[發(fā)明專利]包括共模扼流圈組件的烴源加熱系統(tǒng)和相關(guān)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510044957.0
• 申請日: 2015-01-29
• 公開（公告）號: CN104806216A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: B·懷特;R·和維特;M·漢;V·希布納;M·特勞特曼;J·E·懷特
• 申請（專利權(quán)）人: 哈里公司
• 主分類號: E21B43/24
• 分類號: E21B43/24;E21B36/00
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標事務(wù)所 11038
• 代理人: 胡海滔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及烴源回收的領(lǐng)域，并且更加具體地涉及使用RF加熱的烴源回收。

背景技術(shù)

世界各地的能源消耗總體呈增長趨勢，并且正在消耗傳統(tǒng)的烴源。為了滿足需求，理想的是開發(fā)非常規(guī)能源。例如，高粘烴源(諸如重油)可以被捕獲在焦油砂中，在所述焦油砂處，高粘烴源的粘稠特性不允許實施常規(guī)油井開采。評估得出，在這種焦油砂地層中可以發(fā)現(xiàn)數(shù)億桶石油儲量。

在一些情況中，當(dāng)前經(jīng)由露天開采提取這些焦油砂沉積物。另一種現(xiàn)場提取更深沉積物的方法已知為蒸汽幫助重力泄油(SAGD)。重油在儲層溫度條件下不能移動，并且因此通常加熱石油，以減小其粘度并且使得石油可以流動。在SAGD中，在地中形成側(cè)向延伸的多對注采井。每對注/采井均包括下出油井和上注井。注/采井通常位于下伏巖層和表土層之間的地下地層的生產(chǎn)層中。

上注井通常用于注入蒸汽，而下出油井收集連同因注入蒸汽的凝結(jié)產(chǎn)生的水一起流出地層的加熱的原油或者瀝青。注入的蒸汽形成蒸汽室，所述蒸汽室在地層中豎直以及水平膨脹。來自蒸汽的熱量減小了重原油或者瀝青的粘度，這允許所述重原油或者瀝青向下流入到下出油井中，在所述下出油井處收集以及回收所述重原油或者瀝青。蒸汽和氣體因它們的低密度而上升，從而不會在下出油井處產(chǎn)生蒸汽，并且使用凝汽閥控制來達到相同的結(jié)果。氣體(諸如甲烷、二氧化碳和硫化氫)例如在蒸汽室中傾于上升，并且填充了由限定蒸汽上方的隔熱層的石油留下的空隙空間。石油和水流因重力驅(qū)動而被排入到下出油井中。

在大約儲層壓力條件下操作注采井可能導(dǎo)致產(chǎn)生不穩(wěn)定性問題，從而對高壓蒸汽處理產(chǎn)生負面影響。SAGD可以實現(xiàn)平滑均勻的產(chǎn)量，所述產(chǎn)量在適當(dāng)?shù)膬又心軌蚋叩皆际偷刭|(zhì)儲量的70％至80％。SAGD處理對頁巖薄層和其它豎直障礙物相對敏感，這是因為當(dāng)加熱巖石時，不同的熱膨脹導(dǎo)致在巖石中產(chǎn)生裂隙，從而允許蒸汽和流體流動通過。SAGD的效率可以為舊式周期注蒸汽(CSS)工藝的兩倍。

世界上許多國家均具有大量油砂沉積物，包括美國、俄羅斯和中東的多個國家。油砂可以代表世界總石油儲量的2/3，其中，例如至少1.7億桶處于加拿大亞達巴斯卡河的油砂中。目前，雖然委內(nèi)瑞拉也從油砂中開采少量的原油，但是僅僅在加拿大具有大規(guī)模的商業(yè)油砂工業(yè)。因為日益增加的油砂生產(chǎn)，所以加拿大開始成為美國的最大的石油以及其制品的單一供應(yīng)商。盡管由于2008年經(jīng)濟低迷對新工程項目不得已延期，同時委內(nèi)瑞拉的石油產(chǎn)量近年來也逐漸下滑，但是現(xiàn)在油砂仍占占加拿大石油產(chǎn)量的幾乎一半。在其它國家還沒有以顯著較高的水平從油砂中開采石油。

Banerjee等人名下的美國公開專利申請No.2010/0078163公開了一種烴回收處理，據(jù)此設(shè)置了三口井，即，用于注入水的最上方的井、用于將微波引入到儲層中的中間井和用于生產(chǎn)的最下方的井。微波發(fā)生器產(chǎn)生微波，所述微波通過一系列波導(dǎo)管進入到中間井上方區(qū)域中。微波的頻率為基本等于水的共振頻率的頻率，使得水被加熱。

沿著這些管路，Dreher,Jr等人名下的美國公開申請No.2010/0294489公開了使用微波來提供熱量。將激活劑注入到地表下方并且通過微波加熱，隨后激活劑加熱出油井中的重油。Wheeler等人名下的美國公開申請No.2010/0294489公開了類似的方法。

Kasevich名下的美國專利No.7,441,597公開了使用射頻發(fā)生器將RF能量施加到位于油氣生產(chǎn)井的水平部分上方的RF井的水平部分。由于RF能量減小了石油的粘度，這導(dǎo)致石油因重力被排出。通過油氣生產(chǎn)井回收石油。

不幸地，使用SAGD長時間生產(chǎn)抽取石油(例如因啟動失敗)可能導(dǎo)致熱量大量損耗到相鄰的土層，過度消耗蒸汽以及造成回收成本較高。重要的水資源通常也用于使用SAGD回收石油，這對環(huán)境造成影響。有限的水資源還可能限制石油回收。SAGD例如在永久凍土區(qū)域是不可行的工藝。

而且，除了利用RF能量提供加熱的現(xiàn)有系統(tǒng)之外，這種系統(tǒng)還可能因RF源、傳輸線和/或天線之間的阻抗失配而效率低下，從而導(dǎo)致例如共模電流干擾。這些錯配隨著逐漸加大對地層的加熱而變得尤為突出。而且，這種應(yīng)用可能需要高功率級，這導(dǎo)致相對較高的傳輸線溫度，所述相對較高的傳輸線溫度可能致使出現(xiàn)傳輸故障。

發(fā)明內(nèi)容