[發明專利]通過選擇性能量吸收的重原油井下物理改良

無效

• 申請號: 200680008885.3
• 申請日: 2006-01-19
• 公開（公告）號: CN101142372A
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發明（設計）人: 雷蒙德·S·凱斯維克
• 申請（專利權）人: KSN能源有限責任公司
• 主分類號: E21B43/24
• 分類號: E21B43/24;E21B36/04
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 馬高平;曲瑩

技術領域

本發明一般地涉及使用電磁能量使重原油處在溫和的熱裂解條件下，從而降低油的粘性、傾點和比重，使其更容易開采和操縱。更具體地說，本發明涉及將電磁能量加在儲層中的重油上，以便就地進行改良(upgrade)并有助于開采的方法。本發明還涉及將電磁能量就地加在重油上的系統。

背景技術

重原油在開采和生產方面存在一些問題。API重度低的原油和具有高傾點的原油在儲層中和儲層外都有生產問題。提取和精煉這種油比較困難和昂貴。特別是，泵送重原油或使它通過管路運送都很困難。

今天，使用各種方法去改善重原油的缺點。例如，石油工業通過使重原油與輕油和液體丙烷(proprane)氣體混合，減少地面操縱的問題，使它們在管路和存儲設施中容易操縱。但是，這個方法存在缺點，因為它對油的最初開采沒有幫助，并且昂貴。

還可以使用稱為“減粘裂化(visbreaking)”或溫和熱裂解的工藝來降低重原油的粘性。“減粘裂化”是提高重原油可泵送性能的一種石油精煉工藝。一般，它是通過在爐內加熱重原油而完成的。該工藝的特征為溫和的分解，形成焦炭量最少并且裂解的產物留在初始的原料中。結果得到的混合物的粘性，傾點和比重值比原來的油低。然而，就當前的應用來說，該減粘裂化工藝不能就地作用在油上。

本發明賦予了減粘裂化新的內容和新的目的，并提出了應用減粘裂化的改進方法。在本發明中，減粘裂化的實現是通過利用電磁能量加熱重原油，而不是在爐內加熱重原油。另外，本發明適用于就地處理石油。這種處理可以改良在儲層中的油，有助于石油開采。

發明內容

本發明利用適當頻率的電磁能量可選擇性地對重油施加熱能的能力來在整個給定體積的材料中精確控制裂解溫度。重原油中的選擇性電磁能量吸收提供分子水平的熱能有效傳遞，從而確保在整個處理體積上精確地控制溫度。這使得可以利用電磁能量優化減粘裂化工藝。

正確地選擇頻率和功率持續時間(power?duration)可通過電磁能量吸收使重碳氫化合物快速裂解至所希望的任何程度。當達到所希望的裂解程度時，熱油基質形成明顯不同的一組電學特性，該電學特性可在“電磁減粘裂化工藝”(EVP)過程中在地面上測量，以保證在井下精確的溫度和功率控制。

所提出的該EVP可提供有效的能量吸收和對重油熱裂解的控制，以便就地進行改良。將低功率(幾十千瓦)電磁能量施加在地層上以進行減粘裂化可以使重油溫和地分解，使焦炭的形成最小化并且使裂解的產物留在初始的原料中。所得到的混合物的粘性、傾點和比重值比原來的油的低。

本發明具有若干有前景的應用。可以利用本發明改良重原油。本發明還可幫助從儲層中開采重原油。另外，本發明可以用于更有效地從例如在美國西部存在的油頁巖中開采碳氫化合物。

在本發明的一個實施例中，提供了一種用于在地下處理重原油的系統。該系統可以包括：土地中存在原油的區域中的井眼；設置在要處理的重原油附近的井眼內的電磁能量施加器；附接至該電磁能量施加器以將電磁能量提供給施加器的電纜；附接至該電纜、用于產生要供給所述施加器的電磁能量的電磁能量發生器；和穿過所述井眼的產品返回管線。該產品返回管線由位于電磁能量施加器附近的遠端和位于或靠近地面的近端構成。油或其他產品可通過所述遠端采出。

在本發明的另一個實施例中，提供了一種在地下處理重原油的方法。該方法包括下列步驟：將電磁能量施加器設置在重原油附近的井眼中；產生電磁能量；利用施加器將電磁能量施加在重原油上，以實現熱裂解；以及，通過產品返回管線采出重原油。

雖然說明了多個實施例，但本領域技術人員仍可從下面的表示和說明本發明的實施例的詳細說明中，了解本發明的其他實施例。在不背離本發明的精神和范圍的條件下，可以對本發明在各個顯而易見的方面做出改進。因此，附圖和詳細說明只是說明性的，不是限制性的。

附圖說明

圖1為單井眼輻射式施加器的透視圖；

圖2為施加器系統的一部分的近距離觀察圖(close?up?view)；

圖3為單井眼施加器的另一構造的一部分的透視圖；

圖4為與施加器系統一起使用的井口的透視圖；

圖5表示從將電磁能量施加在油頁巖的大油分子上的實驗中得出的吸收數據的示例。

具體實施方式

可以使用各種不同形式的井下電磁結構將電磁能量就地施加在重原油上。任何具體應用中所適用的結構取決于各種因素，包括深度、熱的均勻性以及不飽和碳氫化合物的產生和焦化程度的最小化。