一种用于加热具有在其中延伸的井眼的地下地层中的烃源的系统，其可以包括：射频(RF)天线，所述射频天线构造成定位在井眼内；射频源；冷却流体源；和传输线，所述传输线联接在射频天线和射频源之间。多个环状扼流圈芯部可以围绕传输线，并且套筒可以围绕环状扼流圈芯部并且限定了用于环状扼流圈芯部的冷却流体路径而且与冷却流体源流体连通。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及烃源回收的领域，并且更加具体地涉及使用RF加热的烃源回收。
技术介绍
世界各地的能源消耗总体呈增长趋势，并且正在消耗传统的烃源。为了满足需求， 理想的是开发非常规能源。例如，高粘烃源（诸如重油）可以被捕获在焦油砂中，在所述焦 油砂处，高粘烃源的粘稠特性不允许实施常规油井开采。评估得出，在这种焦油砂地层中可 以发现数亿桶石油储量。 在一些情况中，当前经由露天开采提取这些焦油砂沉积物。另一种现场提取更深 沉积物的方法已知为蒸汽帮助重力泄油（SAGD)。重油在储层温度条件下不能移动，并且因 此通常加热石油，以减小其粘度并且使得石油可以流动。在SAGD中，在地中形成侧向延伸 的多对注采井。每对注/采井均包括下出油井和上注井。注/采井通常位于下伏岩层和表 土层之间的地下地层的生产层中。 上注井通常用于注入蒸汽，而下出油井收集连同因注入蒸汽的凝结产生的水一起 流出地层的加热的原油或者沥青。注入的蒸汽形成蒸汽室，所述蒸汽室在地层中竖直以及 水平膨胀。来自蒸汽的热量减小了重原油或者沥青的粘度，这允许所述重原油或者沥青向 下流入到下出油井中，在所述下出油井处收集以及回收所述重原油或者沥青。蒸汽和气体 因它们的低密度而上升，从而不会在下出油井处产生蒸汽，并且使用凝汽阀控制来达到相 同的结果。气体（诸如甲烷、二氧化碳和硫化氢）例如在蒸汽室中倾于上升，并且填充了由 限定蒸汽上方的隔热层的石油留下的空隙空间。石油和水流因重力驱动而被排入到下出油 井中。 在大约储层压力条件下操作注采井可能导致产生不稳定性问题，从而对高压蒸汽 处理产生负面影响。SAGD可以实现平滑均匀的产量，所述产量在适当的储层中能够高到原 始石油地质储量的70 %至80%。SAGD处理对页岩薄层和其它竖直障碍物相对敏感，这是 因为当加热岩石时，不同的热膨胀导致在岩石中产生裂隙，从而允许蒸汽和流体流动通过。 SAGD的效率可以为旧式周期注蒸汽（CSS)工艺的两倍。 世界上许多国家均具有大量油砂沉积物，包括美国、俄罗斯和中东的多个国家。油 砂可以代表世界总石油储量的2/3,其中，例如至少1. 7亿桶处于加拿大亚达巴斯卡河的油 砂中。目前，虽然委内瑞拉也从油砂中开采少量的原油，但是仅仅在加拿大具有大规模的商 业油砂工业。因为日益增加的油砂生产，所以加拿大开始成为美国的最大的石油以及其制 品的单一供应商。尽管由于2008年经济低迷对新工程项目不得已延期，同时委内瑞拉的石 油产量近年来也逐渐下滑，但是现在油砂仍占占加拿大石油产量的几乎一半。在其它国家 还没有以显著较高的水平从油砂中开采石油。 Banerjee等人名下的美国公开专利申请No. 2010/0078163公开了一种烃回收处 理，据此设置了三口井，即，用于注入水的最上方的井、用于将微波引入到储层中的中间井 和用于生产的最下方的井。微波发生器产生微波，所述微波通过一系列波导管进入到中间 井上方区域中。微波的频率为基本等于水的共振频率的频率，使得水被加热。 沿着这些管路，Dreher，Jr等人名下的美国公开申请No. 2010/0294489公开了使 用微波来提供热量。将激活剂注入到地表下方并且通过微波加热，随后激活剂加热出油井 中的重油。Wheeler等人名下的美国公开申请No. 2010/0294489公开了类似的方法。Kasevich名下的美国专利No. 7, 441，597公开了使用射频发生器将RF能量施加到 位于油气生产井的水平部分上方的RF井的水平部分。由于RF能量减小了石油的粘度，这 导致石油因重力被排出。通过油气生产井回收石油。 不幸地，使用SAGD长时间生产抽取石油（例如因启动失败）可能导致热量大量 损耗到相邻的土层，过度消耗蒸汽以及造成回收成本较高。重要的水资源通常也用于使用 SAGD回收石油，这对环境造成影响。有限的水资源还可能限制石油回收。SAGD例如在永久 冻土区域是不可行的工艺。 而且，除了利用RF能量提供加热的现有系统之外，这种系统还可能因RF源、传输 线和/或天线之间的阻抗失配而效率低下，从而导致例如共模电流干扰。这些错配随着逐 渐加大对地层的加热而变得尤为突出。而且，这种应用可能需要高功率级，这导致相对较高 的传输线温度，所述相对较高的传输线温度可能致使出现传输故障。
