[發(fā)明專利]一種用于加熱地層水的浸沒式水平井電加熱器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110330593.8
• 申請(qǐng)日: 2021-03-29
• 公開（公告）號(hào): CN112855079B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于文英
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京紅藍(lán)黑能源科技有限公司
• 主分類號(hào): E21B36/04
• 分類號(hào): E21B36/04;E21B43/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

用于加熱地層水的浸沒式水平井加熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要適用于通過地層水加熱上覆地層能源開采行業(yè)中，適應(yīng)單枝水平井或多分枝水平井。通過割縫篩管α結(jié)構(gòu)及篩管下部隔熱裝置設(shè)計(jì)，阻止熱能向加熱水平井所在平面下方傳遞；改變熱能輻射方向，將熱能向上方匯聚，形成一束，集中指向欲熱上覆地層；漸次加熱地層水，減少地層水預(yù)熱時(shí)間及地層水熱能損耗；可減少占比一半總熱能的熱損失；通過α角設(shè)計(jì)，α范圍內(nèi)的水體漸次被加熱，可減少地層水預(yù)熱時(shí)間及生產(chǎn)過程中的熱能損耗；電磁鐵除水垢技術(shù)，節(jié)約電能及鐵氧體永久磁鐵成本；在通直流電條件下加熱線圈形成的永久磁鐵，可再利用，創(chuàng)造新價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

浸沒式水平井加熱器，適用于能源行業(yè)中需長(zhǎng)期加熱地層水方法中。

背景技術(shù)

節(jié)能、減排、增效，是目前能源行業(yè)中勢(shì)在必行的創(chuàng)新目標(biāo)。通過理論及數(shù)模驗(yàn)證，底水蒸汽驅(qū)熱采方法能夠突破目前油氣開采陷入瓶頸的現(xiàn)狀，油氣采收率可達(dá)81~86%，噸油電費(fèi)成本950~1194元/噸，噸油能耗66.6~83.7×10⁵kJ/t，整個(gè)生產(chǎn)階段平均采油速度可達(dá)6.23~7.8，采油階段平均采油速度10~14.3%。加熱地層水方法熱損失集中體現(xiàn)在加熱水平井所在平面下方地層的熱損失，通過加熱水平井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法節(jié)能，理論上可行的。

CN201480001286.3水平井電加熱油藏邊底水層熱采方法，公開了一種用于加熱地層水的電加熱器結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)，理論上可以節(jié)約至少1/3熱能損耗。但這種結(jié)構(gòu)，存在致命缺點(diǎn)是，篩管外側(cè)沒有隔熱層，電熱通過篩管導(dǎo)熱，可以向下傳遞，隔熱效果差。

因此，發(fā)明一種新的水平井電加熱器結(jié)構(gòu)，在有效阻止熱能向下傳遞的同時(shí)，改變熱能輻射方向，將熱能匯聚，形成一束，集中指向欲熱上覆地層。同時(shí)，通過α角的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將必須加熱的地層水漸次加熱，既滿足加熱需要，同時(shí)減少地層水預(yù)熱時(shí)間及延時(shí)導(dǎo)致的熱損失，使方法更節(jié)能，且適用于單枝或多分枝水平井環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容

設(shè)計(jì)原理 如附圖1所示，加熱井排距為r，水平井距上覆地層底面垂直深度為h_井深，水平井水平段長(zhǎng)度為l，則理想狀態(tài)下，必須加熱體積為2rlh_井深水體至沸點(diǎn)溫度，其它部分水層吸熱均為熱能損耗。

因此，設(shè)計(jì)α，改變水平井加熱器熱輻射角度，使熱力輻射方向向上，減少水平井下方熱能損失。當(dāng)α=arctan(h_井深/r)時(shí)，（π/2－α）角度范圍內(nèi)水體直接被加熱，加熱過程中會(huì)不斷汽化，在無水源補(bǔ)充條件下，水位不斷下降。如圖2所示，7所在三角區(qū)域水體8就會(huì)源源不斷地補(bǔ)充6區(qū)域水位，即整體水位保持水平下降。因此，理想狀態(tài)下，6和7所在三角區(qū)域地層水是逐次被加熱的，這有利于縮短地層水預(yù)熱時(shí)間，減少生產(chǎn)過程中7水體熱能損耗。

一種用于加熱地層水的浸沒式水平井電加熱器，其特征是，置于地層水中的水平井電加熱器，其主體結(jié)構(gòu)包含割縫篩管⑥、隔熱板④、密封板⑤、鐵棒①、加熱線圈②、隔熱板支柱⑦、加熱線圈支架③及隔熱層⑧⑨，其中，h井深為加熱水平井水平段距上覆地層底面距離，r為加熱水平井水平段之間的排距，r_min≤r≤(h_o+h_井深)，r_min為加熱水平井水平段最小排距，h_o為被加熱上覆地層厚度，則：

根據(jù)h_井深與r的關(guān)系，確定α= arctan (h_井深/r)，arctan[h_井深/ (h_o+h_井深)]≤α≤arctan(h_井深/r_min)；

α角底邊與篩管水平直徑吻合，根據(jù)α角與篩管的斜交線，確定割縫篩管的分界線，分界線上半篩管為割縫區(qū)，下半篩管不割縫；

割縫篩管下半管外側(cè)附防水的隔熱層；

割縫篩管下半管內(nèi)側(cè)固定三條具有隔熱功能的延水平井水平段縱向排列的隔熱板支柱；