一种井下原位流体微波电加热器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种井下原位流体微波电加热器，包括微波发生器、上密封垫层、波导管、壳体、下密封垫层、温度传感器、压力传感器、高压高频导线、高屏蔽信号线和单向阀，微波发生器、上密封垫层、波导管、下密封垫层、温度传感器、压力传感器分别设置在壳体内部，高压高频导线和高屏蔽信号线分别连接在壳体上端，单向阀设置在壳体下端，本实用新型专利技术采用的是微波加热水在井下临界水的方式，将通入地下的水在目标层进行加热，井下高压环境下水可被加热到临界状态，使油页岩裂解产生油气，溶解到近临界水中，通过循环系统循环到地表，再进行分离就可得到油气产品，结构简单，使用时节约能源，开采效率高，降低了开采成本，提高了能源开采率。

【技术实现步骤摘要】
一种井下原位流体微波电加热器
本技术涉及油页岩领域，特别涉及一种井下原位流体微波电加热器。
技术介绍
目前世界上提出的各种油页岩原位开采方法的主要技术特征都是对油页岩进行地下原位加热，使干酪根裂解生成油气，加热技术有电阻加热、微波加热、射频加热、热空气加热、立体加热等，我国油页岩资源丰富，但是大多品位低、埋藏深，超过300m深的油页岩资源占有相当大的比例，目前有吉林大学TS-A技术和众诚集团的压裂空气燃烧技术进行了示范工程。专利CN101871339A公开一种地下原位提取油页岩中烃类化合物的方法中，向工作井内注入水和惰性气体水蒸汽，形成近临界水的微环境，页岩油被裂解成不同链长的有机化合物，形成油水混合物，油水混合物经生产井提升到地面，经油水分离系统获得烃类化合物，惰性气体和蒸汽使用地表加热系统加热，惰性气体和蒸汽的温度、压力临界状态在注入井底的过程中发生改变。专利CN103696747A公开一种油页岩原位提取页岩油气的方法中，向工作井内注入地表加热的氮气，预热目标油页岩地层，利用循环气体和油页岩地层中的有机质发生局部化学反应，化学强化加热油页岩地层，裂解干酪根生成油气产品，注入的氮气使用地表加热系统进行加热，热量向井底传输过程中存在巨大损失。专利CN103114831A公开一种油页岩油气资源原位开采方法中，通过在地面布置群井，采用压裂方式使群井连通，然后间隔轮换注热井与生产井，将400～700℃高温烃类气体沿注热井注入油页岩矿层，加热矿层使干酪根热解形成油气，并经低温气体或水携带沿生产井排到地面，蒸汽使用地表加热系统加热，蒸汽的温度、压力在注入井底的过程中降低，需要功率很大的地表加热系统才能满足原位开采技术要求。微波能作为一种新型的热源形式，简单原理是其交变电磁场的极化作用使材料内部的自由电荷重新排布及偶极子的反复调旋，从而产生强大的振动和摩擦，在这一微观过程中交变电磁场的能量转化为介质内的热能，导致介质温度升高，因此微波加热是介质材料自身损耗电磁场能量而发热。微波加热属于内加热不接触被加热物体，具有加热速度快、加热效率高，可显著节能、热惯性小、对化学反应具有催化作用等优点。微波能一个典型而成功的应用是对水进行加热，目前人们已经技术了各种各样的微波热水器，均采用了极性水分子直接吸收微波而自身发热的加热形式。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有油页岩开采过程中加热所存在的问题，而提供一种井下原位流体微波电加热器。一种井下原位流体微波电加热器，包括微波发生器、上密封垫层、波导管、壳体、下密封垫层、温度传感器、压力传感器、高压高频导线、高屏蔽信号线和单向阀，微波发生器、上密封垫层、波导管、下密封垫层、温度传感器、压力传感器分别设置在壳体内部，高压高频导线和高屏蔽信号线分别连接在壳体上端，单向阀设置在壳体下端，壳体内具有流体通道和温度传感器通道，温度传感器设置在温度传感器通道内，微波发生器和上密封垫层设置在波导管上端，下密封垫层、温度传感器和压力传感器分别设置在波导管下端，壳体的上部开设有上口，下部开设有下口；上密封垫层和下密封垫层将壳体内部分成三个区域，上密封垫层和下密封垫层之间为封隔区，上密封垫层上端为微波加热器，下密封垫层下端为加热区。微波发生区作用是产生微波并输送到波导管中，微波发生器产生微波，波导管传导产生的微波，壳体微波发生区段保护微波发生器不被外界环境侵蚀破坏，水冷系统是由流体通道的微波发生区段和壳体组成，低温流体与壳体微波发生区段发生热交换，带走微波发生器给壳体微波发生区段体的热量，进而起到冷却微波发生区作用；封隔区两个作用，一是将加热区和微波发生区分隔开，保留安全距离防止避免加热区的高温对微波发生去电路产生影响；二是分隔封隔区上下地层，防止下部水进去封隔器上部，主要包括封隔器、上密封垫层、下密封垫层、壳体封隔区段、流体通道封隔区段和波导管，封隔器作用是分隔密封封隔区上下地层，上密封垫层置于微波发生区和封隔区分界位置，作用是严格分隔微波发生区和封隔区，防止发生流体交换，还具有隔温作用，下密封垫层置于封隔区和加热区分界位置，作用是严格分隔封隔区和加热区，防止加热区热流体进入封隔区，防止加热区热量传导给封隔区；壳体封隔区段有足够力学强度保护封隔区水管和波导管；内部水管是往加热区输入待加流体，并起冷却不锈钢腔体作用；波导管是将微波发生区产生的微波输送到加热区内，波导管底部由陶瓷严格封闭，防止加热区水进入波导管损毁微波发生器。