CN212479188U - 一种储层开采装置 - Google Patents

Abstract

本说明书实施例提供一种储层开采装置。所述装置包括：套管、设置在套管内的射频加热器；所述射频加热器中设置有天线；所述天线用于产生电磁波以对储层中的稠油进行加热。通过上述装置，在底层中安装套管之后，将射频加热器设置在套管中后，所述射频加热器能够释放出电磁波，进而利用电磁波对储层中的稠油进行加热，从而降低稠油的粘稠度，方便对储层中的稠油进行开采。所述射频加热器在不直接与稠油进行接触，保证了操作的安全性，利用电磁波进行加热的方式也保障了开采过程的环保。

Description

一种储层开采装置

技术领域

本说明书实施例涉及井下石油开采技术领域，特别涉及一种储层开采装置。

背景技术

随着常规油气资源的逐步消耗，对于地质中储量丰富的非常规油气资源的开发及利用的重要性日益增加。这些非常规油气资源，例如致密岩层油、页岩油等，往往具有品质差，难开采的特点。这些稠油在底下赋存的条件下具有粘度高、流动性差的特性，这些特性对稠油的开采造成了极大的困难，而对稠油进行加热成为了对于稠油进行开采的重要技术手段。

现有技术中，对稠油进行加热一般是采用借助蒸汽对稠油进行加热，使得稠油的粘度可以明显下降，进而有利于对稠油的开采。但是，通过蒸汽对稠油进行加热不仅耗能高，对于能源的利用率低，而且会消耗大量的水并产生温室气体，从而对环境造成较大的影响。而现有技术对于井下稠油进行电加热时往往直接利用电热丝进行加热，不仅容易造成电热丝的损坏，还具有一定的实施风险。目前对于井下稠油的电加热技术还不够成熟。因此，目前亟需一种能够较好地对井下稠油进行加热从而有利于开采的方法。

实用新型内容

本说明书实施例的目的是提供一种储层开采装置，以解决如何高效环保地对储层中的稠油进行开采的问题。

为了解决上述技术问题，本说明书实施例所提出的一种储层开采装置是这样实现的：

一种储层开采装置，包括：套管、设置在套管内的射频加热器；

所述射频加热器中设置有天线；所述天线用于产生电磁波以对储层中的稠油进行加热。

由以上本说明书实施例提供的技术方案可见，本说明书实施例中的上述装置及方法，在储层层段安装套管之后，将射频加热器设置在套管中后，所述射频加热器能够释放出电磁波，进而利用电磁波对储层中的稠油进行加热，从而降低稠油的粘稠度，方便对储层中的稠油进行开采。所述射频加热器在不直接与稠油进行接触，保证了操作的安全性，利用电磁波进行加热的方式也保障了开采过程的环保。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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说明书中记载的一些实施例，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为本说明书实施例一种储层开采场景的示意图；

图2为本说明书实施例一种射频加热器的结构图；

图3为本说明书实施例一种储层开采方法的示意图。

附图标记说明：1、驴头；2、控电柜；3、电网；4、电缆；5、金属套管；6、射频加热器；7、射孔孔眼；8、裂缝；9、非金属套管；10、井眼；11、下覆岩层；12、储层； 13、上覆岩层；14、油管；61、射频加热器外壳；62、第一扶正器；63、第一天线；64、第二天线；65、第二扶正器；66、氧化镁。

具体实施方式

下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书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说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，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，都应当属于本说明书保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

下面结合附图1对本说明书实施例一种储层开采装置进行说明。

在对储层12进行探测开采时，一般需要钻取各类石油井，例如探井、注水井、生产井等。通过所钻取各类石油井实现对于底层的生产资料的获取和储层12中的原油的开采。下面结合附图1中的场景，将钻取垂直井作为示例性说明。在目的层中钻取垂直井后，可以在所述垂直井中安装套管。

套管一般是在钻井完毕后，下入井中，对所钻取的石油井进行固定的管道。套管一般情况下为金属套管5，在一些情况下也可以使用非金属套管95。金属套管5由于较为坚固，易生产、布置简单等特点，会更多地得到使用。通过在钻取的井中安装套管，可以在后续的操作中利用套管中的井眼10布置相应的器件以及对储层12中的原油进行开采和运输。

