CN106837278B - 电磁波井下蒸汽发生装置及其制造过热蒸汽的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电磁波井下蒸汽发生装置及其制造过热蒸汽的方法，该电磁波井下蒸汽发生装置包括：电磁波蒸汽发生器，其设置在井下油层部位处，电磁波蒸汽发生器由串连组装的多个加热段组成，加热段包括磁力棒和分别连接在磁力棒两端的电阻棒，磁力棒上缠绕有铜丝，电阻棒上缠绕有钨丝；封装电缆，其具有加热段电缆和超导脉冲电缆，加热段电缆与钨丝相连，超导脉冲电缆与铜丝相连。本发明的电磁波井下蒸汽发生装置及其制造过热蒸汽的方法通过在井下设置电磁波蒸汽发生器，直接在井下产生过热蒸汽，避免蒸汽在传输过程中的浪费，本发明具有配套设备少、成本低和能耗小等优点。
Description
技术领域
本发明有关于一种蒸汽发生装置及方法，尤其有关于一种在油田生产技术领域中的电磁波井下蒸汽发生装置及其制造过热蒸汽的方法。
背景技术
蒸汽驱采油和蒸汽吞吐采油都是油田生产的重要方式，尤其是稠油油田蒸汽驱，应用更为广泛。目前的蒸汽驱采油主要是采用蒸汽锅炉制造蒸汽，其体积大，配套设施繁多，能耗高，移动困难，蒸汽生产成本高，另外，由于采用燃烧原油和天然气产生蒸汽，造成了能源消耗和污染环境，同时由于注入蒸汽量大、回采水率低，产生了大量地层水淹现象。在蒸汽注入过程中由于保温措施差，热损耗极大，大部分的热量都消耗在注入过程中，蒸汽从井口移动到油层时已经转化成高温热水，为此，需要不断的加大蒸汽注入量来提高蒸汽干度，造成大量的资金和资源消耗。如果能够在井下油层部位直接制造过热混相蒸汽，则可避免蒸汽传输过程中的热量损耗，实现大幅降低资金及能源的消耗，提高蒸汽的使用效率，避免地层水淹现象的发生，完全可替代燃油、天然气等蒸汽设备，减少人力和物力的投入，既节能环保，但是市场上还没有一种可以实现在井下油层部位制造蒸汽的设备。
因此，有必要提供一种能直接在井下油层部位直接制造蒸汽的装置及方法，来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种电磁波井下蒸汽发生装置，其能在井下油层部位制造过热蒸汽喷入油层，该装置配套设备少、成本低、能耗低。
本发明的另一个目的是提供一种利用电磁波井下蒸汽发生装置制造过热蒸汽的方法，该方法能在井下油层部位制造过热蒸汽喷入油层，该方法需要的配套设备少、成本低、能耗低。
本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：
本发明提供一种电磁波井下蒸汽发生装置，其中，所述电磁波井下蒸汽发生装置包括：
电磁波蒸汽发生器，其设置在井下油层部位处，所述电磁波蒸汽发生器由串连组装的多个加热段组成，所述加热段包括磁力棒和分别连接在所述磁力棒两端的电阻棒，所述磁力棒上缠绕有铜丝，所述电阻棒上缠绕有钨丝；
封装电缆，其具有加热段电缆和超导脉冲电缆，所述加热段电缆与所述钨丝相连，所述超导脉冲电缆与所述铜丝相连。
如上所述的电磁波井下蒸汽发生装置，其中，所述封装电缆设置在位于井下套管内的连续管中，所述连续管中还设有测温电缆，所述测温电缆连接有测温器，所述测温器位于所述连续管的下端并位于所述电磁波蒸汽发生器的上方。
如上所述的电磁波井下蒸汽发生装置，其中，所述加热段电缆的外部、所述测温电缆的外部和所述超导脉冲电缆的外部均设有绝缘层。
如上所述的电磁波井下蒸汽发生装置，其中，所述连续管中填充有隔热绝缘材料。
如上所述的电磁波井下蒸汽发生装置，其中，所述隔热绝缘材料为抗高温玻璃棉。
如上所述的电磁波井下蒸汽发生装置，其中，所述套管内穿设有油管，所述连续管位于所述油管内，所述油管的下端位于所述井下油层的顶部。
如上所述的电磁波井下蒸汽发生装置，其中，所述油管上设有封隔器，所述封隔器封隔在所述套管内，所述封隔器与所述井下油层的顶部之间的距离为15m～30m。
如上所述的电磁波井下蒸汽发生装置，其中，所述井下油层处封堵有膨胀管，位于所述井下油层下部的所述膨胀管上具有与所述井下油层连通的射孔组，所述射孔组的长度为所述井下油层厚度的30％～50％。
如上所述的电磁波井下蒸汽发生装置，其中，所述加热段的长度为1m，所述磁力棒的长度为50cm，所述电阻棒的长度为25cm。
