CN106796210B - 评价烃采收用陶瓷材料的效率 - Google Patents

Abstract

描述了用于评价陶瓷粒子从地下区域中采收重质油的效率的实例方法和系统。在一些方面中，重质油采收评价系统包括容纳有重质油和砂的混合物的容器，所述容器包括接收多个陶瓷粒子和水的腔室；探针，所述探针与所述容器连接以传输来自能源的能量用于使所述多个陶瓷粒子赋能，其中所述赋能陶瓷粒子将所述水转化为蒸汽以从所述混合物中采收所述重质油；和计算机系统，所述计算机系统与所述容器连接以评价所述多个陶瓷粒子从所述混合物中采收重质油的效率。

Description

评价烃采收用陶瓷材料的效率

优先权声明

本申请要求于2014年9月10日提交的美国专利申请号14/482,679的优先权，该美国专利申请的全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本公开涉及评价陶瓷材料从地下区域(例如，可以从其中提取重质粘性油或其他烃的区域，或其他类型的区域)中采收烃的效率。

背景

烃采收是通过其从地下区域中提取烃的工艺。烃采收可以包括一次采收和二次采收。一次采收依赖于在允许不费力地提取它们的地下区域中的烃的自然压力。一旦地层的压力降低，即可以采用二次采收技术进一步从地下区域中提取烃。

二次采收技术依赖于向地下区域中的供给外部能量以驱动烃从目标地层流动至井眼以用于开采。在许多实例中，例如通过蒸汽注入或现场燃烧，将热能引入至地层以降低粘度并且提高烃从地层的开采量。

概述

本公开描述了评价陶瓷材料从地下区域中采收烃的效率的系统和方法。

通常，在这里描述的主题的实例创新方面可以作为重质油采收评价系统实施。所述重质油采收评价系统可以包括容纳有重质油和砂的混合物的容器，所述容器包括用于接收多个陶瓷粒子和水的腔室；探针，所述探针与所述容器连接以传输来自能源的能量用于使所述陶瓷粒子赋能(即，能量化)，其中所述赋能陶瓷粒子将所述水转化为蒸汽以从所述混合物中采收所述重质油；和计算机系统，所述计算机系统与所述容器连接以评价所述陶瓷粒子从所述混合物中采收重质油的效率。

这个和其他方面可以包括以下特征中的一个或多个。所述探针被配置成传输微波能、射频能、电能、或激光能中的至少一种以加热所述陶瓷粒子。

在一些方面中，所述容器是第一容器，并且其中所述系统还包括位于所述腔室中的第二容器，其中所述陶瓷粒子和所述水被接收在所述第二容器中。在一些实例中，所述第二容器包括允许所述蒸汽通过的网。

在一些方面中，所述重质油采收评价系统还包括多个传感器，所述多个传感器与所述计算机系统连接以测量所述重质油、所述陶瓷粒子、或所述蒸汽中的一种或多种的性能。所述传感器可以包括以下各种中的一种或多种：测量蒸汽温度的温度传感器、测量蒸汽压力的压力传感器、或测量重质油的粘度的粘度计。

在一些方面中，为了评价所述陶瓷粒子从所述混合物中采收重质油的效率，所述计算机系统被配置成获得所述重质油、所述陶瓷粒子、或所述蒸汽中的所述一种或多种的所述被测量的性能，并且被配置成基于所述被测量的性能评价所述陶瓷粒子从所述混合物中采收重质油的效率。

在一些方面中，所述重质油采收评价系统包括转轴，所述转轴与所述容器连接以使所述容器旋转。在一些实例中，所述容器的轴是基本上垂直的并且其中所述探针水平地或以与所述轴成角度地插入至所述容器中。

在这里描述的主题的另一个创新的方面可以作为方法实施。将重质油和砂的混合物放置到包括腔室的容器中。将多个陶瓷粒子放置到所述腔室中。使用与所述容器连接的探针使所述陶瓷粒子赋能。将水加入至所述腔室中。允许所述赋能陶瓷粒子将所述水转化为蒸汽以从所述混合物中采收所述重质油。评价所述陶瓷粒子从所述混合物中采收重质油的效率。

这个和其他方面可以包括以下特征中的一个或多个。使用与所述容器连接的探针使所述陶瓷粒子赋能可以包括使用传输微波能、射频能、电能、或激光能中的至少一种的探针来加热所述陶瓷粒子。

在一些方面中，测量所述重质油、所述陶瓷粒子、或所述蒸汽中的一种或多种的性能。在一些实例中，收集所采收的重质油并且测量所采收的重质油的性能。

在一些方面中，评价所述陶瓷粒子从所述混合物中采收重质油的效率可以包括：获得所述重质油、所述陶瓷粒子、或所述蒸汽中的所述一种或多种的所述被测量的性能；和基于所述被测量的性能评价所述陶瓷粒子从所述混合物中采收重质油的效率。

