CN111594118A - 一种用于提高稠油采收率的电磁加热方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于提高稠油采收率的电磁加热方法，在生产管柱内放置发射电磁辐射的天线，同时在近井筒安装温度传感器，实时采集近井筒附近温度，当近井筒附近温度升至设定的临界温度时则梯度降低天线的发射功率，此时近井筒温度先降低，后升高，采用当前功率进行持续辐射加热后，如果近井筒附近温度又上升至临界温度则继续降低天线功率，如此持续进行功率阶梯式降低调整，直至功率降低到100W左右，打开生产井，稠油由于地层压差自发流向生产井，此时天线持续以低功率进行电磁辐射加热，本发明的电磁加热方法避免了加热温度过高降低稠油产量和影响井筒材料质量的问题，同时保证了保持稠油流动性的加热温度，提高了稠油的开采效率和工程安全性。
Description
技术领域
本发明涉及原油开采技术领域，更具体的说是涉及一种用于提高稠油采收率的电磁加热方法。
背景技术
国际上通常将稠油称之为重质原油(Heavy Oil)，对粘度极高的原油又称为沥青砂(Tar Sand Oil)，在中国统称为稠油。中国稠油资源分布较广，主要分布在辽河油区、新疆油区、胜利油区和河南油区，在大庆、吉林和大港油区也有少量分布。由于稠油高粘度的特点导致流动性差，使得稠油开采的技术关键主要是提高稠油的流动能力。目前稠油的开采方式主要有蒸汽吞吐、蒸汽驱和火烧油层等，但由于实际油藏的地层条件不同，这些方法并不能一直成功应用，最常见的失败原因有注入井和储层的热损失过高、储层的注入能力低、沥青沉淀、蒸汽损失和温室气体排放等。为了提高稠油的采收率，致力于寻找一种替代蒸汽驱的方法，其中就包括电磁加热。电磁加热作为一种快速、高效、环保的加热方式，已经被研究应用于稠油、油砂、油页岩、煤层气等非常规油气资源的开采当中。
电磁波特别是高频电磁波，频率高而波长短，在地层的传输距离有限。在地层条件下，当在井下安装天线发射电磁波用于辐射加热稠油地层时，在电磁穿透区域(近井筒区域)，虽然能快速提高近井筒附近的温度，但是由于地层岩石的导热系数较低，电磁穿透区将热量传递给远端的效率较低，因此若长时间持续式采用电磁波辐射加热稠油地层，会在电磁加热井周围的电磁穿透区产生过高的温度，一旦形成温度过高的区域，稠油黏度虽然一开始随着温度的升高而降低，但是如果超过500℃以上，会导致稠油裂解生成小分子气体，降低稠油的产量。同时过热区域温度若持续升高，也会对井筒的耐温材料形成损伤，造成安全隐患。
因此，如何利用电磁加热提高稠油采收率，同时保证开采效率和开采安全是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种用于提高稠油采收率的电磁加热方法，基于电磁加热功率易于控制和调节的特点，进行电磁加热调节，在生产管柱内放置发射电磁辐射的天线，同时在近井筒安装温度传感器，实时采集近井筒附近温度，当近井筒附近温度升至设定的临界温度时则梯度降低天线的发射功率，此时近井筒温度先降低，后升高，采用当前功率进行持续辐射加热后，如果近井筒附近温度又上升至临界温度则继续梯度降低天线功率，如此持续进行功率阶梯式降低调整，直至功率降低到100W左右，打开生产井，稠油由于地层压差自发流向生产井，此时天线持续以低功率进行电磁辐射加热，本发明的电磁加热方法避免了加热温度过高降低稠油产量和影响井筒材料质量的问题，同时保证了保持稠油流动性的加热温度，提高了稠油的开采效率和工程安全性。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于提高稠油采收率的电磁加热方法，包括以下具体步骤：
步骤1：将天线通过垂直井的生产管柱下放至稠油油藏区域；同时安装温度传感器监测近井筒温度；
步骤2：开启所述天线对所述稠油油藏进行电磁辐射加热，设定初始功率为P1，在持续所述电磁辐射下所述温度传感器采集温度，获得所述近井筒的最高温度；
步骤3：判断所述天线辐射的功率是否大于设定最低功率，如果是进入步骤4；否则，进入所述步骤6；
步骤4：判断采集的所述近井筒的最高温度是否等于设定的临界温度；
步骤5：如果所述最高温度等于设定的临界温度，则根据设定的功率调节步长降低所述天线的功率，对所述稠油油藏进行所述电磁辐射，并返回所述步骤3；否则持续所述电磁辐射，并返回所述步骤4；
步骤6：打开生产井，稠油由于地层压差自发流向生产井。
优选的，所述电磁辐射的电磁波通过离子传导和偶级极化电磁产热机理实现电磁辐射加热。
优选的，所述天线、所述温度传感器与仪表车通过电缆进行通讯，在所述仪表车的控制室内能够控制所述天线开启，所述仪表车内的温度显示器能够显示所述温度传感器采集的温度。
优选的，所述初始功率取值范围为800W-1200W；所述临界温度小于500℃；所述功率调节步长取值范围为50W-100W。
优选的，所述最低功率为100W。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种用于提高稠油采收率的电磁加热方法，借助于电磁波功率易于控制和调节的特点，以阶梯式下降的功率持续辐射加热模式，既避免了在近井筒附近出现过热区域，同时又能以较高的加热效率提高稠油油藏的温度，使得稠油黏度在短时间内可被快速降低，用于后续的生产采出。本发明的电磁加热方法解决了近井筒材料的耐温问题，同时又使加热效率高于间歇式电磁加热。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的电磁加热方法流程图；