一种制造过热蒸汽的方法，采用如上所述的电磁波井下蒸汽发生装置，其中，所述制造过热蒸汽的方法包括如下步骤：
步骤A：向井下注水；
步骤B：开启所述电磁波蒸汽发生器对所述注水加热，所述注水加热后形成过热蒸汽注入所述井下油层中。
如上所述的电磁波井下蒸汽发生装置制造过热蒸汽的方法，其中，所述步骤A之前包括步骤A1：向所述井下油层中注入氮气。
如上所述的电磁波井下蒸汽发生装置制造过热蒸汽的方法，其中，所述步骤A中向所述井下注水的压强为8Mpa～30Mpa。
如上所述的电磁波井下蒸汽发生装置制造过热蒸汽的方法，其中，所述步骤A中向所述井下油层中注水的水温为80℃～120℃。
如上所述的电磁波井下蒸汽发生装置制造过热蒸汽的方法，其中，所述步骤B中所述电磁波蒸汽发生器的加热温度为180℃～600℃。
如上所述的电磁波井下蒸汽发生装置制造过热蒸汽的方法，其中，在所述步骤B之后进行步骤C：向所述井下油层注入空气。
本发明的特点及优点是：
本发明的电磁波井下蒸汽发生装置通过在井下设置电磁波蒸汽发生器，直接在井下产生过热蒸汽，避免蒸汽在井筒内的传输过程中的热量损耗和浪费，该电磁波井下蒸汽发生装置具有配套设备少、成本低和能耗小等优点。
本发明的利用电磁波井下蒸汽发生装置制造过热蒸汽的方法，在井下直接通过电磁波蒸汽发生器制造过热蒸汽，避免了蒸汽在井筒内输送过程中的热量损耗和浪费，该方法的配套设备少、成本低、能耗小。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的电磁波井下蒸汽发生装置的结构示意图；
图2为本发明的电磁波井下蒸汽发生装置的电磁波蒸汽发生器的结构示意图；
图3为本发明的利用电磁波井下蒸汽发生装置制造过热蒸汽的方法的流程示意图。
附图标号说明：1、加热段电缆；2、电控装置；3、超导脉冲装置；4、测温电缆；5、超导脉冲电缆；6、套管；7、油管；8、连续管；9、热敏封隔器；10、测温器；11、电磁波蒸汽发生器；1100、加热段；110、磁力棒；1101、铜丝；1102、接线端；111、电阻棒；1111、钨丝；1112、接线端；12、射孔组；13、井下油层；14、膨胀管。
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。
实施方式一
如图1和图2所示，本发明提供一种电磁波井下蒸汽发生装置，包括：电磁波蒸汽发生器11，其设置在井下油层13部位处，所述电磁波蒸汽发生器11由串连组装的多个加热段1100组成，所述加热段1100包括磁力棒110和分别连接在所述磁力棒110两端的电阻棒111，所述磁力棒110上缠绕有铜丝1101，所述电阻棒111上缠绕有钨丝1111；封装电缆，其具有加热段电缆1和超导脉冲电缆5，所述加热段电缆1与所述钨丝1111相连，所述超导脉冲电缆5与所述铜丝1101相连。本发明的电磁波井下蒸汽发生装置通过在井下设置电磁波蒸汽发生器11，可实现直接在井下对注水进行加热并产生过热蒸汽，避免传统工艺中蒸汽从井口注入井筒内时，蒸汽在井筒内传输过程中的热量损耗和浪费，该电磁波井下蒸汽发生装置具有配套设备少、成本低和能耗小等优点。
在本实施方式中，如图2所示，电磁波蒸汽发生器11为分段串连结构，每个加热段1100为一米，各个加热段1100之间通过丝扣连接起来。加热段1100的中间一段为50cm的磁力棒110，磁力棒110上缠绕有铜丝1101，铜丝1101的接线端1102与超导脉冲电缆5的一端连接，超导脉冲电缆5的另一端与地面的超导脉冲装置3连接，超导脉冲装置3为超导脉冲电缆5提供超导脉冲电流；磁力棒110的两端各连接有一电阻棒111，电阻棒111上缠绕钨丝1111，加热段电缆1的一端与钨丝1111的接线端1112连接，加热段电缆1的另一端与地面的电控装置2连接，电控装置2为加热段电缆1提供控制电流。在本实施例中，每段加热段1100的功率为30千瓦，电磁波蒸汽发生器11可最多串联15段加热段，此时的最大功率为450千瓦。在工作时，加热段1100从上到下逐个升温。根据不同油层吸气能力的不同，调整注入水的压强大小，在本实施例中，注入水为软化水，注入水的压强为在8MPa～30MPa范围内变化。
