本發明公開了一種井下渦流加熱器，包括殼體、連續螺旋腔、中心管、密封罩、動力線通道、電渦流線圈、絕緣層、單向閥。本發明利用電渦流效應間接加熱流體，通過將電渦流效應、中心管和連續螺旋腔中液態鈉的沸騰傳熱以及殼體中的連續螺旋通道相結合，可極大的提高井下流體的加熱速率。加熱器在井下的運行過程中，通過改變輸入電流實現加熱器出口的二級聯動密封，能有效避免井下流體回流至加熱器中。

技術領域

本發明涉及一種井下渦流加熱器，尤其涉及油頁巖、重油、稠油、油砂、天然氣水合物等非常規能源領域。

背景技術

當前地下烴類資源的利用技術分為地表利用技術和原位轉化技術。地表利用技術是目前相對成熟的地下烴類資源開發技術，但地表利用技術存在采礦成本高；大氣及地下水污染大，用水量大；不適合深部烴類資源開采等缺點。原位轉化技術是指對地下烴類礦層進行原位熱處理，使地下烴類資源熱解。原位轉化技術具有不破壞地表，對環境無污染，適合深部烴類資源開發等優點。

原位轉化加熱方法有熱傳導、熱對流、熱輻射三種。熱傳導加熱方法是將電阻加熱器置于井眼中直接加熱目標層，如美國專利US2548360描述了一種置于井眼粘性油中的電加熱元件，該加熱元件將粘性油加熱并稀釋，使油的粘度降低，從而將其泵至地表；專利CN1676870A描述了一種對流加熱方法，該發明將高溫蒸汽注入油頁巖層，使干酪根裂解為頁巖油氣；美國專利US6023554描述了一種位于套管中的電加熱元件，該加熱元件通過熱輻射加熱套管，并通過套管加熱填充在套管與地層之間的填料，進而加熱油頁巖層。

由于地下烴類資源的導熱系數較低，單一的熱傳導和熱輻射方式存在加熱速度慢，效率低的問題，而上述對流加熱技術中高溫流體與油頁巖層的接觸面積大，對流換熱面積大，能更快的加熱油頁巖層。中國專利：CN1676870A，其中的高溫流體產生部位在地表，存在沿程熱損失大，不適用深部油頁巖開發的問題。

井下加熱地下烴類礦層，不存在從地面到烴類礦層的熱損失，提高了能量利用率。中國專利：CN106304446A，其中的井內流體電加熱器出口僅單一的利用彈簧力作為單向閥的緊固力，彈簧在長期的高溫工況下彈性衰減嚴重，存在不能達到密封效果的問題。將電渦流效應、中心管和連續螺旋腔中液態鈉的沸騰傳熱和殼程連續螺旋通道相結合，不僅可以提高井下流體加熱器的加熱速率。同時通過改變電流，還能有效的提高加熱器出口的密封性，防止井下流體回流腐蝕加熱器內部結構。

發明內容

本發明的目的是提供一種井下渦流加熱器，解決現有井下加熱器加熱速率低，流體壓力損失大，加熱器出口密封效果差等問題。

本發明包括殼體、連續螺旋腔、中心管、密封罩、動力線通道、電渦流線圈、絕緣層、線圈溫度傳感器和單向閥。

所述殼體上部設置有錐型內螺紋，用于與中心管連接，并起密封作用；錐型內螺紋下部設置有一臺階，用于放置墊圈，對殼體與中心管的連接處進行密封。所述殼體下部設置有錐型外螺紋，用于與單向閥連接；所述殼體下部設置有錐形孔，用于與上閥體配合密封加熱器出口，防止井下流體回流。錐型外螺紋上部為加熱器加熱段，加熱段的直徑小于殼體上部直徑，加熱段殼體橫截面呈類工字型。

所述連續螺旋腔由多個連續螺旋腔單體焊接而成，連續螺旋腔單體由兩個連續螺旋折流板單體和一定寬度的螺旋板焊接而成，連續螺旋腔單體可提高連續螺旋腔的制造精度，降低大長度連續螺旋腔的加工難度。

中心管上部設置有內螺紋，用于外接下井工具。中心管內螺紋下部設置有一凸臺，凸臺外緣為錐型外螺紋，用于與殼體連接。在凸臺下方均勻布置有四個注入孔，用于注入待加熱的流體。中心管開有連續的螺旋槽，用于與連續螺旋腔連通。中心管下部在加熱段設置有一凸臺，凸臺用于在加熱流體時強化電渦流效應，以及線圈通入直流電時，強化中心管的磁性，提高中心管吸引上閥體的可靠性，進而提高單向閥的動作可靠性。

電渦流線圈纏繞在絕緣層外側，放置在殼體和密封罩之間，電渦流線圈為耐高溫勵磁線圈。