(jù)油井不同位置對(duì)熱量的需求進(jìn)行合理的提供熱量，最大限度地減少熱量損失，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。碳纖維發(fā)熱電纜重量輕。由于使用碳纖維參與導(dǎo)電，較傳統(tǒng)發(fā)熱電纜減少了銅與鐵的用量，使得該電纜整體重量輕，直接減輕了抽油機(jī)的懸重，減少電機(jī)耗能，是該實(shí)用新型節(jié)能的又一特點(diǎn)。碳纖維發(fā)熱電纜包鎧采用長(zhǎng)條形鋼板縱向包裹，接縫焊接，沒(méi)有橫向焊縫，抗折性能好對(duì)電纜的絕緣層沒(méi)有傷害，絕緣性能穩(wěn)定。(傳統(tǒng)中頻電纜采用9米長(zhǎng)，直徑20毫米的鐵管焊接后冷拔形成，易對(duì)絕緣層造成傷害，且橫向焊縫多，抗折性差)
采用的技術(shù)方案：
一種采油用碳纖維發(fā)熱電纜，由內(nèi)至外共分為五層結(jié)構(gòu)，包括芯部、內(nèi)絕緣層、碳纖維發(fā)熱層、外絕緣層和包鎧層，芯部為圓形銅芯，芯部外面纏繞內(nèi)絕緣層，內(nèi)絕緣層外沿圓周方向等距均勻分布多組碳纖維發(fā)熱線構(gòu)成碳纖維發(fā)熱層，碳纖維發(fā)熱線外纏繞外絕緣層，外絕緣層外為條形鋼帶緊密包裹的防護(hù)層即為包鎧層。
所述的碳纖維發(fā)熱層由三組碳纖維發(fā)熱線構(gòu)成。
所述的碳纖維發(fā)熱電纜截面為圓形，根據(jù)使用長(zhǎng)度制作長(zhǎng)度。
所述的包鎧層的條形鋼帶接縫采用焊接方式封閉。
碳纖維發(fā)熱電纜的導(dǎo)體由銅芯、碳纖維、鋼制包鎧層共同構(gòu)成，其中碳纖維與鋼制包鎧層是發(fā)熱體。利用碳纖維材料容易組合的特點(diǎn)，在不同長(zhǎng)度段分布碳纖維，實(shí)現(xiàn)了不同長(zhǎng)度段發(fā)熱電纜的電阻值不同，依據(jù)油井不同位置對(duì)熱量的需求進(jìn)行合理的提供熱量。電纜通過(guò)可調(diào)式中頻電源發(fā)熱，通過(guò)熱傳導(dǎo)傳遞給空心抽油桿，對(duì)稠油及高凝油加熱，增加油的流動(dòng)性。
其優(yōu)點(diǎn)在于：
1、利用碳纖維材料容易組合的特點(diǎn)，在不同長(zhǎng)度段分布碳纖維，實(shí)現(xiàn)了不同長(zhǎng)度段發(fā)熱電纜的電阻值不同，依據(jù)油井不同位置對(duì)熱量的需求進(jìn)行合理的提供熱量，不同長(zhǎng)度段分布碳纖維是指根據(jù)油井情況，對(duì)所需加熱部分，布置碳纖維，對(duì)不需要加熱部分不布置碳纖維，這樣既控制制造成本，又能節(jié)約電能。
2、碳纖維發(fā)熱電纜重量輕。減少電機(jī)耗能，是該產(chǎn)品節(jié)能的又一特點(diǎn)。
3、沒(méi)有橫向焊縫，抗折性能好對(duì)電纜的絕緣層沒(méi)有傷害，絕緣性能穩(wěn)定。使用壽命長(zhǎng)。
附圖說(shuō)明
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
一種采油用碳纖維發(fā)熱電纜，由內(nèi)至外共分為五層結(jié)構(gòu)，包括芯部1、內(nèi)絕緣層2、碳纖維發(fā)熱層3、外絕緣層4和包鎧層5，芯部1為圓形銅芯，芯部1外面纏繞內(nèi)絕緣層2，內(nèi)絕緣層2外沿圓周方向等距均勻分布多組碳纖維發(fā)熱線構(gòu)成碳纖維發(fā)熱層3，碳纖維發(fā)熱線外纏繞外絕緣層4，外絕緣層4外為條形鋼帶緊密包裹的防護(hù)層即為包鎧層5。
所述的碳纖維發(fā)熱層3由三組碳纖維發(fā)熱線構(gòu)成。
所述的碳纖維發(fā)熱電纜截面為圓形，根據(jù)使用長(zhǎng)度制作長(zhǎng)度。
所述的包鎧層5的條形鋼帶接縫采用焊接方式封閉。
所述的碳纖維發(fā)熱層3的多組碳纖維發(fā)熱線之間填充有氧化鋯纖維，氧化鋯纖維沿電纜軸向布置，氧化鋯纖維是一種由純四方/立方相ZrO2納米陶瓷晶粒構(gòu)成的多晶質(zhì)耐火纖維材料，氧化鋯纖維高溫化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐腐蝕、抗氧化、抗熱震、不揮發(fā)、無(wú)污染。
以上對(duì)本實(shí)用新型及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，這種描述沒(méi)有限制性，附圖中所示的也只是本實(shí)用新型的實(shí)施方式之一，實(shí)際的結(jié)構(gòu)并不局限于此?？偠灾绻绢I(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本實(shí)用新型的創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造者的允許設(shè)計(jì)出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方案與實(shí)施例，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。