技术实现思路
用于加热具有在其中延伸的井眼的地下地层中的烃源的系统可以包括：射频 (RF)天线，所述射频天线构造成定位在井眼中；RF源；冷却流体源；和连接在RF天线和RF源之间的传输线。多个环状扼流圈芯部可以围绕传输线，并且套筒可以围绕多个环状扼流 圈芯部并且限定了用于多个环状扼流圈芯部且与冷却流体源流体连通的冷却流体路径。 更加特别地，在一些实施例中，管件可以围绕传输线，并且多个环状扼流圈芯部可 以围绕管件。而且，传输线可以包括共轴传输线，所述共轴传输线也与冷却流体流体源流体 连通。这种系统还可以包括多块挡板，每块所述挡板均与相邻的一对环状扼流圈间隔开，以 便进一步限定冷却流体路径。举例说明，每块挡板均可以包括环状介电体，所述介电体具有 穿过其中的至少一个冷却流体开口。冷却流体开口中的至少一些可以位于相邻的环状扼流 圈的径向外部，并且冷却流体开口中的至少一些可以位于相邻的环状扼流圈的径向内部。 多个环状扼流圈芯部可以包括第一组环状扼流圈芯部，每个环状扼流圈芯部均具 有第一宽度；以及第二组环状扼流圈芯部，每个环状扼流圈芯部与第一宽度不同的第二宽 度。另外，多个环状扼流圈芯部可以包括：第一组，所述第一组具有位于相应的相邻环状扼 流圈之间的第一间隔；和第二组，所述第二组具有位于相应的相邻环状扼流圈芯部之间的 第二间隔，所述第二间隔与第一间隔不同。举例说明，这些套筒可以包括介电材料，并且多 个环状扼流圈芯部各个均可以包括纳米晶体磁材料。 还提供了与RF天线相联的相关扼流圈组件，所述RF天线定位在地下地层中的井 眼内，以便加热烃源。扼流圈组件可以包括：待联接在RF天线和RF源之间的传输线；多个 环状扼流圈芯部，所述多个环状扼流圈芯部围绕传输线；和套筒，所述套筒围绕多个环状扼 流圈芯部并且限定了用于多个环状扼流圈芯部的冷却流体路径，以便连接成与冷却流体源 流体连通。 相关方法用于加热具有在其中延伸的井眼的地下地层中的烃源。这种方法可以包 括：将多个环状扼流圈芯部定位成围绕传输线；和将套筒定位成围绕多个扼流圈芯部；以 及限定用于多个环状扼流圈芯部的冷却流体路径。这种方法还可以包括将RF天线和传输 线定位在井眼内，使得传输线与RF天线相联。而且，冷却流体回路可以联接成与冷却流体 源流体连通，并且可以使用RF源将RF信号施加到传输线。【附图说明】 图1是根据示例性实施例的包括共模扼流圈组件的用于加热烃源的系统的示意 图；图2是图1的系统的传输线和附属管件沿着线A-A获得的剖视图；图3是图1的包括另一个示例共模扼流圈组件的系统的传输线组件的替代实施例 的不意图；图4是图3的具有位于共模扼流圈段之间的带有螺栓的凸缘连接件的共模扼流圈 组件的透视图； 图5是图4的扼流圈组件的第一共模扼流圈段的截面透视图； 图6是图4的扼流圈组件的第二共模扼流圈段的截面透视图； 图7是示出针对图4的共模扼流圈组件的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种与射频(RF)天线相联的扼流圈组件，所述扼流圈组件被定位在地下地层中的井眼内以加热烃源，所述扼流圈组件包括：传输线，所述传输线被联接在射频天线和射频源之间；多个环状扼流圈芯部，所述多个环状扼流圈芯部围绕所述传输线；和套筒，所述套筒围绕所述多个环状扼流圈芯部，并且限定了用于所述多个环状扼流圈芯部的冷却流体路径，以便连接成与冷却流体源流体连通。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：B·怀特，R·和维特，M·汉，V·希布纳，M·特劳特曼，J·E·怀特，
申请(专利权)人：哈里公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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