在这里描述的主题的另外的创新的方面可以作为方法实施。使用来自两种以上能源的能量使陶瓷粒子赋能。所述陶瓷粒子位于容纳有重质油和砂的混合物的容器中的腔室中。使用通过使水流经所述赋能陶瓷粒子而形成的蒸汽从所述混合物中采收重质油。至少部分基于从所述混合物中采收的所述重质油的性能评价所述陶瓷粒子从地下区域中采收重质油的效率。

这个和其他方面可以包括以下特征中的一个或多个。所述能源可以包括微波能源、射频能源、电能源、或激光能源中的两种或更多种。

在一些方面中，使用来自所述能源的能量使所述陶瓷粒子赋能可以包括通过热注入或化学反应使所述陶瓷粒子赋能。

在一些方面中，评价所述陶瓷粒子用于采收重质油的效率可以包括：确定施加于所述陶瓷粒子以得到最大量的从所述混合物中采收的所述重质油的所述能源中的一种或多种。

在一些方面中，基于所述评价设计重质油采收工艺。

本公开的这些和其他方面以及实施的细节在以下附图和描述中给出。根据描述和附图，本公开内容的其他特征和优点将会是显而易见的。

附图简述

图1A和1B是示出一个实例重质油采收评价系统的实例容器取向的示意图。

图1C和1D是示出一个实例重质油采收评价系统的实例探针的示意图。

图2是示出实例重质油采收评价系统的容器的横截面图的示意图。

图3是用于运行实例重质油采收评价系统的实例方法的流程图。

在各个附图中相似的附图编号和标记表示相似的元件。

详细描述

本公开描述了评价陶瓷材料从地下区域中采收烃的效率的方法和系统。地下区域可以包括地层、地层的一部分或多个地层。地下区域可以在其地层中含有烃。烃可以包括油、天然气、和它们的混合物。重质烃可以包括低美国石油协会(American PetroleumInstitute，API)比重原油和焦油。在一些实例中，重质油可以定义为API比重＜29，并且粘度大于5000Cp。可以使用其他定义。评价陶瓷材料从地下区域中采收烃的效率的技术参照采收重质油描述。可以实施相似的技术以评价陶瓷材料从地下区域中采收其他烃的能力。

为了从地下区域中采收重质油，可以在地下区域中形成井眼。二次采收技术如热采收法可以将热量引入至地下区域中以升高温度并且降低地层中重质油的粘度。因此，可以增强重质油的流动性并且重质油可以流动至井眼中以用于开采。

实例热采收法包括蒸汽注入(例如，将热蒸汽注入至地层中)、现场燃烧(例如，注入氧化性气体(空气或富氧空气)以通过燃烧一部分驻留油而产生热量)、现场蒸汽生成、电/电磁加热、化学反应、和其他用于将热量引入至地层中的技术。例如，除了蒸汽之外，可以将热的水、空气、或携带热能的任何其他液体或气体注入至地层中。电能、射频(RF)能、微波(MW)能、和激光能可以用于将水加热并且在用于现场蒸汽生成的表面下产生蒸汽。可以将化学品(例如，放热反应组分)注入至井眼中，以使得化学品可以在井下反应并且现场产生蒸汽和/或其他类型的气体(例如，氮气)以提高重质油流动性。

在一些实施中，可以将陶瓷材料注入至地下区域中。当暴露于RF/MW/激光能时，陶瓷材料可以吸收RF/MW/激光能并且被迅速加热达到1000℃。陶瓷材料可以以任何形状和尺寸模制并且成形。例如，陶瓷材料可以包括陶瓷粒子、粒子块等。在一些实例中，之后可以将水或其他液体注入至地下区域以用于蒸发，以使得可以在表面下生成大量蒸汽。

在一些实施中，地下区域可以断裂以形成裂隙网络(fracture network)。可以使用陶瓷粒子作为支撑剂以分布在整个裂隙网络中。因此，在储层(reservoir)中的温度分布可以扩大以有助于大范围的热穿透。所生成的热量和蒸汽可以提高地层与用于开采的井眼之间的流动和连通，并且提高烃采收率，尤其是在重质油和焦油砂地下区域中的重质油采收率。使用用于烃采收的陶瓷材料的实例技术描述于美国专利申请号14/147,914和美国专利申请号14/148,075(二者题目均为“用于重质油采收和现场蒸汽生成的电磁辅助的陶瓷材料”并且于2014年1月6日提交)，这些文献通过引用结合在本文中。

