稠油油藏電磁波與微波加熱技術(shù)

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University第六章稠油油藏電磁波與微波加熱技術(shù)第一節(jié)油藏電磁波加熱技術(shù)第二節(jié)油藏微波加熱技術(shù)第六章稠油開采的相關(guān)知識稠油分類主要指標(biāo)輔助指標(biāo)開采方式名稱類別粘度，mPa·s相對密度(20℃),g/cm3普通稠油I50＊

～150

＊＞0.9200可以先注水II150

＊

～10000＞0.9200熱

采特稠油10000～50000＞0.9500熱

采超稠油(天然瀝青)>

50000＞0.9800熱

采一、稠油概念及分類稠油是指在原始油藏條件下，脫氣油粘度為100~10000mPa.s或在15.6℃（60℉）及1個(gè)大氣壓下密度為934~10000kg/m3

的原油。稠油分類標(biāo)準(zhǔn)Xi’an

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University第六章Xi’an

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University稠油開采的相關(guān)知識二、稠油常規(guī)開采方法-熱處理油層典型的粘溫曲線(吐玉克油田)第六章稠油開采的相關(guān)知識熱處理油層采油技術(shù)是通過向油層提供熱能，提高油層巖石和流體的溫度，從而增大油藏驅(qū)油動(dòng)力，降低油層流體的粘度，防止油層中的結(jié)蠟現(xiàn)象，

減小油層滲流阻力，達(dá)到更好地開采稠油的工藝方法。注蒸汽處理油層采油方法(蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū))通過蒸汽將熱能提供給油層巖石和流體，使油層原油粘度大大降低，增加原油的流度；原油受熱后發(fā)生體積膨脹，可減少最終的殘余油飽和度?；馃蛯硬捎头椒ㄍㄟ^適當(dāng)?shù)木W(wǎng)將空氣或氧氣自井中注入油層，并點(diǎn)燃油層中原油，使其

燃燒產(chǎn)生熱量。不斷注入空氣或氧氣維持油層燃燒，燃燒前緣的高溫不斷

加熱油藏巖石和流體，且使原油蒸餾、裂解，并被驅(qū)向生產(chǎn)井的采油方式。Xi’an

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University第六章稠油開采的相關(guān)知識三、井筒舉升原油在井筒中的流動(dòng)困難原油井筒脫氣原油井筒散熱溫度降低粘度增大流動(dòng)阻力增大增大壓力損失甚至失去流動(dòng)性舉升方式難以奏效Xi’an

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University第六章稠油開采的相關(guān)知識電加熱摻稀油摻降粘劑對策常規(guī)舉升+井筒降粘舉升方式：自噴、有桿泵、電潛泵、螺桿泵降粘方式：摻稀油、摻降粘劑、電加熱井筒降粘舉升設(shè)計(jì)Xi’an

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University第六章第一節(jié)

油藏電磁波加熱技術(shù)一、油層電磁波加熱原理1）認(rèn)識電磁波電磁波是能量的一種，凡是高于絕對零度的物體，都會(huì)釋出電磁波。電磁波是電磁場的一種運(yùn)動(dòng)形態(tài)。電與磁可說是一體兩面，電流會(huì)產(chǎn)生

磁場，變動(dòng)的磁場則會(huì)產(chǎn)生電流。變化的電場和變化的磁場構(gòu)成了一個(gè)不可分離的統(tǒng)一的場[1]，這就是電磁場，而變化的電磁場在空間的傳播形成了電磁波，電磁的變動(dòng)就如同微風(fēng)輕拂水面產(chǎn)生水波一般，因此被稱為電磁波，也常稱為電波。電磁波譜(波長從長到短)是無線電波,微波,紅外線,可見光,紫外線,倫琴射線(X射線),伽瑪射線。Xi’an

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University第六章電磁波傳播圖Xi’an

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University第一節(jié)

油藏電磁波加熱技術(shù)第六章第一節(jié)

油藏電磁波加熱技術(shù)高頻電磁波電介質(zhì)加熱為主2）電磁波加熱原理在電磁加熱過程中，電極放射出的電磁波進(jìn)入含油地層。當(dāng)電磁波傳入巖層時(shí)，流體和其他儲(chǔ)層物質(zhì)阻抗電磁波的傳播，結(jié)果，電磁波傳播強(qiáng)度減弱，電磁能轉(zhuǎn)化為熱能。日常50Hz用電低頻電磁波

電阻加熱為主微波爐Xi’an

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University第六章二、油層電磁加熱發(fā)展?fàn)顩r油層電磁加熱技術(shù)經(jīng)歷多年的研究與發(fā)展，形式各異，種類繁多。1）按電磁波頻率，將其分為低頻加熱和高頻加熱；按電極排布方式可分為單井加熱與井間加熱；按加熱時(shí)間可將其分為電預(yù)熱、間歇加熱和連續(xù)加熱；按加熱工藝可分為井底電熱處理、ORS工藝、三板系統(tǒng)加熱及電磁加熱與水平井注氣聯(lián)合作業(yè)等。Xi’an

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University第一節(jié)

油藏電磁波加熱技術(shù)第六章Xi’an

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University1）德克薩斯州電加熱處理過程介紹大多數(shù)情況下僅用于單井裸眼井，電流經(jīng)上覆巖層回到地面，電流經(jīng)鋼質(zhì)油管至電極，而電極是在井底特殊擴(kuò)眼段填入的鋼砂而組成的。油管以同心玻璃鋼管做電絕緣，采油與加熱同時(shí)進(jìn)行。在電熱過程中，電流流散在地層中，遠(yuǎn)離已加熱的地區(qū)，并如前所述返回地表，從而構(gòu)成一個(gè)完整的回路。在距離一、二十米范圍內(nèi)、油粘度降低，油層有足夠的驅(qū)動(dòng)力，則油會(huì)流入井中。第一節(jié)

油藏電磁波加熱技術(shù)第六章2）IITPI單井無線電頻率增產(chǎn)技術(shù)將單極或偶極天線置于井底，電磁波由激勵(lì)器發(fā)出，輻射至產(chǎn)層，電磁波在濕油砂層可能穿入的深度是很有限的，所以只能加熱井身周圍的地區(qū)。然而，即使油層中的水閃蒸為蒸汽后，地層仍可繼續(xù)被加熱。這樣，被加熱區(qū)可不斷向外延伸。發(fā)射到稠油油藏中的電磁能能降低原油的粘度，提高流度，從而提高原油采收率。Xi’an

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University第一節(jié)

油藏電磁波加熱技術(shù)第六章裝置包括五部分：類似于天線的高頻發(fā)

熱電極或電磁激勵(lì)器系統(tǒng)：施加電磁能；電能發(fā)射系統(tǒng)：在允許生產(chǎn)的同時(shí)，把地面上的電能輸送到高頻發(fā)熱電極；井口部件：允許同時(shí)操作電磁電力發(fā)射系統(tǒng)和生產(chǎn)開采系統(tǒng)；電磁電力源；生產(chǎn)開采系統(tǒng)。把套管或油管做為供應(yīng)電能的天線，

相當(dāng)于把天線倒過來插入油井，電能的發(fā)射點(diǎn)在下部，把電能傳遞到單一油層或多個(gè)油層。在井筒附近地帶產(chǎn)生電磁場，通

過電阻和電介質(zhì)的綜合作用加熱儲(chǔ)層流體。Xi’an

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University第一節(jié)

油藏電磁波加熱技術(shù)第六章第二節(jié)

油藏微波加熱技術(shù)一、微波的有關(guān)知識1）微波的概念微波是指頻率為300MHz-300GHz的電磁波，是無線電波中一個(gè)有限頻帶的簡稱，即波長在1米（不含1米）到1毫米之間的電磁波，是分米波、厘米波、毫米波的統(tǒng)稱。微波頻率比一般的無

