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一种储层开采装置及方法

阅读：406发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种储层开采装置及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本说明书实施例提供一种储层开采装置及方法。所述装置包括：套管、设置在套管内的电加热器、以及与所述电加热器相连接的发电设备；所述电加热器利用所述发电设备提供的电能对储层中的稠油进行加热。通过所述储层开采装置，在储层层段的套管内设置有电加热器，利用电加热的方式对储层中的稠油进行加热，确保了稠油开采过程的环保性。此外，通过在地面上设置发电设备，直接利用发电设备产生电能来对电加热器进行供电，确保了在偏远地区或海上利用电加热的方式进行稠油开采的可行性。因此，通过所述储层开采装置，能够环保有效地实现对储层的开采。，下面是一种储层开采装置及方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种储层开采装置，其特征在于，包括：套管、设置在套管内的电加热器、以及与所述电加热器相连接的发电设备；
所述电加热器利用所述发电设备产生的电能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，所述发电设备包括风力发电设备和太阳能发电设备。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括风电互补系统；所述风电互补系统连接所述电加热器和所述风力发电设备、太阳能发电设备；所述风电互补系统用于调节所述风力发电设备、太阳能发电设备输出的电能。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电加热器包括射频加热器；所述射频加热器将所述发电设备提供的电能转化为电磁波对储层中的稠油进行加热。
5.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；所述非金属套管设置于储层对应的层段；相应的，所述电加热器设置于所述非金属套管中。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括供电设备；所述供电设备连接所述发电设备和所述电加热器；所述供电设备包括电缆和控电柜。
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。
8.一种储层开采方法，其特征在于，包括：
在储层层段安装套管以对钻取的油井进行固井；
在所述套管中设置电加热器；所述电加热器，用于对储层中的稠油加热；
将发电设备产生的电能传输至所述电加热器；
基于套管中设置的油管对加热后的稠油进行开采。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述电加热器包括射频加热器；所述射频加热器用于将电能转化为电磁波以对储层中的稠油加热；
相应的，所述套管包括非金属套管。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述发电设备包括风能发电设备和太阳能发电设备。

说明书全文

一种储层开采装置及方法

技术领域

[0001] 本说明书实施例涉及储层石油开采技术领域，特别涉及一种储层开采装置及方法。

背景技术

[0002] 随着常规油气资源的逐步消耗，对于非常规油气资源的开发利用的重要性日渐增加。但是，由于这些非常规油气资源往往具有粘稠度高，流动性差的特点，为了保证开采效率，往往需要对这些非常规油气资源进行加热，使得加热后的稠油粘度下降，能够顺利流向井筒。

[0003] 现有技术中对稠油进行加热一般是向储层中注入蒸汽，提高储层中稠油的温度和流动性。但是利用蒸汽进行加热不仅对于能源的利用率低，还会产生大量的温室气体和污染气体，不利于环保。因此，目前利用电能对储层中的稠油进行加热往往能取得更好的加热效果。但是，在一些偏远的山区以及海上稠油开采站，往往无法获得持续稳定的供电；而一些开采区域利用传统的火力发电来提供电能同样不利于环保。因此，目前亟需一种能够环保有效地对储层中的稠油进行加热并开采的方法。发明内容

[0004] 本说明书实施例的目的是提供一种储层开采装置及方法，以解决如何环保有效地对储层中的稠油进行开采的问题。

[0005] 为了解决上述技术问题，本说明书实施例所提供的一种储层开采装置及方法具体是这样实现的：

[0006] 一种储层开采装置，包括：套管、设置在套管内的射频加热器；

[0007] 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。

[0008] 一种储层开采方法，包括：

[0009] 在储层层段安装套管以对钻取的油井进行固井；

[0010] 在所述套管中设置电加热器；所述电加热器，用于对储层中的稠油加热；

[0011] 将发电设备产生的电能传输至所述电加热器；

[0012] 基于套管中设置的油管对加热后的稠油进行开采。

[0013] 由以上本说明书实施例提供的技术方案可见，本说明书实施例通过所述储层开采装置，在储层层段的套管内设置有电加热器，利用电加热的方式对储层中的稠油进行加热，确保了稠油开采过程的环保性。此外，通过在地面上设置发电设备，直接利用发电设备产生电能来对电加热器进行供电，确保了在偏远地区或海上利用电加热的方式进行稠油开采的可行性。因此，通过所述储层开采装置和方法，能够环保有效地实现对储层的开采。附图说明

