第6章 稠油油藏电磁波与微波加热技术.ppt

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1、,Xian Shiyou University,第六章 稠油油藏电磁波与微波加热技术,第一节 油藏电磁波加热技术,第二节 油藏微波加热技术,Xian Shiyou University,第六章,稠油开采的相关知识,稠油分类标准,稠油是指在原始油藏条件下，脱气油粘度为10010000mPa.s或在15.6（60）及1个大气压下密度为93410000kg/m3的原油。,一、稠油概念及分类,Xian Shiyou University,第六章,稠油开采的相关知识,典型的粘温曲线(吐玉克油田),二、稠油常规开采方法-热处理油层,Xian Shiyou University,第六章,稠油开采的相关知识,

2、热处理油层采油技术是通过向油层提供热能，提高油层岩石和流体的温度，从而增大油藏驱油动力，降低油层流体的粘度，防止油层中的结蜡现象，减小油层渗流阻力，达到更好地开采稠油的工艺方法。,注蒸汽处理油层采油方法(蒸汽吞吐和蒸汽驱),通过蒸汽将热能提供给油层岩石和流体，使油层原油粘度大大降低，增加原油的流度；原油受热后发生体积膨胀，可减少最终的残余油饱和度。,火烧油层采油方法,通过适当的井网将空气或氧气自井中注入油层，并点燃油层中原油，使其燃烧产生热量。不断注入空气或氧气维持油层燃烧，燃烧前缘的高温不断加热油藏岩石和流体，且使原油蒸馏、裂解，并被驱向生产井的采油方式。,Xian Shiyou Unive

3、rsity,第六章,稠油开采的相关知识,原油在井筒中的流动困难,原油井筒脱气,原油井筒散热,温度降低粘度增大,流动阻力增大,增大压力损失甚至失去流动性,举升方式难以奏效,三、井筒举升,Xian Shiyou University,第六章,稠油开采的相关知识,井筒降粘举升设计,电加热,掺稀油,掺降粘剂,对策,常规举升+井筒降粘举升方式：自喷、有杆泵、电潜泵、螺杆泵降粘方式：掺稀油、掺降粘剂、电加热,Xian Shiyou University,第六章,第一节 油藏电磁波加热技术,一、油层电磁波加热原理,1）认识电磁波,电磁波是能量的一种，凡是高于绝对零度的物体，都会释出电磁波。电磁波是电磁场的一

4、种运动形态。电与磁可说是一体两面，电流会产生磁场，变动的磁场则会产生电流。变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场1，这就是电磁场，而变化的电磁场在空间的传播形成了电磁波，电磁的变动就如同微风轻拂水面产生水波一般，因此被称为电磁波，也常称为电波。,电磁波谱(波长从长到短)是无线电波,微波,红外线,可见光,紫外线,伦琴射线(X射线),伽玛射线。,Xian Shiyou University,第六章,电磁波传播图,第一节 油藏电磁波加热技术,Xian Shiyou University,第六章,第一节 油藏电磁波加热技术,2）电磁波加热原理,在电磁加热过程中，电极放射出的电磁波进入含油地

5、层。当电磁波传入岩层时，流体和其他储层物质阻抗电磁波的传播，结果，电磁波传播强度减弱，电磁能转化为热能。,低频电磁波,电阻加热为主,高频电磁波,电介质加热为主,日常50Hz用电,微波炉,Xian Shiyou University,第六章,二、油层电磁加热发展状况,1）按电磁波频率，将其分为低频加热和高频加热；2）按电极排布方式可分为单井加热与井间加热；3）按加热时间可将其分为电预热、间歇加热和连续加热；4）按加热工艺可分为井底电热处理、ORS工艺、三板系统加热及电磁加热与水平井注气联合作业等。,油层电磁加热技术经历多年的研究与发展，形式各异，种类繁多。,第一节 油藏电磁波加热技术,Xian

6、Shiyou University,第六章,1）德克萨斯州电加热处理过程介绍,大多数情况下仅用于单井裸眼井，电流经上覆岩层回到地面，电流经钢质油管至电极，而电极是在井底特殊扩眼段填入的钢砂而组成的。油管以同心玻璃钢管做电绝缘，采油与加热同时进行。在电热过程中，电流流散在地层中，远离已加热的地区，并如前所述返回地表，从而构成一个完整的回路。在距离一、二十米范围内、油粘度降低，油层有足够的驱动力，则油会流入井中。,第一节 油藏电磁波加热技术,Xian Shiyou University,第六章,2）IITPI单井无线电频率增产技术,将单极或偶极天线置于井底，电磁波由激励器发出，辐射至产层，电磁波在