在一些实施中，陶瓷材料与RF/MW/激光能的组合可以扩大向含烃地层中的热穿透并且提高能量效率。公开了评价用于现场蒸汽生成和重质油采收的陶瓷粒子的效率的实例系统和方法。评价可以在井眼外进行，例如，在实验室中或者在另外的测试或实验设施中进行。实例系统可以是用于这些技术在井系统中现场的场地实施之前进行实验和评价的实验室测试设备。例如，可以进行使用不同类型的能源(例如，RF/MW/激光能源、电加热器、蒸汽源等)的实验以测试、比较和评价每种能源和能源的组合对陶瓷材料产生热能以将水转化为蒸汽的能力的影响。在一些实施中，例如，可以通过使用MW能、RF能、激光能、热注入、化学反应、或它们的组合来组合不同的重质油采收技术，以形成混合采收方法，从而进一步提高向储层中的热穿透和重质油采收。在一些实施中，基于评价结果，可以设计、测试、改进和最终实施(例如，在重质油地层中)重质油采收方法(例如，针对特定地层的特定重质油和砂混合物定制的)。

在一些实施中，RF/MW/激光能和陶瓷材料可以将周围井眼加热至高温，这样的高温可以用于凝析物聚集(condensate banking)移除、孔喉中的阻塞，使得液体/凝析物从周围井眼流动或蒸发至井眼中并且被移除。

在一些实施中，RF/MW/激光能和陶瓷材料可以将周围井眼加热至高温，这样的高温可以用于粘土处理和井眼稳定性。一些类型的粘土在高温下瓦解，例如，伊蒙混合层(illite smectite mixed layer)可能会在550℃下瓦解；陶瓷材料和RF/MW/激光能的组合可以用于粘土处理。

在一些实施中，RF/MW/激光能和陶瓷材料可以将周围井眼加热至可以用于岩石断裂引发的高温。由陶瓷材料和RF/MW/激光能的组合引起的高温可能会在井眼周围产生断裂和微裂纹，这可以用于通过经由由RF/MW/激光能引起的初始断裂泵送高压液体来施加水力压裂(hvdraulic fracturing)。

图1A和1B是示出重质油采收评价系统100的实例容器取向的示意图。重质油采收评价系统100可以包括附连至转轴槽104的基部或主支架102。转轴槽104与容器105连接以使容器105从一个取向向另一个取向旋转。容器105可以接收并且容纳重质油和砂的混合物，例如用于模拟特定的地下区域的混合物。容器105还可以接收陶瓷粒子、水、蒸汽、化学品或其他用于模拟重质油采收工艺的材料。

容器105包括一个或多个探针115可以与其连接的端口。探针115可以用于将能量传输并且传递至容器105中，例如，以将陶瓷粒子加热。加热的陶瓷粒子可以将水加热，将水转化为蒸汽。生成的蒸汽可以穿透至混合物中以将重质油加热，由此提高重质油的流动性和产量。在一些实施中，容器105可以包括顶部或盖以将容器105密封，例如在将混合物和陶瓷粒子放置到容器105中之后密封。重质油采收评价系统100包括一个或多个排水口106(例如，排水生产管)，例如，以收集所产生的重质油或者任何其他多余的水、气体、或注入(例如，通过探针115)至容器105中的其他材料。

图1A示出了容器105的实例垂直取向，而图1B示出了容器105的实例水平取向。通常，容器105可以以相对于x、y、或z轴的任意角度(例如，0°至90°)固定。在一些实施中，容器105的垂直取向可以用于模拟垂直井眼，而容器105的水平取向可以用于模拟地下区域中油采收的水平井眼。在一些实施中，可以考虑容器105的取向以分析并且评价例如用于在特定地下区域(例如，具有特定的重质油与砂的比率)中重质油采收的特定油采收方法的最佳容器(或井眼)取向。

图1C和1D是示出可以与实例重质油采收评价系统100一起使用的实例探针115的图。如在图1C中所示，探针115可以具有相同或不同的尺寸(例如，长度、宽度等)，并且可以由不同材料制成。如在图1D中所示，RF/MW探针115a、电探针115b、注入探针115c、和激光探针115d(统成为探针115)中的一个或多个可以与容器105连接。例如，注入探针115c可以用于将蒸汽、空气、水、化学品、或其他材料中的一个或多个传递至容器105中。在一些实施中，探针115可以包括天线、波导、传输线、或任何其他能量传输介质。

图2是示出图1A和1B的实例重质油采收评价系统100的容器105的横截面图的示意图。图3是示出用于运行实例重质油采收评价系统100的实例工艺300的流程图，例如，用于评价陶瓷材料采收重质油的效率。

容器105可以是被配置成容纳重质油和砂的混合物212的容器。在310，可以将重质油和砂的混合物212放置到容器105中。在一些实例中，砂可以包括目标的特定地层或储层的岩石样品和/或砂砾。重质油可以包括在特定地层或储层中包含的一种或多种类型重质油，或者具有相同或不同粘度的其他类型的重质油。重质油和砂的混合物212可以具有特定的油与砂的比率，例如，以类似于特定地层或储层的天然的油与砂的比率。一些实例的油与砂的比率可以是50/50、40/60、30/70、20/80和10/90。

