CN210195724U - 一种油页岩电加热的管柱 - Google Patents
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Abstract
一种油页岩原位开采井下电加热注气管柱，油井内设有套管；注气隔热管下在套管中，所述的注气隔热管内套有电加热与测温***，下部连接有组合封隔器，底端开口；所述的电加热与测温***包括上部的外层护管、外层护管下端独立的加热管及光纤管；所述的组合封隔器上部与注气隔热管连接，外侧与套管膨胀接触；打孔筛管顶部通过丝扣连接组合封隔器，侧壁设有孔眼，底部设有丝堵；所述的打孔筛管正对需要加热的吸气层井段。本实用新型通过上述结构，解决了现有技术中存在的维修困难，使用不便的技术问题，提供了一种使用方便，维修简单的加热测温一体化的井下电加热注气管柱。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种油页岩原位开采地下页岩油热裂解应用的电加热注气管柱。
背景技术
油页岩是一种高灰分的含可燃有机质的沉积岩，它和煤的主要区别是灰分超过40％，与碳质页岩的主要区别是含油率大于3.5％，油页岩原位开采须经热裂解可以得到页岩油。页岩油类似原油，可以制成汽油、柴油或作为燃料油。近几年来，随着世界对能源需求的增加，现有的化石资源的储量和产能逐渐下降，对于中国来说，能源形势更为紧张，严重威胁我国的能源安全。我国油页岩储量丰富，但由于油页岩内部赋存着未成熟的有机质，经过热裂解可以产生页岩油和页岩气。油页岩原位开采成为世界各国争相探索或试验最具有前途的开发方式。
目前，油页岩的提取页岩油的方法主要有地面干馏技术和原位开采技术。地面干馏技术需要将油页岩开采，运输，干馏和提炼在地面进行，由于过程复杂，产生了地面废渣堆积，废气、废水，造成了环境污染。相对于地面干馏，原位开采是指通过对油页岩储层进行高温加热，将油页岩中的固体干酪根转换为液态烃，在通过传统的石油钻采工艺将液态烃从地下开采出来的方法。对油页岩储层进行高温加热方式主要分为电加热、流体对流加热和辐射加热。其中，电加热法顾名思义，加热灵活，易于控制，不仅可用于深层油页岩的开采，也避免了地面干馏产生的废渣堆积和污染环境等问题，成为一种具有广阔发展前景的技术，
目前，最主流的电加热方式有固定式井下电加热器、固定式微波加热器等，但其施工配件较多，作业工作量加大，井底加热气体的温度显示必须有辅助的温度监测***来提供，温度监测***就像电加热***的眼睛一样。通常情况下温度监测***与电加热***分别设置在油管外和油管内，一旦温度监测***和电加热设备出现故障，井下管柱所有工具和设施都得重新从井中起出，不利于油页岩原位开采的后续开发，也使得施工成本大大提高。
发明内容
针对以上问题，本实用新型提出了一种油页岩电加热的管柱，其特征在于：油井内设有套管；注气隔热管下在套管中，所述的注气隔热管内套有电加热与测温***，下部连接有组合封隔器，底端开口；所述的电加热与测温***包括上部的外层护管、外层护管下端独立的加热管及光纤管；所述的组合封隔器上部与注气隔热管连接，外侧与套管膨胀接触；打孔筛管顶部通过丝扣连接组合封隔器，侧壁设有孔眼，底部设有丝堵；所述的打孔筛管正对需要加热的吸气层井段。本实用新型通过上述结构，解决了现有技术中存在的维修困难，使用不便的技术问题。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种油页岩电加热的管柱，其特征在于：油井内设有套管；注气隔热管下在套管中，所述的注气隔热管内套有电加热与测温***，下部连接有组合封隔器，底端开口；所述的电加热与测温***包括上部的外层护管、外层护管下端独立的加热管及光纤管；所述的组合封隔器上部与注气隔热管连接，外侧与套管膨胀接触；打孔筛管顶部通过丝扣连接组合封隔器，侧壁设有孔眼，底部设有丝堵；所述的打孔筛管正对需要加热的吸气层井段。
所述的注气隔热管为双层金属管结构，双层管之间为真空状态。
所述的打孔筛管侧壁孔眼为均匀分布的长条状孔眼。
所述的外层护管下端伸出相互独立的光纤管和加热管；所述的光纤管内部设有光纤；加热管内设有线芯，底部为尾端半圆外壳；光纤与线芯穿过上部的外层护管与地面设备连接。
所述的线芯包括上部的导线线芯和下部的加热线芯；加热线芯外侧包裹绝缘层。
所述的加热管的底部连接电缆引鞋，电缆引鞋与加热管连接端直径逐渐增大至与外层护管直径相同，将光纤管和加热管底端装在电缆引鞋内部。
所述的组合封隔器由Y421型热采封隔器和热力膨胀型金属封隔器连接组成。