7、湿油砂层可能穿入的深度是很有限的，所以只能加热井身周围的地区。然而，即使油层中的水闪蒸为蒸汽后，地层仍可继续被加热。这样，被加热区可不断向外延伸。发射到稠油油藏中的电磁能能降低原油的粘度，提高流度，从而提高原油采收率。,第一节 油藏电磁波加热技术,Xian Shiyou University,第六章,装置包括五部分：类似于天线的高频发热电极或电磁激励器系统：施加电磁能；电能发射系统：在允许生产的同时，把地面上的电能输送到高频发热电极；井口部件：允许同时操作电磁电力发射系统和生产开采系统；电磁电力源；生产开采系统。把套管或油管做为供应电能的天线，相当于把天线倒过来插入油井，电能的发射点在下部，把

8、电能传递到单一油层或多个油层。在井筒附近地带产生电磁场，通过电阻和电介质的综合作用加热储层流体。,第一节 油藏电磁波加热技术,Xian Shiyou University,第六章,第二节 油藏微波加热技术,一、微波的有关知识,微波是指频率为300MHz-300GHz的电磁波，是无线电波中一个有限频带的简称，即波长在1米（不含1米）到1毫米之间的电磁波，是分米波、厘米波、毫米波的统称。微波频率比一般的无线电波频率高，通常也称为“超高频电磁波”。微波作为一种电磁波也具有波粒二象性,1）微波的概念,Xian Shiyou University,第六章,第二节 油藏微波加热技术,2）微波的加热机理,微

9、波是频率在300兆赫到300千兆赫的电波，被加热介质物料中的水分子是极性分子。它在快速变化的高频点磁场作用下，其极性取向将随着外电场的变化而变化。造成分子的运动相互摩擦效应，此时微波场的场能转化为介质内的热能，使物料温度升高，产生热化和膨化等一系列物化过程而达到微波加热干燥的目的。,Xian Shiyou University,第六章,第二节 油藏微波加热技术,二、油藏微波加热机理,1）在波场变化时，偶极子不能完全恢复到他们的初始位置，表征为本身介电常数的减小和损耗因子的增大，这时能量将以热的形式耗散在材料中。这种加热效率一般在微波100MHz10GHz之间为最大。其强度取决于该物质的中子、原

10、子、偶极子转向、界面极化等损耗因子值的总和大小,2）微披加热时，伴随电磁波向材料内部的穿透，有一个电磁能自动向内部传送的过程，材料吸收微波能是内、外部与表面同时进行的，可以称此为体加热。因而加热速度快、向外辐射与传导损失的热量也小。,Xian Shiyou University,第六章,第二节 油藏微波加热技术,3）微波加热与蒸汽加热相比还有一个很大的优点，即它可以使地层内的流体达到很高的温度，这为地下石油的干馏汽化开采提供了关键性条件。,4）由于油气储层是由不同化学物质组成的，孔隙中含有水与油，不同物质的热膨胀系数大小相差很大造成热胀冷缩不均匀，因此微波加热有可能使储层产生许多微裂缝，使低渗

11、透油藏的产量大大增加。,5)微波的频段是在极化分子、电子、原子固有的频率附近，极易引起强烈的共振，促使长链、支链分子和杂环化合物及胶质体分裂，或使一些松散结构分离。可以将稠油变稀，少量胶质化合物的分裂将大大地改进润湿性，提高流度，改进指进现象从而提高采收率。,Xian Shiyou University,第六章,第二节 油藏微波加热技术,三、油藏微波加热开采技术,把微波源置于井下储层部位，或用传输的办法将微波传到地下储层部位，对储层进行直接加热或作为井下热源在井下对热载体(水)进行加热。其中主要利用微波的加热效应的微波加热开采技术和主要利用微波裂解效应的微波汽化开采技术。,1)作为地面锅炉：微

12、波对由地面注入地层的水或水蒸气加热。优点：是不用改变现有井筒。把大功率微波管放在地面，把中间的油管用作微波传输管道，缺点：油就要从环空中抽出，所以要研制一种新型的环空泵。,第六章,第二节 油藏微波加热技术,2）作为井下锅炉，波对地下储层直接加热，使地层温度升高，根据美国一项专利，在井周围的温度升高到425以上，用100kw功率，频率在0.012GHz甚至到30GHz变化，有效半径可达约12m。,第六章,第二节 油藏微波加热技术,3）微波能由竖井段向下传到多连通器中的功分器，并与开窗侧钻的水平井内的天线相连通。微波能内水平天线向地层辐射。,Xian Shiyou University,思考题,1.什么是电磁波和微波，它们的加热原理是什么？,2.解释油藏微波加热机理,第六章,