[發明專利]限定流體通道的傳輸線段耦合器及相關方法

有效

• 申請號: 201410045346.3
• 申請日: 2014-02-07
• 公開（公告）號: CN103972671B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: T·迪特莫;M·漢;R·和維特;B·懷特
• 申請（專利權）人: 哈里公司
• 主分類號: H01R11/00
• 分類號: H01R11/00;H01R11/09;H01R43/00;F16L25/01
• 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: 馮玉清

技術領域

本發明涉及碳氫化合物資源回收領域，更特別地，涉及利用RF加熱的碳氫化合物資源回收。

背景技術

全世界的能量消耗總地來說在增加，并且傳統的碳氫化合物資源正在被消耗。為了試圖滿足需求，可能需要利用非傳統資源。例如，諸如重油之類的非常黏稠的碳氫化合物資源可能陷在焦油砂中，它們的黏稠性質導致無法進行傳統的油井生產。估計在這種焦油砂地層中可找到數萬億桶的油儲備。

在一些實例中，目前經由露天開采來提取這些焦油砂沉積物。對更深沉積物的原地提取的另一種方法被稱為蒸汽輔助重力泄油(Steam-Assisted Gravity Drainage，SAGD)。在儲層溫度下重油是不動的，因此油通常被加熱以減小其黏度并且使油流可動。在SAGD中，注入井和生產井的對被形成為在地表中橫向延伸。每對注入/生產井包括下方生產井和上方注入井。注入/生產井通常位于下蓋層與上蓋層之間的地層的產油層中。

上方注入井通常用于注入蒸汽，并且下方生產井收集流出地層的經加熱的原油或瀝青，以及來自注入蒸汽的凝結的任何水。注入的蒸汽形成在地層中垂直和水平擴張的蒸汽腔。來自蒸汽的熱量減小了重原油或瀝青的黏度，這使得其可以向下流入下方生產井中，在那里其被收集和回收。蒸汽和氣體由于其較低的密度而上升，使得蒸汽在下方生產井處不被生產，并且疏水控制被用于實現相同的效果。諸如甲烷、二氧化碳和硫化氫之類的氣體例如可傾向于在蒸汽腔中上升并且填充油留下的空隙空間，從而限定蒸汽上方的絕緣層。油和水流通過重力驅動排泄進入下方生產井中。

在大約儲層壓力下操作注入和生產井可解決不利地影響高壓蒸汽過程的不穩定性問題。SAGD在適當的儲層中可產生可高達地質儲量(OOIP)的70％到80％的平滑均勻的產量。SAGD過程可能對頁巖薄層和其他垂直屏障相對敏感，因為隨著巖石被加熱，不均勻熱膨脹引起其中的斷裂，從而使得蒸汽和流體可以流過。SAGD的效率可能是較老的蒸汽吞吐(cyclic steam stimulation，CSS)過程的兩倍。

世界上的許多國家具有大量油砂沉積物，包括美國、俄羅斯和中東的各個國家。油砂可代表世界總石油資源的三分之二那么多，其中例如在加拿大阿薩巴斯卡油砂中有至少1.7萬億桶。當前，只有加拿大有大規模的商業油砂產業，雖然在委內瑞拉也生產少量來自油砂的油。因為油砂產量的增加，加拿大已成為美國的石油和成品油的最大單一供應者。油砂現在是加拿大石油生產的幾乎一半的來源，雖然由于2008年經濟低迷，關于新項目的工作已被推遲，而委內瑞拉的產量在近年來已在下滑。在其他國家還沒有大量從油砂生產石油。

Banerjee等人的美國已公布專利申請No.2010/0078163公開了一種碳氫化合物回收過程，其中提供了三個井，即用于注入水的最上方井、用于將微波引入儲層中的中間井和用于生產的最下方井。微波發生器生成微波，這些微波通過一系列波導被引導到中間井上方的區域中。微波的頻率處于基本上等于水的諧振頻率的頻率，從而水被加熱。

順著這些思路，Dreher Jr.等人的美國已公布申請No.2010/0294489公開了使用微波來提供加熱。活化劑在地表下方被注入并被微波加熱，并且活化劑隨后對生產井中的重油加熱。Wheeler等人的美國已公布申請No.2010/0294489公開了類似的方法。

Kasevich的美國專利No.7,441,597公開了使用射頻發生器來向位于油/氣生產井的水平部分上方的RF井的水平部分施加RF能量。油的黏度由于RF能量而減小，這使得油由于重力而排出。通過油/氣生產井回收油。

不幸的是，例如由于失敗的取油而引起的利用SAGD提取油的長生產時間可導致大量熱量損失到鄰近的土壤、蒸汽的過度消耗和回收的高成本。通常還使用大量水資源來利用SAGD回收油，這影響了環境。有限的水資源也可限制油回收。SAGD例如在永久凍土區域中也不是可用的過程。

另外，盡管存在利用RF能量來提供加熱的系統，但這種系統可由于RF源、傳輸線和/或天線之間的阻抗失配而效率低下。這些失配隨著地層加熱的增大而變得尤其嚴重。另外，這種應用可要求高功率水平，高功率水平可導致相對較高的傳輸線溫度，而相對較高的傳輸線溫度可導致傳輸失敗。這也可導致熱膨脹問題，因為不同的材料可不同地膨脹，這可使得難以維持電氣互連和流體互連。

發明內容

因此，本發明的一個目的是為碳氫化合物資源回收系統和相關方法提供RF加熱的增強操作特性。