在本说明书实施例中，在安装套管时，可以在储层12对应的地层区域安装非金属套管 95，在其他地层对应的区域，例如所述储层12的上覆岩层13布置金属套管5。非金属套管 95，例如可以为石质套管、塑胶套管等。由于在本说明书实施例中是利用射频加热器6发射电磁波对储层12中的稠油进行加热，而金属对电磁波具有屏蔽作用。若在储层12对应的层段也布置金属套管5，则后续步骤中只能将射频加热器6设置在金属套管5中，从而会使得射频加热器6所发出的电磁波被金属套管5吸收，最终使得电磁波主要用于对金属套管5进行加热，不仅极大地造成能源的浪费，也会增加在操作过程中的危险性。而非金属套管95对电磁波的吸收效果较差，使得射频加热器6所发出的电磁波能够穿透所述非金属套管95，最终实现有效地对储层12中的稠油进行加热，保障了储层12开采的顺利进行。

在所钻取的垂直井中设置套管后，还可以在储层12层段所对应的套管部分上设置射孔孔眼，如图1所示。所述射孔孔眼用于连通井眼10和储层12，使得通过射孔孔眼能够向储层 12中注入压裂液、支撑剂等。通过所述射孔孔眼能够进行射孔操作。射孔操作一般指代的是利用特殊的聚能器材进入井眼10中的预定层位并进行爆炸开孔从而使得地层中的液体能够流入孔眼的操作。在设置射孔孔眼后，能够在后续步骤中向储层12中注入特定的物质，从而利于后续步骤中对储层12进行开采。

在本实施例中，在进行射孔操作之后，可以通过所述射孔孔眼向储层12中注入压裂液，进而在储层12中压裂形成裂缝8。利用一个具体的示例进行说明，在实际操作中，可以对所述储层12进行水力压裂，通过向储层12中注水，将地面上所施加的压力通过所注入的水转移至储层12中，当此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石的抗张强度时，便在所述储层12中形成裂缝8。通过在储层12中进行压裂操作，在储层12中形成裂缝8后，能够提高储层12中油气资源的产能，也便于通过裂缝8向储层12中注入其他能够帮助地质勘探开发的物质。当然，对所述储层12进行压裂进而形成裂缝8的方式并不限于上述示例，在此不再赘述。

在一个实施方式中，向储层12中注入的压裂液中还可以包含有导电介质。所述导电介质，例如可以包括金属颗粒。所述导电介质，对于电磁波具有较好的吸收作用，从而使得射频加热器6向储层12中辐射电磁波时，能够被储层12裂缝8中的包含导电介质的压裂液所吸收。压裂液在吸收电磁波后温度会相应升高，基于热传导，温度较高的压裂液会相应地提高储层12中的稠油的温度。通过在压裂液中加入导电介质，能够更好地保证射频加热器6所辐射的电磁波能够更多更快地被储层12所吸收，从而达到更好的对储层12中的稠油进行加热的效果。

当套管在地层中安装完毕之后，可以在储层12所对应的位置设置射频加热器6。所述射频加热器6在接收到电能之后，能够将电能相应地转化为所述射频加热器6能够发出电磁波对储层12中的稠油进行加热。在储层12的裂缝8中的压裂液包含导电介质的情况下，可以通过对包含导电介质的压裂液进行加热间接地实现对于储层12中的稠油进行加热。

为了接收到电能，所述射频加热器6还可以与供电设备相连接。所述供电设备可以根据射频加热器6对于电流的需求，向其提供电流。所述供电设备还可以根据射频加热器6的相应需求，向所述射频加热器6提供相应的电流，例如，当检测到稠油的加热效果不好，并不能对储层12中的稠油的流动性进行改善，进而在稠油产量上并未取得相应的效果时，可以增大向所述射频加热器6传输的电流，提高所述射频加热器6的功率，从而改善对稠油的开采效果。实际应用中，对所述射频加热器6进行调整的条件并不限于上述叙述，根据实际生产中的其他条件也可以相应地对传输至所述射频加热器6的电流进行调整。

在一个实施方式中，所述供电设备可以包括控电柜2和电网3。如图1所示，所述射频加热器6通过电缆4与控电柜2连接。所述控电柜2用于接收电网3所传输的电流，并对所述电流进行调整进而传输至井眼10中的射频加热器6，使得所述射频加热器6能够将电能转化为电磁波。

在附图1所对应的实施例中，可以利用电网3向所述储层12开采装置进行供电，其中的电网3可以是传输电流的系统，即本说明书实施例中传输至射频加热器6的电流可以是远距离的发电站传输至该处的电流。在实际应用中，还可以在所述储层12开采装置的上方设置自主发电的发电站，例如风力发电站、太阳能发电站等。通过在储层12上方设立自助发电站的方式，不仅避免了电能在传输过程中的损耗，也保证了所使用的能源的清洁性。当然，上述示例只是为了实现本说明书实施例的较优选择，实际应用中对于供电设备并不做限制。

