[发明专利]用于烃类生产油管内的加热器缆线

说明书

技术领域

本发明涉及适用于暴露于高压的页岩型井和具有最终或永久淹没的环形空间的井，或两者的组合之内的烃类生产油管内的加热器缆线，此种缆线也适用于垂直或定向井，无压力和干燥的环形井，以及在一定范围的变量中具有高操作弹性的其它生产系统。所述加热器缆线的目的是用以预防以及／或者清除烃类生产井的油管中因为像是石蜡和氢氧化合物等物质累积所引起的障碍，并且降低让石油钻探变得困难的油的高黏度，当所述油和缆线在低于极限的温度并暴露于高压，例如高于1000磅每平方英寸（pounds per square inch，简写为psi），甚至超过10,000psi的压力下，会特别有用。

背景技术

石油储量最大的石油为重型或高黏度型石油，在这类的油的组合物中，通常有高含量的高分子量烃（或低等级API）。此外，在流体中也可能含有石蜡(paraffin)，在低温下会形成固体，往往会阻碍油管。一般来说，这些问题不同时发生，因为当石油是轻的且具有低黏度时，并不难开采，但它通常包含石蜡，石蜡容易产生固体沉淀阻碍油管。当石油是重的，它通常不含有石蜡，但这类油的黏度曲线会产生一个问题。在这种情况下，不会有沉淀的固体成分，但是从黏度曲线来看，低温时使油的黏度显著增加到非常接近凝固，虽然没有达到临界点，但油的黏度增加意味着必须以非常低的流速开采，以便不损坏设备，它可能会导致抽取过程被中断，即使没有造成故障，也会变得很难或不太可能开采。

已知烃类温度和黏度之间有反向的关系。实际上，当温度下降，其黏度会增加，直到变成膏状与达到近乎固态为止。如果比较地球最深的地区和最接近地表之间的温度，可以观察到数值随着深度越浅降得越多。也就是，越接近表面的温度越低，因此当石油从地质层开采上来时，当它越接近地表，温度会越来越低。总括来说，对某些类型的油来说，温度降低意味着要克服黏度增加所产生的压力。冷却所增加的黏度会产生很大的反压，可能会导致井的生产停止，或因为人为压力而造成泵损坏。即使在后者的情况，随着时间演进，生产量也会降低，或者无法生产。

在具有高含量的石蜡的井中，沉淀物会阻塞井，使其无法有效地开采。

在天然气井中，坚硬结构的氢氧化物也会如同石蜡一般阻塞开采的油管。

在上述这些情形中，针对温度下降的问题，解决方案是避免每个井的温度降到适当限制之下。

此外，值得一提的是，页岩型烃类的储备，在稍早之前还无法开采，也算是全球石油储量的一部分。随着技术的进步，现在已经成为商业上可行的，具有相当大的潜力。值得一提的是，开采这类新井的技术提升，除了上文提到的温度问题是所有油井都会遇到的，另外还有一些新的变量，像是压力，因为现有的缆线不耐高压操作。举例来说，页岩型井大多是在高压下开采，而且通常在安装过程中或甚至在操作期间，安装加热器缆线的区域会承受非常高的压力下，因此有必要开发特别的设计来永久地抵抗压力。即使是使用封隔器(packer)，开采的损失和维持定位所需的高压也并非过去常见。

对于安装了加热器缆线的区段来说，通常也会被非常高密度的溶液淹没，而阻塞了井，在后续的操作中，液体往往也会留在那个位置上，在开采部分或所有的石油时，石油也会沿着所述区段上升，这意味着加热器缆线必须承受高的压力和被淹没在具有化学侵蚀性的流体中，这也是本发明所欲改善的对象。

针对此一主题，一些先前技术的文件概述如下：

ES8700534一案是关于用以加热围绕探勘井的区域的程序和缆线。所使用的缆线是利用线圈导入，因此具有弹性的，因此不会固定在探勘油管(drilling tubing)上形成固定的安装系统。

WO92/08036一案是关于特殊的加热器缆线，其加热效果是通过其核心与其表面的套子之一的短路达到加热效果。在此案中并没有提到不同的架设和安装方法。

WO01/27437与RU2182959同一案是关于将加热器缆线加入探勘油管的装置或设备。本案是关于包含一滑轮的装置，以及将缆线引进生产油管或移除缆线的设备，其目的在于引进或移除缆线，而非构成一固定安装的加热系统。

WO00/11317一案是关于包括光纤导体的加热器缆线。光纤可测量井的温度，因此也可通过温差侦测流体的存在。

US6142707一案是关于一种油管内含油管的加热系统，在外部和内部油管间会有电流产生。