所述的热力膨胀型金属封隔器为内部设有液态膨胀剂的腔体，腔体外壳为不锈钢层。
所述的套管对应油井的地上部分设有注氮加热装置、电缆柜筒和控制柜；所述的注氮加热装置的出气口通过高压管线连接井口装置的小四通的侧翼阀门进入隔热管5中；所述的电缆柜筒上的地面线缆通过电缆注入头接入导线线芯、光纤管。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型采用上述结构，提供一种油页岩原位开采井下连续油管式电加热与测温***一体化的注气管柱将注入的氮气经过两次加热450℃以上，油页岩经热交换发生热裂解，将油页岩中的固体干酪根转换为液态烃，在通过临近的生产井将液态烃从地下开采出来，在加热过程中可根据直接监测的井下加热介质的温度，随时调整电加热器的电流、电压参数。施工完毕或如果一旦电加热***与光纤温度监测***发生故障，可随时带压起出电加热与测温***，并修复后快速重新下入井中，不需在起出注气管柱，保证油页岩裂解过程连续性，降低开采成本。
附图说明
附图1是本实用新型使用状态图。
附图2为图1中隔热管内部结构示意图。
附图3为组合封隔器结构图。
具体实施方式
一种油页岩电加热的管柱，油井内设有套管6。
注气隔热管5下在套管6中，所述的注气隔热管5内套有电加热与测温***7，下部连接有组合封隔器8，底端开口。
所述的组合封隔器8上部与注气隔热管5连接，外侧与套管6膨胀接触。所述的组合封隔器8由Y421型热采封隔器8-1和热力膨胀型金属封隔器8-2连接组成。所述的热力膨胀型金属封隔器8-2为内部设有液态膨胀剂的腔体，腔体外壳为不锈钢层。
所述的电加热与测温***7包括上部的外层护管7-1、外层护管7-1下端独立的加热管 7-2及光纤管7-3；所述的外层护管7-1下端伸出相互独立的光纤管7-3和加热管7-2；所述的光纤管7-3内部设有光纤，通过光纤进行测温。光纤和光纤管7-3组成监测段，监测段为独立分出的直径6mm的测温光纤管并延伸至加热段下端，长度由加热段向下延伸至3米～5米。
加热管7-2内设有线芯，底部为尾端半圆外壳7-5；光纤与线芯穿过上部的外层护管7- 1与地面设备连接。所述的线芯包括上部的导线线芯7-2-1和下部的加热线芯7-2-2；加热线芯7-2-2外侧包裹绝缘层7-4。导线线芯7-2-1为导线段，其内置三相供电导线线芯，与光纤管7-3和外层护管7-1制成一体化连续油管式直径为32mm的管状线缆。加热线芯7-2-2为加热段，是由导线段下端独立引出的直径为25.4mm长度为30米—50米的三芯加热电缆。
所述的加热管7-2的底部连接电缆引鞋9，电缆引鞋9与加热管7-2连接端直径逐渐增大至与外层护管7-1直径相同，将光纤管7-3和加热管7-2底端装在电缆引鞋9内部，方便整体结构向下进入。
套管6内设有打孔筛管10，打孔筛管10顶部通过丝扣连接组合封隔器8，侧壁设有孔眼，底部设有丝堵；所述的打孔筛管10正对需要加热的吸气层井段，打孔筛管10侧壁孔眼为均匀分布的长条状孔眼。所述的打孔筛管10侧壁孔眼为均匀分布的长条状孔眼。打孔筛管10下入位置正对需要加热的吸气层段，注气隔热管5外部连接组合封隔器8，组合封隔器8位于加热的吸气层井段上20米处，隔热管5顶端连接井口装置4的悬挂器，形成油井注气管柱。
所述的注气隔热管5为双层金属管结构，双层管之间为真空状态。
所述的套管6对应油井的地上部分设有注氮加热装置11、电缆柜筒2和控制柜1。
所述的注氮加热装置11的出气口通过高压管线连接井口装置4的小四通12的侧翼阀门进入隔热管5中。
所述的电缆柜筒2上的地面线缆通过电缆注入头3接入导线线芯7-2-1、光纤管7-3。电缆柜筒2上的光缆通过光缆注入头3接入光纤管7-3。电缆滚筒2是将电加热与测温光纤盘卷在电缆滚筒2之上。将电加热线与测温光纤通过电缆注入头3的传送井口装置4进入注气管柱，使线缆引鞋9位于打孔筛管10上部分。
控制柜1用于通过光纤管7-3采集光纤信息对温度进行监测，并控制加热线芯7-2-2的输入电压及电流控制加热温度。
具体使用时：
步骤1：下入注气管柱：
向井筒中下入注气管柱，由下至上顺序是丝堵、打孔筛管10、组合封隔器8、注气隔热管5，注气隔热管5和悬挂于地面上的井口装置4的油管挂上。
步骤2：下入电加热与测温***7：
将电加热与测温***7通过电缆滚筒2、电缆注入头3的传送进入井口装置4进入注气管柱，使线缆引鞋9位于打孔筛管10内上部分；控制柜1通过地面电缆导线与电加热与测温***7连通，光纤管7-3内的光纤与测试控制柜连通；起出过程是通过电缆注入头3将电加热与测温***7的外层护管7-1夹持传送至地面，并盘卷于电缆滚筒2直至全部起出。