[0014] 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。

[0015] 图1为本说明书实施例一种储层开采的场景的示意图；

[0016] 图2为本说明书实施例一种储层开采方法的流程图。

[0017] 附图标记说明：1、驴头；2、电网2；3、风力发电设备；4、太阳能发电设备；5、太阳能电力输出线；6、风电输出线；7、风电互补系统；8、发电设备电力传输线；9、电网2传输线；10、控电柜；11、电缆；12、金属套管；13、非金属套管；14、电加热器；15、油管；16、井筒；17、下覆岩层；18、储层层段；19、上覆岩层。

具体实施方式

[0018] 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。

[0019] 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。

[0020] 下面结合附图1对本说明书实施例一种储层层段18开采装置进行说明。

[0021] 在对储层层段18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层段18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。在目的层中钻取水平井后，可以在所述水平井中安装套管。

[0022] 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12，在一些情况下也可以使用非金属套管13。金属套管12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筒16布置相应的器件以及对储层层段18中的原油进行开采和运输。

[0023] 在一个实施方式中，安装套管时，可以在储层层段18对应的地层区域安装非金属套管13，在其他地层对应的区域，例如所述储层层段18的上覆岩层19布置金属套管12。非金属套管13，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电加热器14来对储层层段18中的稠油进行加热，当所述电加热器14为射频加热器时，射频加热器会发射电磁波对储层层段18中的稠油进行加热，而金属对电磁波具有屏蔽作用。若在储层层段18对应的层段也布置金属套管12，则后续步骤中只能将射频加热器设置在金属套管12中，从而会使得射频加热器所发出的电磁波被金属套管12吸收，最终使得电磁波主要用于对金属套管12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13对电磁波的吸收效果较差，使得射频加热器所发出的电磁波能够穿透所述非金属套管13，最终实现有效地对储层层段18中的稠油进行加热，保障了储层层段18开采的顺利进行。

[0024] 当套管在地层中安装完毕之后，可以在储层层段18所对应的位置设置电加热器14。所述电加热器14在接收到电能之后，能够相应地对储层层段18中的稠油进行加热。所述电加热器14，可以包括电热丝、电热管以及射频加热器等。

[0025] 在一个实施方式中，所述电加热器14为射频加热器时，所述射频加热器能够将电能转化为电磁波，利用电磁波对所述储层层段18中的稠油进行加热，避免了直接与储层层段18中的稠油进行接触，不仅保障了操作过程的安全性，也能够延长加热器的使用寿命。

[0026] 所述射频加热器中设置有天线。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。

[0027] 相应的，在所述电加热器14为射频加热器，即利用电磁波对储层层段18中的稠油进行加热的情况下，还可以通过在所述套管上设置钻孔并进行压裂操作，进行向储层层段18的裂缝中注入导电介质，从而使得利用射频加热器能够获取更好的对储层层段18中的稠油进行加热的效果。

[0028] 具体的，所述射孔操作可以是在所钻取的水平井中设置套管后，在储层层段18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筒16和储层层段18，使得通过射孔孔眼能够向储层层段18中注入压裂液、支撑剂等。射孔操作一般指代的是利用特殊的聚能器材进入井筒16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层段18中注入特定的物质。

[0029] 在该实施方式中，进行射孔操作之后，可以通过所述射孔孔眼向储层层段18中注入压裂液，进而在储层层段18中压裂形成裂缝。利用一个具体的示例进行说明，在实际操作中，可以对所述储层层段18进行水力压裂，通过向储层层段18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层段18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，便在所述储层层段18中形成裂缝。通过在储层层段18中进行压裂操作，在储层层段18中形成裂缝后，能够提高储层层段18中油气资源的产能，也便于通过裂缝向储层层段18中注入其他能够帮助地质勘探开发的物质。当然，对所述储层层段18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。

[0030] 在一个实施方式中，向储层层段18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向储层层段18中辐射电磁波时，能够被储层层段18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层段18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层段18所吸收，从而达到更好的对储层层段18中的稠油进行加热的效果。

[0031] 为了确保利用电加热的方式对储层层段18中的稠油进行加热，还需要向所述电加热器14提供电能。在本实施例中，可以设置发电设备来自行产生电能并传输至电加热器14中。由于在偏远的山区以及海上采油站中，无法获得稳定持续的电流，直接利用电加热器14进行加热可能无法获取传统的对稠油进行加热的方法所取得的效果。因此，通过在地面设置发电设备来自行对所述电加热器14进行供电，能够进一步地保障对储层层段18中的稠油进行电加热的进行。

[0032] 在一个实施方式中，所述发电设备包括风力发电设备3和太阳能发电设备4。

[0033] 风力发电设备3可以是风力涡轮机。风力涡轮机中包含有叶片。在空气经过叶片时，推动所述叶片，进而带动所述风力涡轮机进行转动，从而直接利用自然界中的风能来产生电力，环保有效地为电加热器14提供电力。

