[发明专利]一种用于地下矿产原位开发的井下复合加热器

说明书

一种用于地下矿产原位开发的井下复合加热器，属于非常规油气资源的井下加热开采领域，包括气体注入管、电缆、电缆仓、电加热棒、折流板、加热器上管体、加热器下管体和多孔泡沫铝，气体注入管上开设有第一出气口，折流板上开设有折流板通气孔，加热器上管体的底部开设有第二出气口，加热器下管体的底部开设第三出气口，第一出气口、电加热棒、折流板、上加热器管体、折流板通气孔及第二出气口共同组成电加热部分。加热器下管体、负载催化剂铂、铑、钯的多孔泡沫铝和第三出气口构成燃烧加热部分，本发明将电加热与燃烧加热两种功能集成到一套加热器的功能中，能够满足油页岩、稠油、致密油及天然气水合物等不同类型非常规油气资源的开采需求。

技术领域

本发明涉及一种用于地下矿产原位开发的井下复合加热器，适用于油页岩、稠油、致密油及天然气水合物等非常规油气资源的井下加热开采。

背景技术

油页岩、稠油、致密油及天然气水合物等非常规油气资源是重要的战略资源，世界各国都大力开展相关研究，以期能够在非常规油气资源开采领域实现突破。通过井下原位加热的方式实现油页岩、稠油、致密油及天然气水合物等非常规油气资源的开采被认为是最有效的方法，因此研发高效率、多功能的井下加热器成为实现非常规油气资源开采的关键。

目前井下加热器的加热方式主要有两种，一种是电加热，首先在地表通过增压机向井底的加热器通入气体，然后加热器内的电加热棒将注入的气体加热，最后高温的气体被注入到地层中，加热地层。这种加热方式的优点是能够根据不同的工程需求，向地层中注入不同种类的气体，能够满足更广泛的工程需求。但是，由于加热棒的寿命有限最多为3000小时，因此不能保证长时间的加热，故障率高，无法满足长期加热地层的需求。另一种是燃烧加热，首先在地表通过增压机分别向井底的加热器通入燃烧气和助燃气，两种气体在加热器的燃烧室内燃烧形成高温尾气，注入到地层中，加热地层；燃烧气和助燃气的点燃方式分为三种，分别为明火点燃、高温点燃即使两种气体达到燃点使其燃烧及催化剂点燃，其中催化剂点燃是采用泡沫铝涂覆铂和铑作为催化剂，在有催化剂存在的条件下，氢气和氧气能够在常温状态下被点燃，然后降低氢气浓度使加热器温度达到450℃～500℃时通入甲烷气，燃烧形成高温尾气，注入地层，由于催化剂点燃方式简单而被普遍采用。燃烧加热的优点是能够实现长时间加热，故障率低，能够满足长期加热地层的需求。但是，由于燃烧气主要为烃类气体，助燃气主要为空气或氧气；因此，燃烧产生的高温尾气的主要成分为高温水蒸气和二氧化碳；由于非常规油气资源的物性不同，针对不同的地层性质，需要选用不同的注入气体；以油页岩为例，油页岩热采过程中需要发生化学反应，不同种类的气体会影响油页岩内部有机质的裂解行为，并且会影响产物组成，因此需要根据地层性质选择注入气体；采用燃烧加热的方式只能向地层中通入高温水蒸气和二氧化碳，不能适用于更广泛的地层；因此，应用范围较窄，无法满足不同种类非常规油气资源的开采要求。

综上所述，现有的两种加热器的加热方式不能完全满足非常规油气资源的开采需求；因此，如何设计一种加热器既能向地层中通入高温尾气，也能加热其他类型的注入气体，满足油页岩、稠油、致密油及天然气水合物等不同类型非常规油气资源的开采需求是目前急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，提供一种用于地下矿产原位开发的井下复合加热器，通过设计一种新型的井下加热器，将电加热与燃烧加热两种功能集成到一套加热器的功能中，满足更广泛的非常规油气资源开采需求。