利用微波产生蒸汽进行石油开采的方法

摘要

本发明利用微波产生蒸汽进行石油开采的方法，将大功率微波通过钻杆内管传输到油井底部的蒸汽发生器，用于对高压水加热，形成高温、高压蒸汽，喷射到油层中。其有益效果在于：本发明提供的利用微波产生蒸汽进行石油开采的方法，将大功率微波通过钻杆内管传输到油井底部的蒸汽发生器，用于对高压水加热，形成高温、高压蒸汽，喷射到油层中；由于微波束在金属管道中传输能量损耗很小，直接在底部油层附近产生蒸汽，有效避免长途传输蒸汽的巨大能耗，也无需对整个井道进行隔热保温，降低开采成本。

说明书

技术领域

本发明涉及石油开采工艺与设备，特别涉及利用微波产生蒸汽进行石油开采的方法。

背景技术

稠油与页岩油开采过程中，向油层注入高温、高压蒸汽是稠油热采的主要工艺之一。但目前热采工艺所需的蒸汽均由大型锅炉在地面生产，再通过管道注入几百、几千米的井下油层。其优点是井道底部不需要安装特别的装置；但缺点是不仅传输过程中的能量损耗很大，而且由于整个井道需要保温隔热，使得成本大幅加大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用微波产生蒸汽进行石油开采的方法，将大功率微波通过钻杆内管传输到油井底部的蒸汽发生器，用于对高压水加热，形成高温、高压蒸汽，喷射到油层中；由于微波束在金属管道中传输能量损耗很小，直接在底部油层附近产生蒸汽，有效避免长途传输蒸汽的巨大能耗，也无需对整个井道进行隔热保温，降低开采成本。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明的利用微波产生蒸汽进行石油开采的方法，包括以下步骤：A、在地面与油井底部之间设置金属水管或表面包覆有金属层的非金属水管；B、将蒸汽发生器安装在油井底部，并将微波发生器产生的微波束传输至油井底部的蒸汽发生器内；C、在钻杆的底部安装可以换向的单向阀；D、将所述单向阀的导向朝下，通过所述金属水管或表面包覆有金属层的非金属水管向蒸汽发生器内喷水，水经过蒸汽发生器的水汽通道时，被微波发生器产生的微波束加热形成蒸汽；蒸汽通过蒸汽发生器的输出口喷向油层；E、待高温蒸汽作用油层后，取出蒸汽发生器；F、单向阀换向，使单向阀的导向朝上，进行采油作业。

优选地，所述微波发生器产生的微波束经钻杆的内部传输到油井底部。

优选地，所述蒸汽发生器采用耐高温高压的陶瓷或玻璃制成。

优选地，所述蒸汽发生器的内部设有螺旋形蒸汽通道，且螺距逐渐增大。

优选地，所述蒸汽发生器包括加热段和汽化段，加热段为紧贴钻杆内壁的陶瓷夹管，陶瓷夹管包括陶瓷套管以及嵌设在陶瓷套管内的陶瓷管，陶瓷管的外壁设有盘旋的凹槽，凹槽与陶瓷套管的内壁形成盘旋通道。

优选地，所述陶瓷管的上部内径大于下部内径。

优选地，所述汽化段为安装在陶瓷夹管下部的竹状陶瓷管，竹状陶瓷管包括陶瓷隔板，陶瓷隔板将竹状陶瓷管分成长度逐渐增大的若干节，陶瓷隔板上偏离竹状陶瓷管轴线设有通孔，且相邻陶瓷板上的通孔位置不同。

优选地，所述金属水管或包覆有金属层的非金属水管内设有减压阀，调节蒸汽发生器的入口水压，产生高温高压蒸汽。

优选地，钻杆的底部设有可以换向的单向阀，使用蒸汽加热油层时，单向阀导向地底，高温蒸汽通过单向阀喷向油层，采油时，取出蒸汽发生器，单向阀换向，使单向阀导向地面。

本发明的有益效果在于：

其一、本发明提供一种利用微波产生蒸汽进行石油开采的方法，将大功率微波通过钻杆内管传输到油井底部的蒸汽发生器，用于对高压水加热，形成高温、高压蒸汽，喷射到油层中；由于微波束在金属管道中传输能量损耗很小，直接在底部油层附近产生蒸汽，有效避免长途传输蒸汽的巨大能耗，也无需对整个井道进行隔热保温，降低开采成本。