加热区是微波和待加热水混合加热水的区域，微波完全被流体吸收被加热，微波在壳体内被流体完全吸收；温度传感器和压力传感器实时测量加热区的温度和压力，高屏蔽导线将信号输送到PLC控制柜，用来反映加热情况和控制输出加热器功率；温度传感器通道是保护温度传感器，并传感器导线至于内；单向压力阀作用是防止加热器以外流体、污物进入加热区的腔体；井内管柱循环系统由注流体管柱、井口密封组成，注流体管柱用于间断性注入流体，井口密封为三通道井口需要穿过高压注水管柱、高屏蔽温度压力信号线和为微波发生器提供电力高压高频号导线。本技术的工作步骤如下：1)工作时，根据需要，钻数个水平井或者竖直井，将加热器和封隔器放入井内，封隔器在加热器下端，PLC控制柜和交流升压器设置在地面上并分别于加热器相连接，开动水泵，将常温流体沿注流体管柱输送到加热井中，从上口进入到加热器中，常温流体在加热器顶部分成4个小管路，首先冷却微波发生区腔体外壁，然后经过封隔区流入加热区内吸收微波被加热，对油页岩地层压裂，产生水平裂缝，使数个井的孔底连通；2)将微波井下加热器与注水管柱连接，并连接好高压高频导线，高屏蔽信号线连接一同下入其中一个井中，封隔器在加热器封隔区与上覆基岩地层之间进行密封，并对井口密封；3)开启加热器电源，380V高压电在高压升压器中升压到2100V左右，经倍压电路升到4200V左右，经高压导线输送到微波发生器，微波发生器产生微波，经波导管传送到加热区腔体内，被水完全吸收；4)加热区腔体内有温度传感器和压力传感器，温度和压力传感器实时测量加热区的温度和压力，高屏蔽信号线将信号输送到PLC控制柜，地面可观测到数据变化，根据数据调节加热器功率，控制加热的温度；5)加热器的加热区内，被加热的水压力高于腔体外围，热流体将从单向阀中流出加热器进入地层，与地层发生热交换，加热油页岩地层，裂解油页岩产生油气，通过另一个井随循环水流出地表。本技术的有益效果：本技术结构简单，使用方便，使用时节约能源，开采效率高，加热速度快、加热效率高，热惯性小，对化学反应具有催化作用，热量向井底传输过程中损失小，降低了开采成本，提高了能源开采率。附图说明图1为本技术的结构示意图。图2为本技术的a-a'剖面图。图3为本技术的b-b'剖面图。图4为本技术的c-c'剖面图。图5为本技术实施例1和实施例2开采技术原理图。图6为本技术实施例3开采技术原理图。图7为本技术实施例3开采技术原理图。具体实施方式请参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7所示，一种井下原位流体微波电加热器，包括微波发生器101、上密封垫层102、波导管103、壳体104、下密封垫层105、温度传感器106、压力传感器10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种井下原位流体微波电加热器，包括微波发生器(101)、上密封垫层(102)、波导管(103)、壳体(104)、下密封垫层(105)、温度传感器(106)、压力传感器(107)、高压高频导线(109)、高屏蔽信号线(110)和单向阀(112)，微波发生器(101)、上密封垫层(102)、波导管(103)、下密封垫层(105)、温度传感器(106)、压力传感器(107)分别设置在壳体(104)内部，高压高频导线(109)和高屏蔽信号线(110)分别连接在壳体(104)上端，单向阀(112)设置在壳体(104)下端，壳体(104)内具有流体通道(111)和温度传感器通道(108)，温度传感器(106)设置在温度传感器通道(108)内，微波发生器(101)和上密封垫层(102)设置在波导管(103)上端，下密封垫层(105)、温度传感器(106)和压力传感器(107)分别设置在波导管(103)下端，壳体(104)的上部开设有上口(1041)，下部开设有下口(1042)；上密封垫层(102)和下密封垫层(105)将壳体(104)内部分成三个区域，上密封垫层(102)和下密封垫层(105)之间为封隔区，上密封垫层(102)上端为微波加热器，下密封垫层(105)下端为加热区。...

【技术特征摘要】
1.一种井下原位流体微波电加热器，包括微波发生器(101)、上密封垫层(102)、波导管(103)、壳体(104)、下密封垫层(105)、温度传感器(106)、压力传感器(107)、高压高频导线(109)、高屏蔽信号线(110)和单向阀(112)，微波发生器(101)、上密封垫层(102)、波导管(103)、下密封垫层(105)、温度传感器(106)、压力传感器(107)分别设置在壳体(104)内部，高压高频导线(109)和高屏蔽信号线(110)分别连接在壳体(104)上端，单向阀(112)设置在壳体(104)下端，壳体(104)内具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭威，孙中瑾，孙友宏，李强，刘世畅，韩婧，李家晟，赵帅，周科，吕世东，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林,22