所述射频加热器6中设置有天线。所述天线能够将电能转化为电磁波。当向所述天线传输电流时，所述天线中能够产生电流，进而在天线上产生导向波，最后将所产生的导向波转化为电磁波进行传播。所述电磁波携带有能量，在传输至稠油层中，被稠油或包含导电介质的压裂液吸收之后，直接或间接地提高稠油的温度，从而提高稠油的流动性，方便对稠油进行开采。

在一个实施方式中，可以在射频加热器6中设置偶极天线，如图2所示。所述偶极天线包括第一天线63和第二天线64。通过设置偶极天线能够获得更好的电磁波辐射效果。

如图2所示，所述天线与电缆4相连接，而电缆4能够将供电设备所提供的电能传输至天线，使得所述天线在接收到电能之后能够将所述电能转化为电磁波，进而对储层12中的稠油进行加热。在所述射频加热器6中的天线为偶极天线的情况下，所述电缆4可以通过两个偶极天线之间的位置分别与所述偶极天线进行连接，分别对所述偶极天线进行供电，从而更符合偶极天线的使用特点。

所述射频加热器6中还设置有扶正器，所述扶正器，用于固定所述射频加热器6中的天线。如图2所示，所述扶正器可以通过连接射频加热器外壳61内壁和天线的方式对天线进行固定。实际应用中，所述扶正器可以是与射频加热器外壳61内壁相粘的具有内孔的环状结构。所述天线可以直接设置在所述扶正器的内孔中，从而实现对所述天线的固定。

由于对所述射频加热器6的外壳的材料不做限制，在考虑到耐用性、牢固性和造价等因素的情况下，可能会采用金属作为所述射频加热器6的外壳。若天线在使用的过程中接触到了金属外壳，势必会对电磁波的产生造成影响。因此，通过天线的设置，可以保证所述天线不会与金属外壳相接触，从而保证天线的正常使用。

此外，通过扶正器对所述天线进行固定，也可以保证所述天线的方向固定，在使用的过程中能够在使用时针对特定的方向发出相应的电磁波，从而取得较好的对储层12中的稠油进行加热的效果。

在一个实施方式中，当在所述射频加热器6中应用偶极天线，即分别设置第一天线63和第二天线64的情况下，也可以针对所述第一天线63和第二天线64分别设置第一扶正器62和第二扶正器65，从而实现对偶极天线的较好的固定效果。通过设置扶正器，也可以避免所述第一天线63和第二天线64之间的相互接触，保证了射频加热器6的正常使用。

在一个实施方式中，所述射频加热器6中还可以填充氧化镁66。天线在将电能转化为电磁波的过程中自身的温度也会提升较多，在所述天线的温度过高的情况下，可能会损坏射频加热器6本身。而氧化镁66的熔点较高，在使用的过程中能够起到较好的隔热效果。在所述射频加热器6中填充有氧化镁66的情况下，能够使天线自身的温度被氧化镁66所阻隔，避免了射频加热器6自身产生过高温度进而造成损坏的问题。

在图1对应的储层12开采场景中，为了对加热后具有较佳流动性的稠油进行开采，还可以在所述井眼10中设置油管14。在储层12中的稠油被加热，具有较好的采收效益的情况下，可以在井眼10中下入油管14，从而实现对稠油的开采。在地面还可以设置与所述油管14连接的驴头1。驴头1通过自身的运动，将稠油从油管14中抽取至地面，实现对于储层12中的稠油的开采。

下面结合上述对储层开采装置的介绍，基于实际应用中的场景示例，结合附图3，对本说明书实施例中的一种储层开采方法进行介绍。所述储层开采方法，基于图1对应的实施例中的储层开采装置所实现，所述储层开采方法包括：

S310：在储层层段安装套管以对钻取的油井进行固井。

应用至本说明书实施例所针对的场景中，在本说明书实施例所针对的目标区域中的对应的地层中存在稠油，例如页岩油。所述目标区域中储存有稠油的层段即为储层层段。在后续的过程中需要对储层中的稠油进行加热，从而能够顺利地储层中的稠油进行开采及运输。

油井是为了开采所述目标区域中的稠油而钻取的井。所述石油井可以是垂直井，也可以是水平井。所述石油井需要钻取至储层所对应的层段。在所述石油井是垂直井的情况下，所述石油井需要穿过所述储层对应的层段；在所述石油井是水平井的情况下，所述石油井的水平部分需要在所述储层对应的层段中延伸。在石油井经过储层的情况下，才能在后续过程中方便地对稠油进行加热以及实现稠油的开采。具体的钻取石油井的方法在此不做赘述。