在一些实施中，容器105包括被配置成容纳陶瓷粒子222和可以被注入至容器中(例如，通过注入探针115b)的其他材料(例如，水、蒸汽、气体、化学品)的腔室210。在图2中所示的实例中，将腔室210实施为在容器105内部轴向延伸的圆柱形孔。腔室210可以具有另一种形状并且位于容器105内的另一个位置。在一些实施中，圆柱形孔可以被认为是位于腔室210中的容器，以接收陶瓷粒子222和其他材料。

腔室210包括主体/工具罩215。在图2中所示的实例主体/工具罩215具有圆柱形形状并且主体/工具罩215的内表面限定内孔220。内孔220可以被配置成接收，例如，水、蒸汽、气体、化学品、或材料。腔室210还包括丝网/衬里225。主体/工具罩215和丝网/衬里225形成腔室210内部的管道230。主体/工具罩215扩大管道230的内部圆周表面，而丝网/衬里225扩大管道230的外部圆周表面。管道230可以被配置成接收陶瓷粒子222。

在一些实施中，主体/工具罩215可以辅助将水、蒸汽、化学品或注入至内孔220的其他材料与在管道230中填充的陶瓷粒子222分开。在一些实施中，管道230可以包括网，所述网可以保护这些陶瓷粒子222免于与在容器105中容纳的混合物212中的砂混合并且允许蒸汽或其他类型的气体从腔室210经过到容器105中的混合物212中。在一些实例中，网/主体/工具罩215可以用于保护探针115，允许探针115将液体、RF/MW、激光、或其他材料和能量传输至内孔220，并且防止砂和油侵入探针115。主体/工具罩215可以由不锈钢或可以防锈的任何坚固材料制成。丝网/衬里225可以将在管道230中填充的陶瓷粒子222与在容器105中容纳的油-砂混合物222分开。

在320，可以将陶瓷粒子222放置到腔室210中。例如，可以将陶瓷粒子放置到腔室210的管道230中。在一些实施中，可以将腔室210的管道230实施为可以插入腔室210中和/或从腔室210中移除的可移除管道。可移除管道可以分别包括丝网/衬里225和网/主体/工具罩215作为内部和外部圆周表面；或者可移除管道的尺寸可以装入由丝网/衬里225和网/主体/工具罩215限定的狭缝中。可移除管道可以用陶瓷粒子填充。陶瓷粒子可以具有不同尺寸并且由不同材料制成。在一些实施中，容纳特定类型的陶瓷粒子的可移除管道在一个实验中可以插入至腔室210中，并且对于另一个实验来说可以被容纳另一种类型的陶瓷粒子的另一种管道代替。

容器105可以与一个或多个探针115连接，所述探针115传输一种或多种能源的能量，例如，以使陶瓷粒子222赋能。探针115可以纵向、径向、或以相对于容器105的轴的任何角度延伸。如在图2中所示，容器105的轴是基本上垂直的，并且可以将水平探针115e和倾斜探针115f插入至容器105中。探针115可以是参照图1C描述的探针115a、115b、115c、和115d中的一种或多种，或者适当的其他类型的探针。在一些实例中，探针115和/或容器105的取向对于生产和注入来说是重要的。例如，在一些情况中，如果重力是用于油采收的主要的力，则水平产油井可能会比垂直产油井更适合。在一些实施中，可以基于油层或油3D地图来确定探针115和/或容器105的取向。例如，在一些情况中，如果油位于垂直层中，则水平井可能会是适当的，因为其可以将所有这些用于开采的垂直层连接。在一些其他情况中，如果油存在于覆盖大面积的巨型基质中，则注入热量的垂直井可能会是更适当的。实例重质油采收评价系统100允许评价探针115和/或容器105的不同取向，以用于确定用于油采收的最佳构造。

在330，可以使用一个或多个探针115使陶瓷粒子222赋能。在一些实施中，可以将RF/MW探针插入至容器中(例如，插入内孔220或管道230中)。陶瓷粒子222可以吸收RF/MW能并且将它们转化为热能。因此，可以在短时间内将陶瓷粒子222加热至高温。例如，通过借助工业微波加热3分钟，陶瓷粒子222可以达到1000℃。

在340，例如通过一个或多个探针115，可以将水或其他类型的液体加入至腔室210(例如，管道230或其他部分)中。在350，当水接触赋能陶瓷粒子时，加热的陶瓷粒子的高温可以将水转化为蒸汽。与可能会导致饱和蒸汽(例如，具有比高质量蒸汽大的水含量的蒸汽)的较低温度相比，加热的陶瓷粒子的高温(例如，大约1000℃)帮助产生高质量的蒸汽(例如，具有较低水含量的蒸汽)。例如，在400°F的蒸汽质量可能会比在350°F的蒸汽质量更好。在甚至更高的温度，比如800°F，可以得到具有高潜热的干燥蒸汽。加热的陶瓷粒子的高温还帮助在较短时间段内产生大量蒸汽。

