[发明专利]通过选择性能量吸收的重原油井下物理改良

说明书

技术领域

本发明一般地涉及使用电磁能量使重原油处在温和的热裂解条件下，从而降低油的粘性、倾点和比重，使其更容易开采和操纵。更具体地说，本发明涉及将电磁能量加在储层中的重油上，以便就地进行改良(upgrade)并有助于开采的方法。本发明还涉及将电磁能量就地加在重油上的系统。

背景技术

重原油在开采和生产方面存在一些问题。API重度低的原油和具有高倾点的原油在储层中和储层外都有生产问题。提取和精炼这种油比较困难和昂贵。特别是，泵送重原油或使它通过管路运送都很困难。

今天，使用各种方法去改善重原油的缺点。例如，石油工业通过使重原油与轻油和液体丙烷(proprane)气体混合，减少地面操纵的问题，使它们在管路和存储设施中容易操纵。但是，这个方法存在缺点，因为它对油的最初开采没有帮助，并且昂贵。

还可以使用称为“减粘裂化(visbreaking)”或温和热裂解的工艺来降低重原油的粘性。“减粘裂化”是提高重原油可泵送性能的一种石油精炼工艺。一般，它是通过在炉内加热重原油而完成的。该工艺的特征为温和的分解，形成焦炭量最少并且裂解的产物留在初始的原料中。结果得到的混合物的粘性，倾点和比重值比原来的油低。然而，就当前的应用来说，该减粘裂化工艺不能就地作用在油上。

本发明赋予了减粘裂化新的内容和新的目的，并提出了应用减粘裂化的改进方法。在本发明中，减粘裂化的实现是通过利用电磁能量加热重原油，而不是在炉内加热重原油。另外，本发明适用于就地处理石油。这种处理可以改良在储层中的油，有助于石油开采。

发明内容

本发明利用适当频率的电磁能量可选择性地对重油施加热能的能力来在整个给定体积的材料中精确控制裂解温度。重原油中的选择性电磁能量吸收提供分子水平的热能有效传递，从而确保在整个处理体积上精确地控制温度。这使得可以利用电磁能量优化减粘裂化工艺。

正确地选择频率和功率持续时间(power duration)可通过电磁能量吸收使重碳氢化合物快速裂解至所希望的任何程度。当达到所希望的裂解程度时，热油基质形成明显不同的一组电学特性，该电学特性可在“电磁减粘裂化工艺”(EVP)过程中在地面上测量，以保证在井下精确的温度和功率控制。

所提出的该EVP可提供有效的能量吸收和对重油热裂解的控制，以便就地进行改良。将低功率(几十千瓦)电磁能量施加在地层上以进行减粘裂化可以使重油温和地分解，使焦炭的形成最小化并且使裂解的产物留在初始的原料中。所得到的混合物的粘性、倾点和比重值比原来的油的低。

本发明具有若干有前景的应用。可以利用本发明改良重原油。本发明还可帮助从储层中开采重原油。另外，本发明可以用于更有效地从例如在美国西部存在的油页岩中开采碳氢化合物。

在本发明的一个实施例中，提供了一种用于在地下处理重原油的系统。该系统可以包括：土地中存在原油的区域中的井眼；设置在要处理的重原油附近的井眼内的电磁能量施加器；附接至该电磁能量施加器以将电磁能量提供给施加器的电缆；附接至该电缆、用于产生要供给所述施加器的电磁能量的电磁能量发生器；和穿过所述井眼的产品返回管线。该产品返回管线由位于电磁能量施加器附近的远端和位于或靠近地面的近端构成。油或其他产品可通过所述远端采出。

在本发明的另一个实施例中，提供了一种在地下处理重原油的方法。该方法包括下列步骤：将电磁能量施加器设置在重原油附近的井眼中；产生电磁能量；利用施加器将电磁能量施加在重原油上，以实现热裂解；以及，通过产品返回管线采出重原油。

虽然说明了多个实施例，但本领域技术人员仍可从下面的表示和说明本发明的实施例的详细说明中，了解本发明的其他实施例。在不背离本发明的精神和范围的条件下，可以对本发明在各个显而易见的方面做出改进。因此，附图和详细说明只是说明性的，不是限制性的。

附图说明

图1为单井眼辐射式施加器的透视图；

图2为施加器系统的一部分的近距离观察图(close up view)；

图3为单井眼施加器的另一构造的一部分的透视图；

图4为与施加器系统一起使用的井口的透视图；

图5表示从将电磁能量施加在油页岩的大油分子上的实验中得出的吸收数据的示例。

具体实施方式

可以使用各种不同形式的井下电磁结构将电磁能量就地施加在重原油上。任何具体应用中所适用的结构取决于各种因素，包括深度、热的均匀性以及不饱和碳氢化合物的产生和焦化程度的最小化。