用于改善重油采收率的射频系统的管式保护技术方案

本发明专利技术涉及用于便于碳氢化合物的提取的系统，特别是对提取系统的管状保护，该提取系统借助于具有模式转换器的同轴阵列的天线，在原位使用RF加热高粘度碳氢化合物。

Tubular protection of radio frequency system for improving heavy oil recovery

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于改善重油采收率的射频系统的管式保护
本专利技术涉及用于有助于碳氢化合物的提取的系统，特别是对提取系统的管状保护，该提取系统借助于包括模式转换器的同轴阵列的天线，在原位使用RF加热高粘度碳氢化合物。已知技术同一申请人的国际专利申请WO2016/024197公开了一种系统，包括：-适于产生电磁信号的射频发生器；同轴传输线，该同轴传输线连接到发生器并适于沿着排泄管传输信号，该同轴线包括由介电材料层隔开的外部导体和内部导体；-至少一个模式转换器，该模式转换器沿着同轴传输线定位，其中这至少一个模式转换器使排泄管内的同轴传输线中断，并且这至少一个模式转换器包括第一导体和第二导体，转换器的第一导体提供在转换器上游的传输线的外部导体和转换器下游的传输线的外部导体之间的电连接，并且模式转换器的第二导体提供在模式转换器上游的传输线的内部导体和转换器下游的传输线的内部导体之间的电连接，-这至少一个模式转换器适于在存在沿着同轴传输线的RF信号的情况下，提供在沿着同轴传输线的信号的传播的差分模式的干扰，并且感应出在同轴传输线的外部导体中的电流，以及感应出周围区域中的电磁场，该电磁场使储层内部的碳氢化合物升温。根据优选实施例，系统包括沿着排泄管内部的同轴传输线分布的多个模式转换器。在优选实施例中，多个模式转换器包括沿着同轴传输线路以有规律的间隔放置的模式转换器的阵列。在本说明书中，术语“干扰”是指每个模式转换器通过干扰差分传播模式，辐射沿着同轴线传播的一部分RF功率，导致辐射沿着模式转换器阵列分布。模式转换器可具有电容类型或电感类型，或者甚至是这两种类型的组合。电感类型转换器凭借至少一个电感元件引起差分传播模式的信号沿同轴传输线分布。电容转换器凭借至少一个电容元件，使沿同轴传输线的差分传播模式的信号受到干扰。该系统可以将RF辐射分布在水平、垂直或倾斜油井的长度很长的排泄管上。该系统使得可能有效增加井的生产率，以用于回收高粘度碳氢化合物(特别是重油)，通过该能力，均匀地加热储层，缓和沿着排泄管的整个长度的温度。使用相当长的天线来将RF用于在现场应用，如果在井的运行期间暴露于会损害电绝缘从而导致系统恶化的生产流体以及热循环和压力循环中，会随着时间的推移而产生严重的可靠性问题。本专利技术的范围本专利技术涉及的解决方案旨在至少部分克服已知技术的缺点。专利技术的总体描述根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于加热在包括至少一个排泄管的储层中的高粘度碳氢化合物的系统，该系统包括：-连接到能够产生电磁信号的射频发生器的天线，该天线包括：同轴传输线，该同轴传输线连接到发生器并能够沿着排泄管传输信号；至少一个模式转换器，这至少一个模式转换器在排泄管内沿着同轴传输线定位，其中这至少一个模式转换器使同轴传输线中断；这至少一个模式转换器能够在沿同轴传输线存在RF信号时引起沿同轴传输线传播的信号的差分模式的干扰，并在周围区域感应出电磁场，该电磁场引起储层中的碳氢化合物升温；-由对电磁波透明的材料制成的管状覆盖物，管状护套包含天线。优选地，在管状护套和天线之间的空间填充有介电流体。介电流体优选地包括热膨胀系数小于0.001L/℃的介电油。优选地，管状护套由刚性材料(例如玻璃纤维)制成。在本专利技术的优选实施例中，管状护套包括容积补偿器，一旦介电流体由于温度升高而膨胀，该容积补偿器能够吸收更大体积的介电流体。该容积补偿器可以包括圆柱形室，该圆柱形室放置在管状护套的末端，并且通过关闭装置与管状护套分离，该关闭装置被布置成当介电场的压力升高时打开。可选地，容积补偿器包括可变容积的一部分，该可变容积被布置成由于介电流体的压力增加而增加容积。在后一种情况下，可变容积部分可以优选包括伸缩室。在一个实施例中，可变容积部分通过关闭装置与管状护套分离，关闭装置被布置成随着介电流体压力的增加而打开。在上述两种解决方案中，关闭装置优选包括隔膜，该隔膜具有对应于预定压力阈值的断点，旨在当介电流体达到所确定的压力阈值时，该隔膜破裂。通过防止与井液接触，本专利技术涉及的系统因此防止了天线电绝缘的可能问题，显著改善了可靠性。本专利技术涉及的系统能够在高度侵蚀性的环境中运行，并且当设置有容积补偿器时，能够将透热重油的膨胀限制于其内部。通过本专利技术实现的优点之一是能够保护天线免受生产流体影响，特别是当天线相当长(例如长于400米)并且因此随着时间的推移暴露于与系统可靠性相关的更高风险时。附图简述现在将参考一组图以便于描述本专利技术的一些优选实施例：图1示出了包含轴向定位天线的装置，容积补偿器附接到该天线。