可以使用大体积的高质量蒸汽作为采收油的主要驱动力。例如，蒸汽可以通过腔室210的网或丝网/衬里225并且流入到填充有重质油和砂的混合物212的容器105中。蒸汽可以提高混合物212的温度，降低重质油的粘度，并且增加重质油流动性以使油排出，并且例如向下流动以经由排水生产管(例如，在图1A和1B中的排水生产管106)产出。在一些实施中，容器105可以包括一个或多个通风口202，例如以将多余的蒸汽或气体排出。

在一些实施中，腔室210可以用于模拟地下区域中的井眼，而填充有重质油和砂混合物212的容器105可以用于模拟井眼的周围地下区域。在一些实施中，可以使用陶瓷粒子222作为分布在地下区域中断裂处的支撑剂。为了评价陶瓷粒子作为支撑剂的效率，在一些实施中，腔室210可以被配置成容纳多个分支(未示出)以模拟断裂。多个分支可以用陶瓷粒子222填充，延伸(例如，从腔室210径向)至容器105(例如，具有或不具有丝网/衬里)中的重质油和砂的混合物212中。因为加热的陶瓷粒子222可以分布在管道230和分支中，所以可以将水在其从一个位置到另一个位置通过加热的陶瓷粒子222时多次加热。因此，可以生成更多的蒸汽并且可以通过将其再加热并且转化为干燥的高质量蒸汽来提高蒸汽的质量。

为了评价陶瓷粒子222用于蒸汽生成和重质油采收的效率，重质油采收评价系统100包括多个传感器以监测重质油采收评价系统100的各个组分的条件和性能。例如，传感器可以定量地测量重质油、陶瓷粒子、蒸汽中一种或多种的性能或者与实例重质油采收评价系统100相关的其他参数。之后可以基于被测量的性能进行评价。

传感器可以包括温度传感器214(例如，温度计或热电偶)、声音传感器216、液体传感器(例如，粘度计)217、压力传感器/应变计(strain gage)218、或其他类型的测量设备。例如，一个或多个温度传感器214可以用于在采收或评价过程之前、期间、和之后测量陶瓷粒子、蒸汽、和重质油的温度。声音传感器216可以用于测量，例如，油流动、岩石的强度、任何出砂、井眼稳定性以及岩石压实的变化。液体传感器可以用于测量在实例重质油采收评价系统100中的重质油或其他液体的粘度和/或速度。压力传感器/应变计218可以用于测量在实例重质油采收评价系统100的不同部分的压力。

传感器可以位于重质油采收评价系统100中的各个位置。例如，可以将传感器安装在容器105内并且分布在重质油和气体的混合物212中，在内孔220、管道230、或任何其他位置内。在一些实施中，可以将相同类型的传感器放置在不同位置以测量蒸汽、陶瓷粒子、和重质油和砂的混合物的性能，例如，以评价重质油在空间和/或时间内的热穿透和粘度变化。

在一些实施中，除了RF/WF能量之外或者作为RF/WF能量的备选方案，可以通过由相应探针传递的电能、激光能或其他能量来加热陶瓷粒子。例如，可以将化学品(例如，放热反应组分)注入至腔室210的内孔220中，在那里化学品进行反应并且产生热量和其他产物(例如，现场蒸汽和氮气)。作为具体实例，可以使用两种不同探针将氯化铵和亚硝酸钠同时注入至腔室210(例如，内孔220)中。可以使用第三探针将酸(乙酸)注入以使反应活化。在一些实施中，还可以使用MW或电加热使反应活化。根据腔室210的初始压力，使反应活化所需的温度是50至90℃。所注入的化学品可以例如根据以下反应：

反应的产物可以包括热量(例如，225Kcal/L混合物)和N₂气体(例如，大约60L/L混合物)。生成的热量可以升高陶瓷粒子222的温度，并且可以使生成的蒸汽和气体通过腔室210进入容器105中以从混合物212中采收重质油。

在360，可以测量重质油、多个陶瓷粒子、蒸汽，或者能源中一种或多种的性能。例如，实例重质油采收评价系统100的传感器(例如，传感器214、216、217、和218)可以测量并且收集测量数据。测量数据的实例可以包括，例如，陶瓷粒子、蒸汽、和/或重质油的温度，蒸汽的压力，内孔220(例如，在那里化学反应可以进行)、管道230、和容器105内部的压力，以及重质油的粘度和/或速度(例如，在蒸汽生成和/或生产之前和之后)，所产生的重质油的体积和量。在一些实施中，可以测量不同能源的性能(例如，频率、功率水平、能量消耗等)。可以测量额外的或不同的性能(例如，生产重质油所花费的时间量、生产重质油所需的蒸汽量等)。可以连续地、周期性地、偶尔地、或根据要求测量各个性能。