进一步地，如图1所示，所述封装电缆设置在位于套管6内的连续管8中，所述连续管8中还设有测温电缆4，所述测温电缆4连接有测温器10，所述测温器10位于所述连续管8的下端并位于所述电磁波蒸汽发生器11的上方。测温器10能实时检测井下的温度数据，并通过测温电缆4与地面电控装置2连接，由电控装置2接收和处理测温器10发送来的信号，并通过加热段电缆1来控制电磁波蒸汽发生器11的发热温度，保持连续稳定地在井下油层部位处生产过热蒸汽，最大限度地使产生的过热蒸汽被注入水压缩并直接喷射到井下油层13中，减少蒸汽的热量损失和浪费。
进一步地，加热段电缆1的外部、测温电缆4的外部和超导脉冲电缆5的外部均设有绝缘层，可以防止漏电发生。另外，连续管8中除穿设上述三根电缆之外的剩余空间中可选择填充隔热绝缘材料，在本实施例中，该隔热绝缘材料为抗高温玻璃棉，该抗高温玻璃棉的抗高温可达600℃到1000℃。在连续管8中填充抗高温玻璃棉之后，加热段电缆1、测温电缆4和超导脉冲电缆5等三根电缆的绝缘效果更好。抗高温玻璃棉具有防腐性好、抗拉伸强度高和隔热耐高温的优点，可以显著提高各个电缆的使用寿命。
进一步地，套管6内穿设有油管7，连续管8位于油管7内，油管7的下端位于井下油层13的顶部。油管7和连续管8之间的环形空间可以用来注水或注气等。
进一步地，如图1所示，油管7的下端设有封隔器9，封隔器9封隔在套管6和油管7形成的环形空间内，封隔器9与井下油层13的顶部间的距离h为15m～30m。封隔器9能封隔套管6和油管7之间的环形空间，在本实施例中，封隔器9为热敏封隔器，其对温度敏感，温度越高，封隔效果越好。
更进一步地，井下油层13处封堵有膨胀管14，膨胀管14的材质可为不锈钢，本发明对井下油层13部位处的套管6采用膨胀管14进行重新封堵，封堵之后要重新射孔。井下油层13下部的膨胀管14上具有与井下油层13连通的射孔组12，该射孔组12由开设在膨胀管14下部的多个穿孔组成，射孔组12的长度L为井下油层13厚度H的30％～50％。射孔组12内的大量穿孔可以保证过热蒸汽注入到井下油层13的深处，保证过热蒸汽充分的被井下油层13吸收。
本发明的电磁波井下蒸汽发生装置的工作过程如下：在井下油层13部位安装膨胀管14，对井下油层13部位的套管6进行重新封堵，再对膨胀管14下部进行重新射孔，形成射孔组12；将本发明的电磁波蒸汽发生装置下入套管6中，向油管7和连续管8之间的环形空间中注入氮气，对油管7进行清洗和疏通；根据井下油层13的吸汽能力，向油管7和连续管8之间的环形空间内注水，注入水可为90℃的软化水，该软化水经过电磁波蒸汽发生器11加热后迅速转化为过热蒸汽，温度为180℃～600℃，产生的过热蒸汽通过射孔组12直接喷射到井下油层13中，对井下油层13起到蒸汽驱油和蒸汽吞吐的作用。设置于电磁波蒸汽发生器11上端的测温器10能实时检测井下油层13的温度数据，通过测温电缆4将上述数据传输到地面的电控装置2，电控装置2根据测温器10的信号，调控电磁波蒸汽发生器11的发热温度，保持连续稳定的生产过热蒸汽。
本发明的电磁波井下蒸汽发生装置，通过在井下油层部位处设置电磁波蒸汽发生器11，可实现直接在井下对注水进行加热并产生过热蒸汽，避免传统工艺中蒸汽在井筒内传输过程中的热量损耗和浪费，该电磁波井下蒸汽发生装置具有配套设备少、成本低和能耗小等优点。
实施方式二
本发明还提供一种利用电磁波井下蒸汽发生装置制造过热蒸汽的方法，该方法利用实施方式一中的电磁波蒸汽发生装置，其中，电磁波蒸汽发生装置的结构、工作原理和有益效果与实施方式一相同，在此不再赘述。该制造过热蒸汽的方法包括如下步骤：
如图3所示，步骤A：向井下注水。
具体地，给油管7和连续管8之间的环形空间中注入90℃的软化水。
步骤B：开启电磁波蒸汽发生器11对注水加热，注水加热后形成过热蒸汽注入井下油层13中。
由于是在井下直接通过电磁波蒸汽发生器11制造过热蒸汽，避免了传统工艺中蒸汽在井筒内输送过程中的能量损耗，该方法的配套设备少、成本低、能耗小。
具体地，注入的软化水经过电磁波蒸汽发生器11加热后迅速转化为过热蒸汽，其温度可为180℃～600℃，该过热蒸汽直接通过射孔组12的多个穿孔喷射进井下油层13中，对井下油层13起到蒸汽驱油和蒸汽吞吐的作用。当电磁波蒸汽发生器11的功率达到450千瓦时，每天可产生20～40吨的过热蒸汽。
