[發明專利]用于在注入溶劑和輸送射頻能時回收烴資源的方法及其相關裝置

無效

• 申請號: 201380037283.0
• 申請日: 2013-07-12
• 公開（公告）號: CN104428491A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發明（設計）人: B·懷特;M·漢;M·特勞特曼;S·斯特索
• 申請（專利權）人: 哈里公司
• 主分類號: E21B43/24
• 分類號: E21B43/24
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 趙培訓

技術領域

本發明涉及烴資源生產領域，尤其涉及使用射頻應用設備進行烴資源生產的方法以及相關裝置。

背景技術

全世界的能源消耗總體上正在增加，傳統的烴資源正被消耗。為了滿足需求，需要開采非傳統資源。例如，高粘度烴資源(如，重油)可能被困在砂層中，但是由于重油具有粘稠性，因此不能進行傳統的油井生產。這種烴資源通常稱之為油砂。據估計，在這種油砂地層中可找到數萬億筒石油儲量。

在某些情況下，目前通過露天開采來采掘這些油砂礦。用于原位開采深礦的其他方法已知為蒸汽輔助重力泄油(SAGD)技術。重油在儲層溫度下不能流動，因此，通常加熱重油以降低其粘度，使油流動。在蒸汽輔助重力泄油技術中，多對注入井和生產井被形成為在地下橫向伸展。每對注入井/生產井包括下部生產井和上部注入井。注入井/生產井通常位于地層的產油層中，在下伏巖層和覆蓋層之間。

上部注入井通常用來注入蒸汽，下部生產井收集原油或瀝青，所述原油或瀝青與被注入的蒸汽冷凝物中的任何水以及地層中的一些原生水一起從地層中流出。被注入的蒸汽形成蒸汽腔，該蒸汽腔在地層中豎直和水平地膨脹。來自于蒸汽的熱降低重質原油或瀝青的粘度，從而可讓原油或瀝青向下流入下部生產井中，這樣就可在生產井中收集和回收原油或瀝青。蒸汽和氣體由于密度低而上升。氣體(如甲烷、二氧化碳和硫化氫)例如傾向于在蒸汽腔中上升，填充限定蒸汽上方的隔離層的油所留下的空間。在重力驅動下，油和水流被排泄到下部生產井中。

全世界許多國家擁有大型的油砂礦，包括美國、俄羅斯以及中東各個國家。油砂可能占全世界石油總資源的三分之二，例如在加拿大阿薩巴斯卡至少有1.7萬億桶油砂。目前，僅加拿大擁有大規模的商業油砂工業，但是在委內瑞拉也從油砂中生產少量油。由于油砂產量增加，因此加拿大已經成為向美國提供石油及其產品的最大單一供應者。油砂目前幾乎占加拿大產油量的二分之一，而委內瑞拉產油量近年來在下降。在其他國家仍未從油砂中大量生產油。

美國公開專利申請2010/0078163號(發明人為Banerjee等)公開了一種烴資源回收方法，該方法中配置有三種井：用于注入水的最上部井、用于將微波引入儲層中的中間井、以及用于生產的最下部井。微波產生器產生微波，微波通過一系列波導被導入中間井上方的地帶中。微波頻率基本上等于水的共振頻率，從而水可被加熱。

根據這些原則，美國公開專利申請2010/0294489號(發明人為Dreher,Jr等)公開了使用微波進行加熱的方法。催化劑被注入地面下，并被微波加熱，然后催化劑加熱生產井中的重油。美國公開專利申請2010/0294488號(發明人為Wheeler等)公開了一種類似的方法。

美國專利7,441,597號(發明人為Kasevich)公開了使用射頻產生器來將射頻能施予到油/氣生產井水平部分上方的射頻井的水平部分中。油的粘度由于射頻能而降低，從而油由于重力而排泄出。通過油/氣生產井回收油。

美國專利7,891,421號(發明人為Kasevich)公開了一種扼流線圈組件，其連接到井的水平部分中的同軸線纜的外導體上。同軸線纜的內導體連接到接觸環上。絕緣體位于扼流線圈組件和接觸環之間。同軸線纜連接到射頻源上以將射頻能施予給井的水平部分中。

美國專利申請公開2011/0309988號(發明人為Parsche)公開了一種連續的偶極天線。更具體而言，Parsche公開了一種屏蔽的同軸饋電裝置，其通過饋線連接到交流電源和生產井管上。非導電磁珠位于饋線連接器之間的井管周圍。

美國專利申請公開2012/0085533號(發明人為Madison等)公開了結合蒸汽吞吐和射頻加熱來從井中回收烴。將蒸汽注入井中之后進入吞吐階段，其中，來自于蒸汽的熱量被傳遞給烴資源。吞吐階段之后，收集烴資源，當生產量下降時，冷凝蒸汽借助射頻輻射而再蒸發，從而提高了烴資源質量。

不幸運的是，由于啟動失敗，通過使用蒸汽輔助重力泄油技術長時間開采石油會導致大量熱損失到相鄰土壤中，消耗過量蒸汽，回收成本高昂。大量的水資源通常也用來通過使用蒸汽輔助重力泄油技術來回收石油，但蒸汽輔助重力泄油技術會對環境造成影響。有限的水資源也限制油回收。蒸汽輔助重力泄油技術也不適用于(例如)永久凍土區或沒有大量冠巖的區域(通常認為是薄的產油層或具有頁巖間質層(interstitial?layer)的產油層)。

另外，生產時間和效率也受到被回收的油的后提煉過程限制。更具體而言，與其他類型的被回收的油相比，該被回收的油的化學成分或物理性質可能需要另外或其他的后提煉過程。