基于测量数据，可以例如通过计算机系统评价陶瓷粒子222从混合物212中采收重质油的效率。实例重质油采收评价系统100包括计算机系统150以得到并且分析测量数据。计算机系统150或其组件中的任何一个均可以例如通过一种或多种有线或无线连接而与容器105连接。计算机系统150可以位于容器105附近，远离容器105(例如，通过无线通讯连接)，或者在任何适合的位置。例如，计算机系统150可以位于数据处理中心、计算设备、或另一个适合的位置。

计算机系统150可以包括一个或多个数据处理装置(例如，一个或多个处理器)、计算机可读介质(例如，存储器、随机存取存储器(RAM)、可写只读存储器(ROM)、硬盘等)、和输入/输出设备。输入/输出设备可以包括显示设备、输入设备(例如，键盘、鼠标等)、和/或其他输入/输出设备。计算机系统150可以与网络连接。例如，网络可以包括无线和/或有线网络、局域网(LAN)、广域网(WAN)、专用网络、公共网络(如互联网)、WiFi网络、包括卫星链路的网络、和/或另外类型的数据通讯网络。在370，可以评价陶瓷粒子从混合物中采收重质油的效率。例如，计算机系统150可以接收由传感器(例如，传感器214、216、217、和218)收集的测量数据，并且基于测量数据评价陶瓷粒子的效率。通常，计算机系统150可以基于随时间和空间变化的测量数据评价陶瓷粒子的效率。例如，可以在相对于时间的表格、曲线、图形、或这些和其他形式的组合中处理并且表达测量数据，以示出例如热穿透、蒸汽的流动、和重质油的流动的趋势。在一些实施中，计算机系统150可以确定在容器105中的传感器的位置，并且针对位置评价测量数据以确定，例如热穿透的方向、速度和深度。在一些实施中，计算机系统150可以确定容器105的取向(例如，如在图1A和1B中所示的垂直或水平、或任何其他取向)、确定一个或多个探针115相对于容器105的取向(例如，垂直取向的探针或水平取向的探针115e和115f)；并且分析它们对蒸汽生成和油生产的影响。例如，可以例如基于所采收的重质油的量来确定最佳容器取向和探针取向。在一些实例中，可以基于最佳容器取向和探针取向来确定对于重质油采收工艺的场地实施来说最佳的井眼取向。

在一些实施中，计算机系统150可以评价陶瓷粒子的温度对蒸汽的生成速度、质量、和量的影响。计算机系统150可以评价蒸汽的温度、质量、和量对重质油的粘度、速度和开采的影响。计算机系统150可以监测在容器内部各个部分中的压力，分析它们对例如重质油的化学反应、热穿透、和粘度变化的影响。

在一些实施中，计算机系统150可以评价陶瓷粒子(例如，形状、尺寸、和数量)、RF/WF的频率、能源的功率、加热时间、或其他因素对蒸汽生成和油开采的影响。例如，可以在单次测试/实验期间改变这些因素或者可以在多个测试/实验中应用这些因素的不同值(例如，根据实例工艺300)，以获得测量数据。在一些实施中，基于测量数据，计算机系统150可以确定这些因素的最佳值，并且可以例如基于该确定来控制所生成的蒸汽的体积和量。在一些实施中，例如基于地下区域的重质油和砂的特定混合物、重质油的性能、或其他因素，可以定制或另外控制生成的蒸汽的体积和量。在一些实施中，可以控制生成的蒸汽的体积和量以实现最佳的油与蒸汽的比率(OSR)(例如，0.2，每10筒蒸汽可以生产2筒油)。

在一些实施中，评价陶瓷粒子从混合物中采收重质油的效率包括确定用于特定重质油或重质油和砂的混合物的最佳采收技术。例如，可以对不同的油采收技术(例如，利用能源和它们的组合)进行测试/实验(例如，根据实例工艺300)以使陶瓷粒子赋能从而从混合物中采收重质油。计算机系统150可以收集、比较、或分析不同的测试/实验结果以确定最佳采收技术(例如，基于某些标准)。例如，计算机系统150可以比较或分析不同的油采收技术的所开采的重质油的性能(例如，量和质量)、开采速度、消耗的能量的量、或其他特性，以确定，例如那种能量或哪种能量的组合最高效用于采收特定重质油。例如，计算机系统150可以确定一种或多种可以施加于陶瓷粒子以得到最大量的从混合物中采收的重质油的能源。

在一些实施中，评价的结果可以以文字、表格、图片、图表、或其他形式通过一个或多个输出设备(例如，显示器上的图形用户界面)输出给用户。在一些实施中，可以基于评价来设计、测试、改进或控制重质油采收工艺，例如以结合适用于目标地下区域中目标重质油和砂的最佳能源、加热时间、和井眼取向。

尽管本公开含有许多具体实施细节，但是这些不应解释为对任何实施或可以要求保护的内容的范围的限制，而是解释为专门针对具体实施方案的具体实施的特征的描述。在本公开中在单独的实施的上下文中描述的某些特征也可以以组合形式在单次实施方案中实施。相反，在单次实施的上下文中描述的各个特征也可以在多个实施中单独实施或者以任何适合的子组合形式实施。此外，尽管特征可以在以上被描述为以某些组合形式起作用并且甚至因此最初是要求保护的，但是来自所要求保护的组合的一个或多个特征在一些情况中可以从组合中去除，并且所要求保护的组合可以涉及子组合或子组合的变体。

类似地，尽管操作在附图中以具体顺序描述，这不应理解为要求这样的操作以所示的具体顺序或以先后顺序进行或者进行所有所示的操作以实现理想结果。在某些情况中，多任务和并行处理可以是有益的。此外，在上述实施中多个系统组件的分离不应理解为在所有实施中需要这样的分离，并且应理解的是所描述的程序组件和系统通常可以一起集成在单个软件产品中或者包装到多个软件产品中。

因此，已经描述了主题的具体实施。其他实施在以下权利要求的范围内。在一些情况下，在权利要求中叙述的行为可以以不同顺序进行并且仍然实现理想结果。另外，在附图中描述的过程并非必须需要所示的具体顺序或先后顺序来实现理想结果。在某些实施中，多任务和并行处理可以是有益的。

Claims (26)

1.一种重质油采收评价系统，其特征在于，所述重质油采收评价系统包括：

被配置成容纳有重质油和砂的混合物的容器，所述容器包括接收多个陶瓷粒子和水的腔室；

多个探针，所述多个探针插入至所述容器中以传输来自多种能源的能量用于使所述多个陶瓷粒子赋能，其中赋能陶瓷粒子将所述水转化为蒸汽以从所述混合物中采收所述重质油；

与所述容器连接的转轴，所述转轴被配置成使所述容器旋转并且在多种取向上取向，其中所述多种取向至少包括水平取向和垂直取向；和

计算机系统，所述计算机系统与所述容器连接以评价所述多个陶瓷粒子从所述混合物中采收重质油的效率。

2.权利要求1所述的系统，其中所述多个探针被配置成传输微波能、射频能、电能、或激光能中的两种以上以加热所述多个陶瓷粒子。

3.权利要求1所述的系统，其中所述容器是第一容器，并且其中所述系统还包括位于所述腔室中的第二容器，其中在所述第二容器中接收所述多个陶瓷粒子和所述水。

4.权利要求3所述的系统，其中所述第二容器包括允许所述蒸汽通过的网。

5.权利要求1所述的系统，所述系统还包括多个传感器，所述多个传感器与所述计算机系统连接以测量所述重质油、所述多个陶瓷粒子、或所述蒸汽中的一项或多项的性能。

6.权利要求5所述的系统，其中所述多个传感器包括测量所述蒸汽的温度的温度传感器和测量所述蒸汽的压力的压力传感器。

7.权利要求5所述的系统，其中所述多个传感器包括测量所述重质油粘度的粘度计。

8.权利要求5所述的系统，其中为了评价所述多个陶瓷粒子从所述混合物中采收重质油的效率，所述计算机系统被配置成：

获得所述重质油、所述多个陶瓷粒子、或所述蒸汽中的所述一项或多项的被测量的性能；和

基于所述被测量的性能评价所述多个陶瓷粒子从所述混合物中采收重质油的效率。

9.权利要求1所述的系统，其中所述转轴被配置成使所述容器在水平取向上取向，并且所述多个探针中的至少一个水平地插入至所述容器中。

10.权利要求1所述的系统，其中所述转轴被配置成使所述容器在垂直取向上取向，所述多个探针中的至少一个垂直地插入至所述容器中，并且所述多个探针中的至少另一个水平地插入至所述容器中。

11.一种重质油采收评价方法，其特征在于，所述重质油采收评价方法包括：

将重质油和砂的混合物放置到容器中，所述容器包括腔室和与所述容器连接的转轴，所述转轴被配置成使所述容器旋转并且在多种取向上取向，其中所述多种取向至少包括水平和垂直取向；

将多个陶瓷粒子放置到所述腔室中；

将多个探针插入至在所述容器的外表面中形成的相应的多个端口中以传输来自多种能源的能量用于使所述多个陶瓷粒子赋能；

使用与所述容器连接的所述多个探针使所述多个陶瓷粒子赋能；

将水加入至所述腔室中；

允许赋能陶瓷粒子将所述水转化为蒸汽以从所述混合物中采收所述重质油；和

评价所述多个陶瓷粒子从所述混合物中采收重质油的效率。

12.权利要求11所述的方法，其中使用插入至容器中的所述多个探针使所述多个陶瓷粒子赋能包括使用传输微波能、射频能、电能、或激光能中的两种以上的所述多个探针来加热所述多个陶瓷粒子。