图2附图为本发明提供的电磁加热提高稠油采收率装置示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种用于提高稠油采收率的电磁加热方法，包括以下具体步骤：
S1：将用于发射电磁波的天线通过垂直井的生产管柱下放至目标稠油油藏区域，电磁波通过离子传导和偶级极化等电磁产热机理，对稠油进行加热；同时在天线附近安装监测近井筒附近温度的温度传感器；井口有仪表车，用于监测井下温度，以及控制电磁波的开关和功率；
S2：在仪表车的控制室内开启设备，对稠油油藏进行电磁辐射，设定初始功率为P1，通过温度显示器发现，近井筒的温度在持续电磁辐射下不断上升，直至n1天以后，近井筒的最高温度Tmax即将达到500℃；
S3：在n1天时，通过控制室阶梯式调节天线的功率，令天线的功率一次降低50-100W左右，以P2功率对稠油油藏进行辐射，此时监测到近井筒温度先降低，后升高，持续辐射n2天以后，近井筒的最大温度再次即将达到500℃；此时再次降低功率50-100W左右，以P3功率持续性辐射地层，以此类推；
S4：稠油油藏在此降功率式的电磁加热模式下，温度不断升高，稠油黏度随之降低，具备良好的流动性，当功率降低到100W左右时，打开生产井，稠油由于地层压差自发流向生产井，此时电磁加热井不关闭，依然以当前低功率持续式加热稠油油藏。
实施例
电磁加热提高稠油采收率装置示意图如图2所示。2-5号垂直井为加热井，1号垂直井为开采井。加热井底部安装有电磁发射天线用于辐射稠油油藏，另外还安装有井下温度传感器，用于监测近井筒附近的温度。
实施加热记录表格如下表1所示
表1
具体实施步骤如下：
S1：将用于发射电磁波的天线通过垂直井的生产管柱下放至目标稠油油藏区域，电磁波通过离子传导和偶级极化等电磁产热机理，对稠油进行加热；同时在天线附近安装监测近井筒附近温度的温度传感器；井口有仪表车，用于观测井下温度，以及控制发射电磁波的天线的开关和功率；
S2：在仪表车的控制室内开启设备，对稠油油藏进行电磁辐射，设定初始功率为P1(一般为800-1200W)，P1＝800W；通过温度显示器发现，近井筒的温度在电磁的持续电磁辐射下不断上升，直至n1天以后，近井筒的最高温度Tmax即将达到500℃，设定最高温度Tmax为450℃；
S3：在n1天时，根据功率调节步长通过控制室调节天线发射电磁波的功率，功率调节步长等于50W，因此天线功率由初始功率P1降低50W获得P2功率，P2＝750W，以P2功率对稠油油藏进行电磁辐射；此时观察到近井筒温度先降低，后升高，持续辐射n2天以后，近井筒的最大温度再次达到450℃；此时天线功率再次降低50W功率获得P3功率，P3＝700W，以P3功率持续性辐射地层，以此类推；
S4：稠油油藏在此阶梯降功率式的电磁加热模式下，温度不断升高，稠油黏度随之降低，具备良好的流动性；当功率降低到100W左右时，打开生产井，稠油由于地层压差自发流向生产井；此时电磁加热井不关闭，天线依然保持100W功率持续加热稠油油藏，由于近井筒区域以及油藏远端的温度已经在电磁辐射下被大幅度提高，因此稠油的流动性非常好，从而加快了稠油产量的上升，提高了稠油的采收率。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种用于提高稠油采收率的电磁加热方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
步骤1：将天线通过垂直井的生产管柱下放至稠油油藏区域；同时安装温度传感器监测近井筒温度；
步骤2：开启所述天线对所述稠油油藏进行电磁辐射加热，设定初始功率为P1，在持续所述电磁辐射下所述温度传感器采集温度，获得所述近井筒的最高温度；
步骤3：判断所述天线辐射的功率是否大于设定最低功率，如果是进入步骤4；否则，进入所述步骤6；
步骤4：判断采集的所述近井筒的最高温度是否等于设定的临界温度；
步骤5：如果所述最高温度等于设定的临界温度，则根据设定的功率调节步长降低所述天线的功率，对所述稠油油藏进行所述电磁辐射，并返回所述步骤3；否则持续所述电磁辐射，并返回所述步骤4；
步骤6：打开生产井，稠油由于地层压差自发流向生产井。
2.根据权利要求1所述的一种用于提高稠油采收率的电磁加热方法，其特征在于，所述电磁辐射的电磁波通过离子传导和偶级极化电磁产热机理实现电磁辐射加热。
3.根据权利要求1所述的一种用于提高稠油采收率的电磁加热方法，其特征在于，所述天线、所述温度传感器与仪表车通过电缆进行通讯，在所述仪表车的控制室内能够控制所述天线开启，所述仪表车内的温度显示器能够显示所述温度传感器采集的温度。
4.根据权利要求1所述的一种用于提高稠油采收率的电磁加热方法，其特征在于，所述初始功率取值范围为800W-1200W；所述临界温度小于500℃；所述功率调节步长取值范围为50W-100W。
5.根据权利要求1所述的一种用于提高稠油采收率的电磁加热方法，其特征在于，所述最低功率为100W。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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