进一步地，在注入软化水之前，向油管7和连续管8之间环形空间中注入氮气，可以起到清洗和疏通油管7的作用。
进一步地，注入软化水的压强范围为8Mpa～30Mpa，在这样压强下，产生的过热蒸汽可以迅速被压缩进井下油层13中。注入的软化水的温度可为90℃的高温软化水，这样，软化水在被电磁波蒸汽发生器11加热时可以迅速的转化为过热蒸汽，工作效率较高。
更进一步地，当井下油层13达到氧化裂解的温度时，为了节约电能，利用空气压缩机间歇性的给油管7和连续管8的环形空间中注入空气，空气压缩机在压缩空气的过程中会将空气温度加热到60℃左右，这样，空气和过热蒸汽阶梯式反复注入井下油层13，实现蒸汽和空气混合驱油，这种方法大幅度地提高了采油效率。
本发明的利用电磁波井下蒸汽发生装置制造过热蒸汽的方法，由于在井下直接通过电磁波蒸汽发生器11制造过热蒸汽，避免了传统工艺中蒸汽在井筒内输送过程中的能量损耗，该方法的配套设备少、成本低、能耗小。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
Claims (13)
1.一种电磁波井下蒸汽发生装置，其特征在于，所述电磁波井下蒸汽发生装置包括：
电磁波蒸汽发生器，其设置在井下油层部位处，所述电磁波蒸汽发生器由串连组装的多个加热段组成，所述加热段包括磁力棒和分别连接在所述磁力棒两端的电阻棒，所述磁力棒上缠绕有铜丝，所述电阻棒上缠绕有钨丝；在工作时，多个所述加热段从上到下逐个升温；
封装电缆，其具有加热段电缆和超导脉冲电缆，所述加热段电缆与所述钨丝相连，所述超导脉冲电缆与所述铜丝相连；
井下油层处封堵有膨胀管，位于所述井下油层下部的所述膨胀管上具有与所述井下油层连通的射孔组；
所述封装电缆设置在位于井下的套管内的连续管中，所述连续管中还设有测温电缆，所述测温电缆连接有测温器，所述测温器位于所述连续管的下端并位于所述电磁波蒸汽发生器的上方；所述套管内穿设有油管，所述连续管位于所述油管内，所述油管的下端位于所述井下油层的顶部；所述油管和所述连续管之间的环形空间能用于注水或注气。
2.如权利要求1所述的电磁波井下蒸汽发生装置，其特征在于，所述加热段电缆的外部、所述测温电缆的外部和所述超导脉冲电缆的外部均设有绝缘层。
3.如权利要求1所述的电磁波井下蒸汽发生装置，其特征在于，所述连续管中填充有隔热绝缘材料。
4.如权利要求3所述的电磁波井下蒸汽发生装置，其特征在于，所述隔热绝缘材料为抗高温玻璃棉。
5.如权利要求1所述的电磁波井下蒸汽发生装置，其特征在于，所述油管上设有封隔器，所述封隔器封隔在所述套管内，所述封隔器与所述井下油层的顶部之间的距离为15m～30m。
6.如权利要求1所述的电磁波井下蒸汽发生装置，其特征在于，所述射孔组的长度为所述井下油层厚度的30％～50％。
7.如权利要求1所述的电磁波井下蒸汽发生装置，其特征在于，所述加热段的长度为1m，所述磁力棒的长度为50cm，所述电阻棒的长度为25cm。
8.一种制造过热蒸汽的方法，采用如权利要求1至7中任一项所述的电磁波井下蒸汽发生装置，其特征在于，所述制造过热蒸汽的方法包括如下步骤：
步骤A：向井下注水；
步骤B：开启所述电磁波蒸汽发生器对所述注水加热，所述注水加热后形成过热蒸汽注入所述井下油层中。
9.如权利要求8所述的制造过热蒸汽的方法，其特征在于，所述步骤A之前包括步骤A1：向所述井下油层中注入氮气。
10.如权利要求8所述的制造过热蒸汽的方法，其特征在于，所述步骤A中向所述井下注水的压强为8Mpa～30Mpa。
11.如权利要求8所述的制造过热蒸汽的方法，其特征在于，所述步骤A中向所述井下注水的水温为80℃～120℃。
12.如权利要求8所述的制造过热蒸汽的方法，其特征在于，所述步骤B中所述电磁波蒸汽发生器的加热温度为180℃～600℃。
13.如权利要求8所述的制造过热蒸汽的方法，其特征在于，在所述步骤B之后进行步骤C：向所述井下油层注入空气。
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