13.权利要求11所述的方法，所述方法还包括测量所述重质油、所述多个陶瓷粒子、或所述蒸汽中的一项或多项的性能。

14.权利要求13所述的方法，其中评价所述多个陶瓷粒子从所述混合物中采收重质油的效率包括：

获得所述重质油、所述多个陶瓷粒子、或所述蒸汽中的所述一项或多项的被测量的性能；和

基于所述被测量的性能评价所述多个陶瓷粒子从所述混合物中采收重质油的效率。

15.权利要求11所述的方法，所述方法还包括：

收集所述采收的重质油；和

测量所述采收的重质油的性能。

16.一种重质油采收评价方法，其特征在于，所述重质油采收评价方法包括：

通过插入至实验室重质油采收评价系统容器中的多个探针、使用来自多种能源的能量，使位于在所述实验室重质油采收评价系统容器中的腔室中的多个陶瓷粒子赋能，所述腔室容纳有重质油和砂的混合物；

使用通过使水流经所述赋能的多个陶瓷粒子而形成的蒸汽从所述混合物中采收重质油；

测量从所述混合物采收的重质油的性能；和

至少部分基于从所述混合物中采收的所述重质油的所述性能评价所述多个陶瓷粒子从地下区域中采收重质油的效率；

其中转轴与所述实验室重质油采收评价系统容器连接，所述转轴被配置成使所述容器旋转并且在多种取向上取向，所述多种取向至少包括水平和垂直取向。

17.权利要求16所述的方法，其中所述多种能源包括微波能源、射频能源、电能源、或激光能源中的两种以上。

18.权利要求16所述的方法，其中使用来自多种能源的能量使多个陶瓷粒子赋能包括通过热注入或化学反应使所述多个陶瓷粒子赋能。

19.权利要求16所述的方法，其中至少部分基于从所述混合物中采收的所述重质油的性能评价所述多个陶瓷粒子从地下区域中采收重质油的效率包括：确定施加于所述多个陶瓷粒子以导致从所述混合物中采收的最大量的所述重质油的所述多种能源中的一种或多种。

20.权利要求16所述的方法，所述方法还包括基于所述评价设计重质油采收工艺。

21.权利要求16所述的方法，所述方法还包括测量所述多个陶瓷粒子的性能；以及

其中至少部分基于从所述混合物中采收的所述重质油的性能评价所述多个陶瓷粒子从地下区域中采收重质油的效率包括：至少部分基于从所述混合物中采收的所述重质油的性能和所述多个陶瓷粒子的性能评价所述多个陶瓷粒子从地下区域中采收重质油的效率。

22.权利要求21所述的方法，其中测量所述多个陶瓷粒子的性质包括：测量所述多个陶瓷粒子的形状、尺寸、材质和数量中的一项或多项；以及

其中至少部分基于从所述混合物中采收的所述重质油的性能和所述多个陶瓷粒子的性能评价所述多个陶瓷粒子从地下区域中采收重质油的效率包括：评价所述多个陶瓷粒子的形状、尺寸、材质和数量中的一项或多项对于从地下区域中采收重质油的蒸汽生成和油生产的影响。

23.权利要求16所述的方法，其中至少部分基于从所述混合物中采收的所述重质油的性能评价所述多个陶瓷粒子从地下区域中采收重质油的效率包括：评价陶瓷粒子的温度对通过使水流经所述赋能的多个陶瓷粒子而形成的蒸汽的生成速度、质量、和量的影响。

24.权利要求16所述的方法，所述方法还包括：

使所述容器在多种取向中的一种取向上取向；

使所述多个探针以相对于所述容器的多种取向中的所述一种取向的各个多种取向上取向；

其中从所述混合物中采收重质油包括：使用在所述多种取向中的所述一种取向上取向的所述容器和在所述相对于所述容器的多种取向中的所述一种取向的各个多种取向上取向的所述多个探针，从所述混合物中采收重质油；和

基于源自使用在所述多种取向中的所述一种取向上取向的所述容器和在所述相对于所述容器的多种取向中的所述一种取向的各个多种取向上取向的所述多个探针从所述混合物中采收的重质油的量，从所述多个取向中确定所述容器的最佳取向，和从所述相对于所述容器的多种取向中的所述一种取向的各个多种取向中确定所述多个探针的最佳各自取向。

25.权利要求24所述的方法，所述方法还包括基于所述容器的所述最佳取向和所述多个探针的所述最佳各自取向确定用于重质油采收工艺的场地实施的井眼取向。

26.权利要求1所述的系统，其中所述多个探针通过所述容器的上表面插入，并且所述多个探针具有不同长度并且达到所述容器的内容积中的不同深度。

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