線

電波頻率高，通常也稱為“超高頻電磁波”。微波作為一種電磁波也具有波粒二象性．Xi’an

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University第六章第二節(jié)

油藏微波加熱技術(shù)2）微波的加熱機(jī)理微波是頻率在300兆赫到300千兆赫的電波，被加熱介質(zhì)物料中的水分子是極性分子。它在快速變化的高頻點(diǎn)磁場作用下，其極性取向?qū)㈦S著外電場的變化而變化。造成分子的運(yùn)動(dòng)相互摩擦效應(yīng)，此時(shí)微波場的場能轉(zhuǎn)化為介質(zhì)內(nèi)的熱能，使物料溫度升高，產(chǎn)生熱化和膨化等一系列物化過程而達(dá)到微波加熱干燥的目的。Xi’an

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University第六章第二節(jié)

油藏微波加熱技術(shù)二、油藏微波加熱機(jī)理在波場變化時(shí)，偶極子不能完全恢復(fù)到他們的初始位置，表征為本身介電常數(shù)的減小和損耗因子的增大，這時(shí)能量將以熱的形式耗散在材料中。這種加熱效率一般在微波100MHz~10GHz之間為最大。其強(qiáng)度取決于該物質(zhì)的中子、原子、偶極子轉(zhuǎn)向、界面極化等損耗因子值的總和大小微披加熱時(shí)，伴隨電磁波向材料內(nèi)部的穿透，有一個(gè)電磁能自動(dòng)向內(nèi)部傳送的過程，材料吸收微波能是內(nèi)、外部與表面同時(shí)進(jìn)行的，可以稱此為體加熱。因而加熱速度快、向外輻射與傳導(dǎo)損失的熱量也小。Xi’an

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University第六章第二節(jié)

油藏微波加熱技術(shù)微波加熱與蒸汽加熱相比還有一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)，即它可以使地層內(nèi)的流體達(dá)到很高的溫度，這為地下石油的干餾汽化開采提供了關(guān)鍵性條件。由于油氣儲(chǔ)層是由不同化學(xué)物質(zhì)組成的，孔隙中含有水與油，不同物質(zhì)的熱膨脹系數(shù)大小相差很大．造成熱脹冷縮不均勻，因此微波加熱有可能使儲(chǔ)層產(chǎn)生許多微裂縫，使低滲透油藏的產(chǎn)量大大增加。5)微波的頻段是在極化分子、電子、原子固有的頻率附近，極易引起強(qiáng)烈的共振，促使長鏈、支鏈分子和雜環(huán)化合物及膠質(zhì)體分裂，或使一些松散結(jié)構(gòu)分離?？梢詫⒊碛妥兿?，少量膠質(zhì)化合物的分裂將大大地改進(jìn)潤濕性，提高流度，改進(jìn)指進(jìn)現(xiàn)象．從而提高采收率。Xi’an

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University第六章第二節(jié)

油藏微波加熱技術(shù)三、油藏微波加熱開采技術(shù)把微波源置于井下儲(chǔ)層部位，或用傳輸?shù)霓k法將微波傳到地下儲(chǔ)層部位，對儲(chǔ)層進(jìn)行直接加熱或作為井下熱源在井下對熱載體(水)進(jìn)行加熱。其中主要利用微波的加熱效應(yīng)的微波加熱開采技術(shù)和主要利用微波裂解效應(yīng)的微波汽化開采技術(shù)。1)作為地面鍋爐：微波對由地面注入地層的水或水蒸氣加熱。優(yōu)點(diǎn)：是不用改變現(xiàn)有井筒。把大功率微波管放在地面，把中間的油管用作微波傳輸管道，缺點(diǎn)：油就要從環(huán)空中抽出，所以要研制一種新型的環(huán)空泵。Xi’an

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University第六章第二節(jié)

油藏微波加熱技術(shù)2）作為井下鍋爐，波對地下儲(chǔ)層直接加熱，使地層溫度升高，根據(jù)美國一項(xiàng)專利，在井周圍