限定流体通道的传输线段耦合器及相关方法技术

本发明专利技术涉及限定流体通道的传输线段耦合器及相关方法。提供一种用于将第一和第二同轴传输线段耦合在一起的传输线段耦合器，每个传输线段包括内管状导体和围绕其的外管状导体以及其间的电介质。该耦合器装置包括：外管状轴承体，定位在第一和第二同轴传输线段的内管状导体的相邻开口末端内；以及内管状轴承体，配置为在所述外管状轴承体内可滑动地移动以与之限定线性轴承。所述内管状轴承体被配置为限定与所述第一同轴传输线段和第二同轴传输线段的内管状导体的相邻开口末端连通的流体通道。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及。提供一种用于将第一和第二同轴传输线段耦合在一起的传输线段耦合器，每个传输线段包括内管状导体和围绕其的外管状导体以及其间的电介质。该耦合器装置包括：外管状轴承体，定位在第一和第二同轴传输线段的内管状导体的相邻开口末端内；以及内管状轴承体，配置为在所述外管状轴承体内可滑动地移动以与之限定线性轴承。所述内管状轴承体被配置为限定与所述第一同轴传输线段和第二同轴传输线段的内管状导体的相邻开口末端连通的流体通道。【专利说明】
本专利技术涉及碳氢化合物资源回收领域，更特别地，涉及利用RF加热的碳氢化合物资源回收。
技术介绍
全世界的能量消耗总地来说在增加，并且传统的碳氢化合物资源正在被消耗。为了试图满足需求，可能需要利用非传统资源。例如，诸如重油之类的非常黏稠的碳氢化合物资源可能陷在焦油砂中，它们的黏稠性质导致无法进行传统的油井生产。估计在这种焦油砂地层中可找到数万亿桶的油储备。在一些实例中，目前经由露天开采来提取这些焦油砂沉积物。对更深沉积物的原地提取的另一种方法被称为蒸汽辅助重力泄油(Steam-Assisted Gravity Drainage,SAGD)。在储层温度下重油是不动的，因此油通常被加热以减小其黏度并且使油流可动。在SAGD中，注入井和生产井的对被形成为在地表中横向延伸。每对注入/生产井包括下方生产井和上方注入井。注入/生产井通常位于下盖层与上盖层之间的地层的产油层中。上方注入井通常用于注入蒸汽，并且下方生产井收集流出地层的经加热的原油或浙青，以及来自注入蒸汽的凝结的任何水。注入的蒸汽形成在地层中垂直和水平扩张的蒸汽腔。来自蒸汽的热量减小了重原油或浙青的黏度，这使得其可以向下流入下方生产井中，在那里其被收集和回收。蒸汽和气体由于其较低的密度而上升，使得蒸汽在下方生产井处不被生产，并且疏水控制被用于实现相同的效果。诸如甲烷、二氧化碳和硫化氢之类的气体例如可倾向于在蒸汽腔中上升并且填充油留下的空隙空间，从而限定蒸汽上方的绝缘层。油和水流通过重力驱动排泄进入下方生产井中。在大约储层压力下操作注入和生产井可解决不利地影响高压蒸汽过程的不稳定性问题。SAGD在适当的储层中可产生可高达地质储量(OOIP)的70%到80%的平滑均匀的产量。SAGD过程可能对页岩薄层和其他垂直屏障相对敏感，因为随着岩石被加热，不均匀热膨胀引起其中的断裂，从而使得蒸汽和流体可以流过。SAGD的效率可能是较老的蒸汽吞吐(cyclic steam stimulation, CSS)过程的两倍。世界上的许多国家具有大量油砂沉积物，包括美国、俄罗斯和中东的各个国家。油砂可代表世界总石油资源的三分之二那么多，其中例如在加拿大阿萨巴斯卡油砂中有至少1.7万亿桶。当前，只有加拿大有大规模的商业油砂产业，虽然在委内瑞拉也生产少量来自油砂的油。因为油砂产量的增加，加拿大已成为美国的石油和成品油的最大单一供应者。油砂现在是加拿大石油生产的几乎一半的来源，虽然由于2008年经济低迷，关于新项目的工作已被推迟，而委内瑞拉的产量在近年来已在下滑。在其他国家还没有大量从油砂生产石油。Banerjee等人的美国已公布专利申请N0.2010/0078163公开了一种碳氢化合物回收过程，其中提供了三个井，即用于注入水的最上方井、用于将微波引入储层中的中间井和用于生产的最下方井。微波发生器生成微波，这些微波通过一系列波导被引导到中间井上方的区域中。微波的频率处于基本上等于水的谐振频率的频率，从而水被加热。顺着这些思路，Dreher Jr.等人的美国已公布申请N0.2010/0294489公开了使用微波来提供加热。活化剂在地表下方被注入并被微波加热，并且活化剂随后对生产井中的重油加热。