其二、本发明提供一种利用微波产生蒸汽进行石油开采的方法，其所利用的蒸汽发生器设置了螺旋蒸汽通道，延长蒸汽路径，提高蒸汽形成的效率。

其三、本发明提供一种利用微波产生蒸汽进行石油开采的方法，利用减压阀，控制油井底部的水压，形成高压水，经微波发生器的微波束加热后，形成高温蒸汽，一方面充分利用水自身的压强形成高压水，另一方面，通过逐级减压获得所需的水压，便于控制，节约能源。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述：

实施例一

本发明揭示的一种利用微波产生蒸汽进行石油开采的方法，包括以下步骤：A、在地面与油井底部之间设置金属水管或表面包覆有金属层的非金属水管；B、将蒸汽发生器安装在油井底部，并将微波发生器产生的微波束传输至油井底部的蒸汽发生器内；C、在钻杆的底部安装可以换向的单向阀；D、将所述单向阀的导向朝下，通过所述金属水管或表面包覆有金属层的非金属水管向蒸汽发生器内喷水，水经过蒸汽发生器的水汽通道时，被微波发生器产生的微波束加热形成蒸汽；蒸汽通过蒸汽发生器的输出口喷向油层；E、待高温蒸汽作用油层后，取出蒸汽发生器；F、单向阀换向，使单向阀的导向朝上，进行采油作业。钻杆底部安装可以换向的单向阀，使用蒸汽加热油层时，单向阀导向地底，高温蒸汽通过单向阀喷向油层，采油时，取出蒸汽发生器，单向阀换向，使单向阀导向地面，充分利用钻杆内部的管道实现输送微波以及用于抽取油气。

进一步地，上述微波发生器产生的微波束经钻杆的内部传输到油井底部，微波束在钻杆内传输时，能量损耗小，直接对蒸汽发生器内的水进行加热，产生高温蒸汽，这种方式降低传统蒸汽传输过程中的损耗，提高能源利用率。

进一步地，上述蒸汽发生器的内部设有螺旋形蒸汽通道，且螺距逐渐增大，以延长受热路径，保障蒸汽发生器中的水有足够时间形成蒸汽，螺旋形蒸汽通道的螺距逐渐增大，为蒸汽提供了必要的膨胀空间。

实施例二

与实施例一不同之处在于：上述蒸汽发生器包括加热段和汽化段，加热段为紧贴钻杆内壁的陶瓷夹管，陶瓷夹管包括陶瓷套管以及嵌设在陶瓷套管内的陶瓷管，陶瓷管的外壁设有盘旋的凹槽，凹槽与陶瓷套管的内壁形成盘旋通道，本实施例中，陶瓷管的上部内径大于下部内径，汽化段为安装在陶瓷夹管下部的竹状陶瓷管，竹状陶瓷管包括陶瓷隔板，陶瓷隔板将竹状陶瓷管分成长度逐渐增大的若干节，陶瓷隔板上偏离竹状陶瓷管轴线设有通孔，且相邻陶瓷板上的通孔位置不同，加大水汽在竹状陶瓷管内的传输路径，使水充分受热成为蒸汽。

上述实施例中，蒸汽发生器采用耐高温高压的陶瓷或玻璃制成，使安装在油井底部的是蒸汽发生器耐高温高压，保障稳定的性能，而且这样采用该类材料对微波发生器产生的微波束影响甚微，提高微波能量的利用率；金属水管或包覆有金属层的非金属水管内设有减压阀，调节蒸汽发生器的入口水压，产生高温高压蒸汽，由于水的沸点与压力成正比，压力越大，沸点也越高，根据不同的蒸汽温度要求，调节蒸汽发生器入口处的水压，使微波加热高压水，产生相应的高温高压蒸汽；例如在1.5MPa的压力下，水的沸点为200℃，其转变的蒸汽也为200℃。

以上所描述的仅为本发明的较佳实施例，上述具体实施例不是对本发明的限制。在本发明的技术思想范畴内，可以出现各种变形及修改，凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的润饰、修改或等同替换，均属于本发明所保护的范围。