步骤3：制氮、加热、注氮
通过地面的注氮加热装置11生产出的氮气经过加热器一次加热，出气口通过高压管线连接井口装置4的小四通12的侧翼阀门进入注气管柱中。
综上所述一种油页岩原位开采井下连续油管式的电加热与测温***注气管柱，首先将注入氮气通过地面注氮加热装置11进行一次加热，注入注气管柱内，达到一定注气量和压力平稳后，启动电加热***，加热过程是由电力通过控制柜1、地面电缆导线输入电加热与测温***7中的导线线芯7-2-1对加热线芯7-2-2通电，致使其不锈钢护套发热二次加热氮气，在加热过程中依据光纤管7-3内光纤从井底上传的温度信号，来调整电加热***控制柜 1的电压、电流参数，使氮气升温至450℃以上，并将热能传递油页岩，经热裂解可以得到页岩油。
参照后文的说明和附图，详细公开了本实用新型的特定实施例，指明了本实用新型的原理可以被采用的方式。应该理解，本实用新型的实施例在范围上并不因而受到限制。
在所附权利要求的精神和条款的范围内，本实用新型的实施例包括许多改变、修改和等同。针对实施例描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施例中使用，与其它实施例中的特征相组合，或替代其它实施例中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或配套组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。。
Claims (9)
1.一种油页岩电加热的管柱，其特征在于：油井内设有套管(6)；注气隔热管(5)下在套管(6)中，所述的注气隔热管(5)内套有电加热与测温***(7)，下部连接有组合封隔器(8)，底端开口；所述的电加热与测温***(7)包括上部的外层护管(7-1)、外层护管(7-1)下端独立的加热管(7-2)及光纤管(7-3)；所述的组合封隔器(8)上部与注气隔热管(5)连接，外侧与套管(6)膨胀接触；打孔筛管(10)顶部通过丝扣连接组合封隔器(8)，侧壁设有孔眼，底部设有丝堵；所述的打孔筛管(10)正对需要加热的吸气层井段。
2.根据权利要求1所述的一种油页岩电加热的管柱，其特征在于：所述的注气隔热管(5)为双层金属管结构，双层管之间为真空状态。
3.根据权利要求1所述的一种油页岩电加热的管柱，其特征在于：所述的打孔筛管(10)侧壁孔眼为均匀分布的长条状孔眼。
4.根据权利要求1所述的一种油页岩电加热的管柱，其特征在于：所述的外层护管(7-1)下端伸出相互独立的光纤管(7-3)和加热管(7-2)；所述的光纤管(7-3)内部设有光纤；加热管(7-2)内设有线芯，底部为尾端半圆外壳(7-5)；光纤与线芯穿过上部的外层护管(7-1)与地面设备连接。
5.根据权利要求4所述的一种油页岩电加热的管柱，其特征在于：所述的线芯包括上部的导线线芯(7-2-1)和下部的加热线芯(7-2-2)；加热线芯(7-2-2)外侧包裹绝缘层(7-4)。
6.根据权利要求4所述的一种油页岩电加热的管柱，其特征在于：所述的加热管(7-2)的底部连接电缆引鞋(9)，电缆引鞋(9)与加热管(7-2)连接端直径逐渐增大至与外层护管(7-1)直径相同，将光纤管(7-3)和加热管(7-2)底端装在电缆引鞋(9)内部。
7.根据权利要求1所述的一种油页岩电加热的管柱，其特征在于：所述的组合封隔器(8)由Y421型热采封隔器(8-1)和热力膨胀型金属封隔器(8-2)连接组成。
8.根据权利要求7所述的一种油页岩电加热的管柱，其特征在于：所述的热力膨胀型金属封隔器(8-2)为内部设有液态膨胀剂的腔体，腔体外壳为不锈钢层。
9.根据权利要求1所述的一种油页岩电加热的管柱，其特征在于：所述的套管(6)对应油井的地上部分设有注氮加热装置(11)、电缆柜筒(2)和控制柜(1)；所述的注氮加热装置(11)的出气口通过高压管线连接井口装置(4)的小四通(12)的侧翼阀门进入隔热管5中；所述的电缆柜筒(2)上的地面线缆通过电缆注入头(3)接入导线线芯(7-2-1)、光纤管(7-3)。
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|---|---|---|---|---|
| CN112922572A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-06-08 | 西南石油大学 | 一种致密储层深部水相圈闭损害解除的方法及装置 |
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