[发明专利]提高采油率的电磁加热处理

说明书

技术领域

本发明的电磁加热处理的方法和设备涉及压裂地下岩层，以接触油藏并使用射频(“RF”，)能量加热地下地质岩层，从而有助于从这些油藏中产油。具体地，本发明涉及使用RF能量的方法，以便于从通过岩石层与其他油层分隔开的油层产油。

背景技术

沥青质矿、含油砂岩、焦油砂和稠油中通常被发现砂或粘土和粘稠原油的天然混合物。最近，由于世界油藏的损耗，油价更高，并且需求增加，已经努力开采和精炼这些类型的油矿作为石油资源的替代品。然而，因为沥青质矿、含油砂岩、油页岩、焦油砂和稠油的粘度极高，开采标准原油中使用的钻采和提炼方法通常是不适用的。因而，沥青质矿、含油砂岩、油页岩、焦油砂和稠油通常通过露天开采提取，或者使用现场技术从而借助在井中注入蒸汽或者溶剂使得粘度降低以能够对物质进行泵送。然而在任一种途径下，从这些油藏开采的物质可能是粘稠的、固体或者半固体形式，不容易在正常的油管温度下流动，使其难以输送到市场且将其加工成为汽油、柴油燃料和其他产品花费较大。通常要在油砂中加入热水和苛生钠(NaOH)来使物质便于运输，这会形成可以通过管道送入提炼工厂的浆料，在工厂里对其进行搅拌，且从上部将原生沥青油沫撇开。此外，通常对物质进行热处理，从而将含油砂岩、油页岩、焦油砂或稠油分离为更为粘稠的沥青原油，并对沥青原油进行蒸馏、裂解或精炼为可用的石油产品。

蒸汽常常被用于提供这种热量，其被称为蒸汽辅助重力泄油系统或者SAGD系统。也可以采用电加热。加热沥青质矿、含油砂岩、焦油砂和稠油的这些传统方法具有多种缺点。比如，传统方法通常会使用大量水，也需要大量的能量。此外，使用传统方法，已经难以获得均匀和快速的加热，这限制了沥青质矿、油页岩、含油砂岩、焦油砂和稠油的成功处理。SAGD系统在以下情况中也许不实用：(1)盖层不足以用来容纳蒸汽的情况；(2)在永久冻土地区；或(3)蒸汽可能会流失到漏失带的情况。启动流体运动以使得蒸汽对流需要传导加热，而传导加热较慢且不可靠，这样SAGD井可能不会启动。出于环境原因和效率/成本原因都需要减少或者取消用于处理沥青质矿、油页岩、含油砂岩、焦油砂和稠油的水的数量，并提供有效且环保的加热方法，这适于沥青、油页岩、含油砂岩、焦油砂和稠油的开发后处理。加热和处理可现场进行，或者露天采油藏之后在其他位置进行。

加热沥青时，RF加热可提供很多克服上述方法中问题的优点。RF能量可以针对目标，并减少或者取消很多其他方法中所用的很大的用水量。不像蒸汽，RF加热不需要对流来传递热量。因此，启动是可靠的。

在先的地下地层中稠油RF加热所用的天线通常是偶极天线。美国专利4140179和4508168公开了在先偶极天线定位在地下稠油油藏中以加热那些油藏。偶极天线阵列也已经被用于加热地下地层。美国专利4196329公开了成组的偶极天线，它们被逐步排出从而加热地下地层。

为了从含在页岩中的油原产出气体和页岩油的目的，RF能量已经被用于加热油页岩。美国专利4193451公开了将油页岩的主体置于交替电场形式的RF中，该电场具有100千赫到100兆赫范围内的频率，从而在油页岩中形成油原的可控加热。这种加热可在油页岩中产生裂缝，然而，美国专利4485869公开了那些裂缝是不需要的，且其教导了相对较慢地加热油页岩从而产生相对较少的油页岩裂缝。

地下渗透在含油砂岩地层中经常是不足够的，很大程度上是因为地层中存在岩石层。通常由页岩组成，当使用传统的处理方法时，比如SAGD系统之时，这些岩层会阻碍烃从含油地层中产生。这样的分离的区域在阿萨巴斯卡油砂中是很大的问题。地下地层中的页岩是多孔岩石，其通常含有内部水分，且以内部薄层为特征。在非油砂地层处理中，岩石层有的时候使用水力压裂、化学物质或者爆破来断裂。然而，断裂岩石层的这些方法不太适于从含油砂岩中采油，因为，它们分别需要现场的水资源而现场可能却没有，它们需要危险且昂贵的化学物质，或者在这些油藏中的薄的含油矿可能被用于断裂地层中存在的岩石层的爆炸物损害。

发明内容

在一个实施方式中，提供一种使用RF能量以便于从烃层开采烃的方法，在烃层中烃被岩石层从RF能量中分隔开来，该方法包括操作将RF能量发射到烃层，烃层由在天线之上并靠近天线的含有烃的第一烃部分、位于第一烃部分之上的含有烃的第二烃部分以及位于第一烃部分和第二烃部分之间的岩石层组成。RF能量加热第一和第二烃部分，并借助加热岩石层中的水从而产生使岩石断裂的蒸汽而在岩石中形成裂缝。第二烃部分中的加热过的烃流经岩石层中的裂缝，并与自第一烃部分中的烃一起被采收。