[0034] 太阳能发电设备4可以是太阳能电池板。太阳能电池板通过吸收太阳光，将太阳辐射通过光电效应或光化学效应直接或间接地转化为电能，也能够有效地利用自然资源来提供电力。

[0035] 所述风力发电设备3和太阳能发电设备4并不局限于上述示例中所描述的风力涡轮机和太阳能电池板，其他利用风力和太阳能进行发电的发电设备同样能够应用于本说明书实施例中，在此不再赘述。

[0036] 在上述实施方式中，还可以设置有风电互补系统7。所述风电互补系统7，连接所述风力发电设备3和所述太阳能发电设备4。所述风电互补系统7，用于在同时设置有太阳能发电设备4和风力发电设备3的情况下，对两者传输出的电流进行调整。例如，在有的区域，风力较大，但日照稀少，所述风电互补系统7可以将风力发电设备3传输出的电能的比例扩大；有的区域，风力较小，但日照时间长，所述风电互补系统7可以将太阳能发电设备4传输的电能的比例扩大。通过所述风电互补系统7，能够根据实际的应用场景对发电设备传输电能的比例进行调整，从而保证传输稳定的电力至所述电加热器14，确保加热稠油的顺利进行。

[0037] 在本实施例中，还可以使得电加热器14与电网2连接。所述电网2为外部提供的电流，例如可以是通过高压线路远程传输至此的电流。在一些区域中，直接利用自然资源进行发电可能无法取得较好的发电效果，为了保证电加热的进行，直接连接电网2能够保证电加热器14能够获取到持续有效的电流，确保开采工作的顺利进行。

[0038] 本实施例中还包含有供电设备。所述供电设备可以包括控电柜10和电缆11。

[0039] 所述控电柜10可以根据电加热器14对于电流的需求，向其提供电流，例如，当检测到稠油的加热效果不好，并不能对储层层段18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。

[0040] 所述电缆11用于连接供电设备和电加热器14，从而将供电设备输出的电流传输至井下的井筒16中提供给电加热器14，实现对稠油的加热。

[0041] 在图1对应的储层层段18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，还可以在所述井筒16中设置油管15。在储层层段18中的稠油被加热，具有较好的采收效益的情况下，可以在井筒16中下入油管15，从而实现对稠油的开采。在地面还可以设置与所述油管15连接的驴头1。驴头1通过自身的运动，将稠油从油管15中抽取至地面，实现对于储层层段18中的稠油的开采。

[0042] 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2，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：

[0043] S210：在储层层段安装套管以对钻取的油井进行固井。

[0044] 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。

[0045] 油井是为了开采所述目标区域中的稠油而钻取的井。所述石油井可以是水平井，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。在所述石油井是水平井的情况下，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。

[0046] 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。

[0047] 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。

[0048] S220：在所述套管中设置电加热器；所述电加热器，用于对储层中的稠油加热。

[0049] 在套管布置完毕后，可以将所述电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热能或电磁波的吸收，从而取得较好的加热效果。

[0050] 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。

[0051] S230：将发电设备产生的电能传输至所述电加热器。

[0052] 在本实施例中，所述电能可以有地面所设置的发电设备产生。所述发电设备，可以包括太阳能发电设备和风力发电设备。风力发电设备可以是风力涡轮机。风力涡轮机中包含有叶片。在空气经过叶片时，推动所述叶片，进而带动所述风力涡轮机进行转动，从而直接利用自然界中的风能来产生电力，环保有效地为电加热器提供电力。太阳能发电设备可以是太阳能电池板。太阳能电池板通过吸收太阳光，将太阳辐射通过光电效应或光化学效应直接或间接地转化为电能，也能够有效地利用自然资源来提供电力。

[0053] 通过设置发电设备，能够自行为电加热器提供相应的电能，保证了即使在一些偏远的山区或海上依然能够有效地对储层中的稠油进行加热，从而能够确保对于储层进行开采的顺利进行。

[0054] S240：基于套管中设置的油管对加热后的稠油进行开采。

[0055] 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，将稠油从井下中抽出完成开采。

[0056] 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，利用套管中设置的电加热器对储层中的稠油进行加热，储层中的稠油或包含有导电介质的压裂液被加热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，利用地面所设置的发电设备来产生电能实现对于电加热器的供电，既不会消耗过多资源，也不会对环境产生较大污染，因此，通过上述储层开采装置，能够环保有效地实现对于储层中的稠油的开采。

[0057] 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。

[0058] 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。

[0059] 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。

[0060] 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。

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