[发明专利]一种井下原位流体微波电加热方法及其微波电加热器

说明书

本发明公开了一种井下原位流体微波电加热方法及其微波电加热器，本发明采用的是微波加热水在井下临界水的方式，将通入地下的水在目标层进行加热，井下高压环境下水可被加热到临界状态，使油页岩裂解产生油气，溶解到近临界水中，通过循环系统循环到地表，再进行分离就可得到油气产品，本发明方法简单，节约能源，开采效率高，加热速度快、加热效率高，热惯性小，对化学反应具有催化作用，热量向井底传输过程中损失小，降低了开采成本，提高了能源开采率。

技术领域

本发明涉及油页岩领域，特别涉及一种井下原位流体微波电加热方法及其微波电加热器。

背景技术

目前世界上提出的各种油页岩原位开采方法的主要技术特征都是对油页岩进行地下原位加热，使干酪根裂解生成油气，加热技术有电阻加热、微波加热、射频加热、热空气加热、立体加热等，我国油页岩资源丰富，但是大多品位低、埋藏深，超过300m深的油页岩资源占有相当大的比例，目前有吉林大学TS-A技术和众诚集团的压裂空气燃烧技术进行了示范工程。

专利CN101871339A公开一种地下原位提取油页岩中烃类化合物的方法中，向工作井内注入水和惰性气体水蒸汽，形成近临界水的微环境，页岩油被裂解成不同链长的有机化合物，形成油水混合物，油水混合物经生产井提升到地面，经油水分离系统获得烃类化合物，惰性气体和蒸汽使用地表加热系统加热，惰性气体和蒸汽的温度、压力临界状态在注入井底的过程中发生改变。

专利CN103696747A公开一种油页岩原位提取页岩油气的方法中，向工作井内注入地表加热的氮气，预热目标油页岩地层，利用循环气体和油页岩地层中的有机质发生局部化学反应，化学强化加热油页岩地层，裂解干酪根生成油气产品，注入的氮气使用地表加热系统进行加热，热量向井底传输过程中存在巨大损失。

专利CN103114831A公开一种油页岩油气资源原位开采方法中，通过在地面布置群井，采用压裂方式使群井连通，然后间隔轮换注热井与生产井，将400～700℃高温烃类气体沿注热井注入油页岩矿层，加热矿层使干酪根热解形成油气，并经低温气体或水携带沿生产井排到地面，蒸汽使用地表加热系统加热，蒸汽的温度、压力在注入井底的过程中降低，需要功率很大的地表加热系统才能满足原位开采技术要求。

微波能作为一种新型的热源形式，简单原理是其交变电磁场的极化作用使材料内部的自由电荷重新排布及偶极子的反复调旋，从而产生强大的振动和摩擦，在这一微观过程中交变电磁场的能量转化为介质内的热能，导致介质温度升高，因此微波加热是介质材料自身损耗电磁场能量而发热。微波加热属于内加热不接触被加热物体，具有加热速度快、加热效率高，可显著节能、热惯性小、对化学反应具有催化作用等优点。

微波能一个典型而成功的应用是对水进行加热，目前人们已经发明了各种各样的微波热水器，均采用了极性水分子直接吸收微波而自身发热的加热形式。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有油页岩开采过程中加热所存在的问题，而提供一种井下原位流体微波电加热方法及其微波电加热器。

本发明包括地下原位微波加热器系统和井内管柱循环系统，地下原位微波加热器系统包括控制系统和井下微波加热器；

控制系统包括PLC控制装置、交流升压器和相应的连接线缆；

PLC装置是由PLC控制柜、井下温度传感器、压力传感器组成，井下温度压力传感器实时监测加热区的温度和压力，信号经高屏蔽信号线反馈给PLC控制柜，PLC控制柜通过控制交流升压器和注入泵的启停，完成对井内加热温度的控制和压力控制；

交流升压器将380V工业电压升压到2100V，经升压器内置倍压电路升压到4200V左右，经高压高频导线输入到井中加热器微波发生器；