套管可以是中间空心的管状结构的物体。在油井钻取完毕之后，在钻取的油井中设置套管，可以对钻取得到的油井进行固定，从而方便在后续步骤在所述套管中布设射频加热器和油管。在所述石油井钻取完毕后，可以在所述石油井中布置套管，具体的布置套管的方法在此不做赘述。

所述套管包括金属套管和非金属套管。由于射频加热器在对地层中的稠油进行加热时会释放电磁波，而金属对于电磁波具有屏蔽作用，则在需要对稠油进行加热的层段，即储层层段，可以布置非金属套管，从而保证后续过程中能够取得较好的对稠油进行加热的效果。而金属套管具有布置方便，结构牢固等特点，在非含油层所对应的层段可以直接布置金属套管。

S320：基于所述套管钻取射孔以实现对储层的压裂操作。

射孔是在所述套管中钻取的孔眼。通过所述射孔孔眼能够向储层中注入压裂液从而完成对所述储层所进行的压裂操作。所述射孔孔眼设置与储层对应的套管的区域。在针对储层布置非金属套管的情况下，即在所述非金属套管上钻取相应的射孔孔眼。

压裂操作是通过在储层中注入压裂液后，将地表所施加的压力通过压裂液传输至储层中，从而在所述储层中形成相应的裂缝。基于所形成的裂缝，进一步扩大向储层中所输入的压裂液的容量，同时也能够扩大对于稠油的开采量，有利于后续生产操作的继续进行。

为了在后续过程中取得较好的对稠油进行加热的效果，可以在所述压裂液中加入导电介质，从而使得压裂液能够更好地吸收电磁波，提高压裂液自身的温度之后，间接地对稠油进行加热，进而能够获取更好的加热效果。

S330：所述套管中设置射频加热器；所述射频加热器，用于对储层中的稠油加热。

在套管布置完毕后，可以将所述射频加热器设置于所述套管所形成的井眼中。优选的，可以将所述射频加热器设置于储层层段所对应的套管的位置中，从而获取更好的加热效果。在对应于储层的层段设置非金属套管的情况下，即为将所述射频加热器设置于非金属套管对应的位置，从而避免金属套管对电磁波的吸收，从而取得较好的加热效果。

所述射频加热器中设置有天线，所述天线能够将传输至天线上的电能转化为电磁波，通过电缆将所述射频加热器与地面的供电设备相连接，使得射频加热器在接收到电能之后可以间接地对稠油进行加热。

S340：基于所述套管中设置的油管对所述稠油进行开采。

在对储层中的稠油加热，使得稠油的温度升高之后，储层中的稠油相应的具有较好的流动性，有利于对其进行开采。在这种情况下，可以在井眼中设置油管，并在地面设置相应的抽取石油的驴头，将稠油从底层中抽出完成开采。

通过对本说明书实施例中的储层开采装置和场景示例中的开采步骤可以看出，所述储层开采装置，在对储层进行开发的过程中，能够利用射频加热器中的天线将电能转化为电磁波，储层中的稠油或包含有导电介质的压裂液在吸收电磁波后会提高自身的温度，从而实现直接或间接地对储层中的稠油进行加热。在所述稠油的温度升高之后，稠油自身的流动性也会相应提高，从而能够较好地对稠油进行开采及运输。此外，在上述开采过程中，既不需要消耗过多资源，也不会对环境产生较大污染，因此，通过上述储层开采装置，能够环保高效地实现对于储层中的稠油的开采。

本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到 80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。

Claims (9)

1.一种储层开采装置，其特征在于，包括：套管、设置在套管内的射频加热器；所述套管上设置有射孔孔眼；所述射孔孔眼，用于注入压裂液对储层进行压裂；

所述射频加热器中设置有天线；所述天线用于产生电磁波以对储层中的稠油进行加热。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述套管包括非金属套管；所述非金属套管安装于储层层段；所述射频加热器，设置于所述非金属套管内。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压裂液中包含有导电介质；

相应的，所述天线用于产生电磁波对包含所述导电介质的压裂液进行加热。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述射频加热器中设置有扶正器，所述扶正器用于固定所述天线。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述射频加热器中设置有至少两个天线；所述至少两个天线之间不直接接触。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述射频加热器中填充有氧化镁。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述套管中设置有油管；所述油管用于运输加热后的稠油。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述射频加热器连接有供电设备；相应的，所述天线用于将供电设备提供的电能转化为电磁波。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述供电设备包括电网和控电柜；所述控电柜，用于调节传输至射频加热器的电流。

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