图2显示了用于长度小于400米的天线的装置，其上附接有圆柱形容积补偿器。图3显示了用于长度大于400米的天线的装置，其上附接有三级伸缩补偿器。优选实施例的详细描述本专利技术涉及的系统包括对来自天线的RF发射透明的材料(例如玻璃纤维)制成的管，其包含轴向布置的天线。根据本专利技术的优选实施例，容积补偿器附接在其端部。适用于管状护套的其他材料可以是对电磁波透明的材料，并且具有使它们能够安装在井中的机械性能。当天线运行时，介电流体(例如，具有低热膨胀系数的介电油)暴露于温度升高，结果体积增大。为此，该系统配备有容积补偿器，其能够包含膨胀油的体积，同时考虑到尺寸限制，使其能够下降到油井下方并在生产区运行。根据本专利技术的优选实施例，容积补偿器最初凭借隔膜(例如爆破片)与玻璃纤维管隔离，该隔膜在容积补偿器下降到井下方时防止介电油进入补偿器。根据一个可能的实施例，当系统的流体压力超过预定阈值时，爆破片打开。此时，介电油的膨胀被包含在容积补偿器内。如同一申请人的国际专利申请WO2016/024197中所述，RF技术可以方便地应用于例如长达1000米长的水平井中。在这些条件下，用管状护套(诸如本专利技术所述的管状护套)覆盖天线是特别有利的。这种护套的功能主要是将天线和模式转换器与周围环境(包括流体(油、甲烷气体和水))隔离，随着时间的推移，这些流体会渗透到电气元件内并导致短路。包含在放置天线的管子中的介电油具有使在天线容器内部和外部(井)之间的压力平衡的功能，在外部，由于生产动态，压力会显著变化。油与膨胀室和任何相应的活塞一起使得保持容器内部和外部压力之间的平衡成为可能，因此即使射频系统被关闭，介电油正在冷却，外部压力升高，内部压力降低，也可以防止生产流体进入容器内部。根据本专利技术的优选实施例，在天线和管状护套之间的空间填充有具有绝缘特性的流体，以便防止天线和模式转换器之间的短路。根据优选实施例，这种流体是具有低热膨胀系数的介电油。作为替代，只要成功地提供了适合于射频系统在运行时产生的温差的膨胀室，就可以使用任何介电流体。当天线运行时，会产生大量热量，这导致介电流体膨胀。这种膨胀显然导致了体积的增加，因此必须对其加以补偿。换句话说，有必要提供可变容积(或者使容器内的容量更好)，能够容纳增加的介电流体体积。根据特别适用于天线长度不超过400m的情况的本专利技术的优选实施例，在管状护套的末端提供固定的圆柱形空间。作为替代，特别是对于长度超过400m的天线，提供了伸缩式容积补偿器，该补偿器的附加容量随着受加热的介电流体的体积变化而变化，使得内部压力和外部压力总是平衡的。为了以相应的保护来操作安装天线，根据本专利技术优选实施例的一种解决方案包括将容器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于加热在包括至少一个排泄管的储层中的高粘度碳氢化合物的系统，所述系统包括：天线，所述天线连接到能够产生电磁信号的射频发生器，所述天线包括：同轴传输线，所述同轴传输线连接到所述发生器并能够沿着所述排泄管传输信号；至少一个模式转换器，所述至少一个模式转换器沿着所述同轴传输线定位于所述排泄管内部，其中，所述至少一个模式转换器使所述同轴传输线中断；所述至少一个模式转换器能够在沿着所述同轴传输线存在RF信号时，以所述信号沿着所述同轴传输线传播的差模干扰的方式产生干扰，并且在周围空间中感应电磁场，所述电磁场导致所述储层内的所述碳氢化合物被加热；由对电磁波透明的材料制成的管状护套，所述管状护套包含所述天线并且填充有介电流体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.02 IT 1020160001224881.一种用于加热在包括至少一个排泄管的储层中的高粘度碳氢化合物的系统，所述系统包括：天线，所述天线连接到能够产生电磁信号的射频发生器，所述天线包括：同轴传输线，所述同轴传输线连接到所述发生器并能够沿着所述排泄管传输信号；至少一个模式转换器，所述至少一个模式转换器沿着所述同轴传输线定位于所述排泄管内部，其中，所述至少一个模式转换器使所述同轴传输线中断；所述至少一个模式转换器能够在沿着所述同轴传输线存在RF信号时，以所述信号沿着所述同轴传输线传播的差模干扰的方式产生干扰，并且在周围空间中感应电磁场，所述电磁场导致所述储层内的所述碳氢化合物被加热；由对电磁波透明的材料制成的管状护套，所述管状护套包含所述天线并且填充有介电流体。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述管状护套填充有介电流体。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述介电流体包括热膨胀系数小于0.001L/℃的介电油。4.根据前述权利要求中任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞巴斯蒂亚诺·伯拉法托，A·马里亚尔迪，D·迪伦佐，
申请(专利权)人：埃尼股份公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT