太陽能微波加熱波導輸油管的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種太陽能微波加熱波導輸油管，包括電源部和若干個依次串聯接通的輸運部，其中，電源部包括用于提供電能的太陽能電池板，輸運部包括發射單元、波導單元和輸運單元，輸運單元和波導單元均沿輸油管軸線方向貫通連接并相互間隔設置，發射單元設置在波導單元的側壁上形成管狀波導無損耗連接；電源部與發射單元相連接來向其供電，發射單元產生微波來射入波導單元，以加熱波導單元內的稠油。本發明利用了太陽能而又對環境無害，而且加熱和輸運過程在同一管中同步進行，這樣既簡化了加熱程序同時也實現了即時加熱避免了熱量的流失浪費，用于地下稠油開采輸運效率高。
【專利說明】太陽能微波加熱波導輸油管
【技術領域】
[0001]本發明涉及頁巖油氣探采領域，尤其是太陽能微波加熱波導輸油管。
【背景技術】
[0002]稠油是浙青質和膠質含量較高、粘度較大的原油。通常把地面密度大于0.943、地下粘度大于50厘泊的原油叫稠油，因為稠油的密度大，也叫做重油。稠油的含水量低，黏度隨溫度變化改變顯著，如溫度增加8~9。黏度可減少一半。因此，對稠油的開采、輸送，多用熱力降低其黏度，如蒸氣驅動、熱油循環、火燒油層等；也可采用摻入稀油、乳化、加入活性劑降低其黏度。在油層溫度下，脫氣原油黏度大于10000毫帕?秒的原油稱為特稠原油。稠油的溫度越低，其粘度越高，越不利于開采。
[0003]此外，油井生產時油流從井底向井口的流動過程中，溫度是逐漸降低的。溫度降低的因素，主要有兩個:一個與地溫梯度有關，即油流上升過程中由于地層溫度是逐漸降低的，因而油流通過油管和套管不斷把熱量傳給地層，使油流體本身溫度降低。另一個因素與稠油中氣體析出有關。當氣體從稠油中分離出來時，體積膨脹，流速增加，需要吸收一部分熱量。以上兩因素導致了稠油本身由溫度降低而引起的粘稠度增加，以致影響流動的速度和阻力，這是在輸運過程中亟待解決的問題。現有的向地下輸入蒸汽將油體熱溶化的方法過于直接，加上地層及油體的含水量和熱吸收問題，從而使蒸汽所帶的巨大熱量的散失消耗成為重要的能源浪費問題。
【發明內容】
[0004]針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種簡化了加熱程序、提高輸運效率的太陽能微波加熱波導輸油管。
[0005]為實現上述目的，本發明太陽能微波加熱波導輸油管，包括電源部和若干個依次串聯接通的輸運部，其中，電源部包括用于提供電能的太陽能電池板，輸運部包括發射單元、波導單元和輸運單元，輸運單元和波導單元均沿輸油管軸線方向貫通連接并相互間隔設置，發射單元設置在波導單元的側壁上形成管狀波導無損耗連接；電源部與發射單元相連接來向其供電，發射單元產生微波來射入波導單元，以加熱波導單元內的稠油。
[0006]進一步，所述發射單元、波導單元、輸運單元依次串聯連接形成T形結構。
[0007]進一步，所述波導單元包括主接口、內接口、外接口，所述輸運單元設置內接口、外接口 ；所述波導單元通過其主接口與所述發射單元一體連接設置；所述波導單元和所述輸運單元通過其各自的內接口彼此連接，同時通過各自的外接口將若干所述輸運部彼此串聯一體形成內部貫通的管狀結構的波導輸油管。
[0008]進一步，所述發射單元與波導單元的管狀連接空間內以低微波損耗的介質片插入隔離并密封，形成低損耗微波通過結構。
[0009]進一步，所述低微波損耗介質片為聚四氟乙烯片。
[0010]進一步，所述波導單元與輸運單元的外表層均有油密封隔熱保溫層，所述波導單元與輸運單元之間的長度比例與保溫溫度匹配設置。
[0011]進一步，所述發射單元與波導單元、所述波導單元與輸運單元的連接結構按微波反射駐波比最小設置。
[0012]進一步，所述發射單元發射的微波頻率設置與水的微波吸收譜相對應。
[0013]進一步，所述發射單元產生微波加熱稠油中所含的水分，進而使稠油的整體溫度逐漸升高。
[0014]進一步，所述電源部包括所述太陽能電池板、匯流裝置、電源管理裝置，所述太陽能電池板通過匯流裝置將電力輸送給電源管理裝置，并進行微波的電源轉換，轉換后的電力受控供給所述發射單元。
[0015]本發明利用了太陽能而又對環境無害，而且加熱和輸運過程在同一管中同步進行，這樣既簡化了加熱程序同時也實現了即時加熱避免了熱量的流失浪費，用于地下稠油開采輸運效率高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明的排列結構示意圖；
圖2為本發明的工作示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面，參考附圖，對本發明進行更全面的說明，附圖中示出了本發明的示例性實施例。然而，本發明可以體現為多種不同形式，并不應理解為局限于這里敘述的示例性實施例。而是，提供這些實施例，從而使本發明全面和完整，并將本發明的范圍完全地傳達給本領域的普通技術人員。
[0018]為了易于說明，在這里可以使用諸如“上”、“下” “左” “右”等空間相對術語，用于說明圖中示出的一個元件或特征相對于另一個元件或特征的關系。應該理解的是，除了圖中示出的方位之外，空間術語意在于包括裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果圖中的裝置被倒置，被敘述為位于其他元件或特征“下”的元件將定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性術語“下”可以包含上和下方位兩者。裝置可以以其他方式定位(旋轉90度或位于其他方位)，這里所用的空間相對說明可相應地解釋。
[0019]如圖1、2所示，本發明太陽能微波加熱波導輸油管包括兩部分:電源部和輸運部
2。太陽能電池板(圖中未示)、匯流裝置(圖中未示)、電源管理裝置(圖中未示)、發射單元11依次串聯電氣連接形成電源部。發射單元11、波導單元13、輸運單元12依次串聯連接形成T形的輸運部2。
[0020]其中，輸運單元12和波導單元13均沿輸油管軸線方向貫通連接并相互間隔設置，發射單元11設置在波導單元13的側壁上形成管狀波導無損耗連接。波導單元13共設置主接口、內接口、外接口，輸運單元12設置內接口、外接口。波導單元13通過其主接口與發射單元11 一體連接設置；波導單元13和輸運單元12通過其各自的內接口彼此連接，同時通過各自的外接口將若干個輸運部2彼此串聯一體形成內部貫通的管狀結構的波導輸油管I。
[0021]發射單元11與波導單元13的一體連接為管狀波導無損耗連接，其管狀連接空間以低微波損耗的介質片14插入隔離并密封，形成低損耗微波通過結構。低微波損耗介質片14首選聚四氟乙烯類材料。波導單元13與輸運單元12的外表層均有油密封隔熱保溫層16，其兩單元之間的長度比例與保溫溫度匹配設置。發射單元11與波導單元13、波導單元13與輸運單元12的連接結構按微波反射駐波比最小設置。發射單元11發射的微波頻率設置與水的微波吸收譜相對應，功率可受控設定。
[0022]工作時，太陽能電池板(圖中未示)通過匯流裝置(圖中未示)將電力輸送給電源管理裝置(圖中未示)并進行微波的電源轉換，轉換后的電力受控供給發射單元11產生微波，并通過低微波損耗的介質片14射入波導單元13，也就是進入了波導輸油管I。此時波導輸油管I的內部充滿流動的稠油，其中所含的水成分被微波瞬間加熱而升溫，并帶動稠油的整體溫度逐漸升高，進而導致整體的粘滯性減小、流動改善、更易于管道輸運。
[0023]本發明中，將微波加熱和油體輸運集成于一體實現，并采用微波逐段加熱方式來實現加熱油體，從而保證了油從井底向井口的流動過程中，溫度保持相對穩定。在開采稠油的過程中利用太陽能所發電力在微波波導管中產生微波并用于直接加熱稠油中的水分以使整個油體的溫度不斷上升，當溫度達到一定的設定值時稠油的粘性降低，這樣稠油并不需要使用化學制劑就可在兼做輸油管的波導管中流動，以達到輸運目的。即利用了太陽能而又對環境無害，而且加熱和輸運過程在同一管中同步進行，這樣既簡化了加熱程序同時也實現了即時加熱避免了熱量的流失浪費，用于地下稠油開采輸運效率高。
【權利要求】
1.太陽能微波加熱波導輸油管，其特征在于，包括電源部和若干個依次串聯接通的輸運部，其中，電源部包括用于提供電能的太陽能電池板，輸運部包括發射單元、波導單元和輸運單元，輸運單元和波導單元均沿輸油管軸線方向貫通連接并相互間隔設置，發射單元設置在波導單元的側壁上形成管狀波導無損耗連接；電源部與發射單元相連接來向其供電，發射單元產生微波來射入波導單元，以加熱波導單元內的稠油。
2.如權利要求1所述的太陽能微波加熱波導輸油管，其特征在于，所述發射單元、波導單元、輸運單元依次串聯連接形成T形結構。
3.如權利要求1所述的太陽能微波加熱波導輸油管，其特征在于，所述波導單元包括主接口、內接口、外接口，所述輸運單元設置內接口、外接口 ；所述波導單元通過其主接口與所述發射單元一體連接設置；所述波導單元和所述輸運單元通過其各自的內接口彼此連接，同時通過各自的外接口將若干所述輸運部彼此串聯一體形成內部貫通的管狀結構的波導輸油管。
4.如權利要求1所述的太陽能微波加熱波導輸油管，其特征在于，所述發射單元與波導單元的管狀連接空間內以低微波損耗的介質片插入隔離并密封，形成低損耗微波通過結構。
5.如權利要求4所述的太陽能微波加熱波導輸油管，其特征在于，所述低微波損耗介質片為聚四氟乙烯片。
6.如權利要求1所述的太陽能微波加熱波導輸油管，其特征在于，所述波導單元與輸運單元的外表層均有油密封隔熱保溫層，所述波導單元與輸運單元之間的長度比例與保溫溫度匹配設置。
7.如權利要求1所述的太陽能微波加熱波導輸油管，其特征在于，所述發射單元與波導單元、所述波導單元與輸運單元的連接結構按微波反射駐波比最小設置。
8.如權利要求1所述的太陽能微波加熱波導輸油管，其特征在于，所述發射單元發射的微波頻率設置與水的微波吸收譜相對應。
9.如權利要求1所述的太陽能微波加熱波導輸油管，其特征在于，所述發射單元產生微波加熱稠油中所含的水分，進而使稠油的整體溫度逐漸升高。
10.如權利要求1所述的太陽能微波加熱波導輸油管，其特征在于，所述電源部包括所述太陽能電池板、匯流裝置、電源管理裝置，所述太陽能電池板通過匯流裝置將電力輸送給電源管理裝置，并進行微波的電源轉換，轉換后的電力受控供給所述發射單元。
【文檔編號】F16L53/00GK103836296SQ201410115514
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月26日 優先權日:2014年3月26日
【發明者】薛黎明, 劉伯昂 申請人:中海陽能源集團股份有限公司