Wheeler等人的美国已公布申请N0.2010/0294489公开了类似的方法。Kasevich的美国专利N0.7，441，597公开了使用射频发生器来向位于油/气生产井的水平部分上方的RF井的水平部分施加RF能量。油的黏度由于RF能量而减小，这使得油由于重力而排出。通过油/气生产井回收油。不幸的是，例如由于失败的取油而引起的利用SAGD提取油的长生产时间可导致大量热量损失到邻近的土壤、蒸汽的过度消耗和回收的高成本。通常还使用大量水资源来利用SAGD回收油，这影响了环境。有限的水资源也可限制油回收。SAGD例如在永久冻土区域中也不是可用的过程。另外，尽管存在利用RF能量来提供加热的系统，但这种系统可由于RF源、传输线和/或天线之间的阻抗失配而效率低下。这些失配随着地层加热的增大而变得尤其严重。另外，这种应用可要求高功率水平，高功率水平可导致相对较高的传输线温度，而相对较高的传输线温度可导致传输失败。这也可导致热膨胀问题，因为不同的材料可不同地膨胀，这可使得难以维持电气互连和流体互连。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是为碳氢化合物资源回收系统和相关方法提供RF加热的增强操作特性。这些和其他目的、特征和优点由一种传输线段耦合器提供，该传输线段耦合器用于将第一同轴传输线段和第二同轴传输线段稱合在一起，该第一同轴传输线段和第二同轴传输线段的每一个包括内管状导体和围绕该内管状导体的外管状导体以及其间的电介质。该耦合器包括:外管状轴承体，定位在第一同轴传输线段和第二同轴传输线段的内管状导体的相邻开口末端内；以及内管状轴承体，被配置为在外管状轴承体内可滑动地移动以与之限定线性轴承。内管状轴承体被配置为限定与第一同轴传输线段和第二同轴传输线段的内管状导体的相邻开口端连通的流体通道。因此，该传输线段耦合器有利地为传输线段提供了机械、电气和流体耦合，同时也适应了由于增大的操作温度引起的材料膨胀，例如在用于碳氢化合物资源回收的地层加热应用中。更具体而言，内管状轴承体可包括从外管状轴承向外延伸的相对的第一末端和第二末端，以及在相对的第一末端和第二末端之间延伸的中间部分。内管状轴承体的中间部分可具有大于外管状轴承体的长度以定义线状轴承行程限制。传输线段耦合器还可包括承载在第一末端和第二末端的每一个上的相应的密封环。另外，第一末端和中间部分可以螺纹连接方式耦合在一起。另外，第一末端可被配置为被可滑动地接收在第一同轴传输线段的管状内导体的开口末端内，并且第二末端可被配置为固定到第二同轴传输线段的管状内导体的开口末端。传输线段稱合器还可包括承载在外管状轴承体的每一末端上的相应的导电弹簧，该导电弹簧被配置为咬合第一同轴传输线段和第二同轴传输线段的相应内管状导体的相应开口末端。更具体而言，外管状轴承体可对于每个导电弹簧在其外表面上具有相应的环状弹簧接收沟道。传输线段耦合器还可包括在第一同轴传输线段和第二同轴传输线段的相邻管状外导体之间限定的接头内的用于外管状轴承体的电介质支撑件。此外，电介质支撑件可以有至少一个流体通道穿过它。作为示例，外管状体可包括黄铜，并且内管状体可包括铜。一种用于加热有钻井孔在其中延伸的地层中的碳氢化合物资源的相关装置包括:RF天线，被配置为定位在钻井孔内；RF源；以及传输线，被配置为定位在钻井孔中并且耦合在RF天线与RF源之间。传输线包括多个传输线片段。每个传输线片段包括:第一同轴传输线段和第二同轴传输线段，其中每一个包括内管状导体和围绕该内管状导体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传输线段耦合器，用于将第一和第二同轴传输线段耦合在一起，第一和第二同轴传输线段每个包括内管状导体和围绕内管状导体的外管状导体以及在它们之间的电介质，所述装置包括：外管状轴承体，位于第一和第二同轴传输线段的内管状导体的相邻开口末端内；以及内管状轴承体，配置为在所述外管状轴承体内可滑动地移动以与其定义线性轴承，所述内管状轴承体配置为定义与第一和第二同轴传输线段的内管状导体的相邻开口末端连通的流体通道。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：T·迪特莫，M·汉，R·和维特，B·怀特，
申请(专利权)人：哈里公司，
类型：发明
国别省市：美国;US