專利名稱：一種微波稠油降粘實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于模擬微波在地層中微波對(duì)稠油的降粘過程，從而評(píng)價(jià)微波降粘效果的微波稠油降粘實(shí)驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
稠油亦稱重質(zhì)原油或高粘原油，隨著較輕原油資源的逐漸減少，不得不開始開采一些較難開采的重質(zhì)油，因此在世界石油產(chǎn)量中重質(zhì)油的份額正在逐步的增大，近年來，我國也在加速稠油的開發(fā)，目前稠油產(chǎn)量已占到全國石油年產(chǎn)量的十分之一左右。稠油的黏度高、流動(dòng)性差成為制約稠油開采和集輸?shù)闹饕獑栴}，稠油的黏度對(duì)溫度的敏感性使得加熱成為稠油開采和集輸?shù)闹饕椒?，但由于稠油的?dǎo)熱性差，常規(guī)以傳導(dǎo)為主要傳熱方式的加熱方法往往效率低、速度慢。我國稠油油田開采稠油的主要方式為 蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)替技術(shù)，對(duì)于蒸汽吞吐而言，蒸汽注入地層冷卻變成水，在采油中不能將水全部排出，將部分水留在地層中再次注入水蒸氣，除地層散熱外，不得不加熱這些地層水，使蒸汽熱量用于稠油加熱的有效利用率降低，這樣僅僅只是幾個(gè)循環(huán)，注入的蒸汽就已經(jīng)很難達(dá)到熱采油層的效果了，另外由于沿注入管線的熱損耗，使得注入蒸汽注入地層的干度大大降低，因此在一般的情況下，蒸汽吞吐僅適用于埋深不超過1200m的稠油油藏的開發(fā)，蒸汽驅(qū)除要求蒸汽的干度高外，還要求地層的孔隙度好、連通性好，且注入井和采油井距離較小，由于注蒸汽開采工藝存在局限性，從而使我國目前的稠油采收率最高只能到 30%左右。在二十世紀(jì)五十年代，人們開始將微波能應(yīng)用于石油工業(yè)領(lǐng)域，微波是頻率大約在300 MHz-300 GHz、波長(zhǎng)在100 cm—1 mm范圍內(nèi)的電磁波。微波作用于介電材料時(shí)會(huì)產(chǎn)生兩種效應(yīng)熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)，熱效應(yīng)是由于微波會(huì)對(duì)介電材料產(chǎn)生電了或原了極化、 界面及偶極轉(zhuǎn)向極化，造成介質(zhì)損耗從而將損耗能轉(zhuǎn)變成熱能，因微波作用是介質(zhì)內(nèi)外部同時(shí)吸收微波能量，是一種體加熱，這也區(qū)別于傳統(tǒng)意義上由外及單傳熱的加熱方式。在微波開采稠油的過程中，將微波能量輻射到油層中，微波在油層中傳播時(shí)，由于巖石骨架對(duì)微波的損耗較小，大部分能量被最靠近微波源處油層巖石孔隙中的油和束縛水吸收，油溫和水溫升高，油的黏度降低，在一定情況下，油中的氣體和輕烴揮發(fā)出來，由于束縛水對(duì)微波的吸收遠(yuǎn)比稠油大，束縛水很快蒸發(fā)，增加了地層的壓力，便于稠油的開采，隨著這部分被加熱的稠油的開采，這一加熱區(qū)域的介電損耗逐漸減小，微波的集膚深度增加，微波能逐漸向更遠(yuǎn)的地層傳播；而非熱效應(yīng)是在微波作用下，反應(yīng)體系在低溫狀態(tài)下的產(chǎn)率或反應(yīng)速度等同或優(yōu)于常規(guī)加熱狀態(tài)，稠油是準(zhǔn)塑性流型的流體，在微波作用下會(huì)發(fā)生非熱效應(yīng)化學(xué)裂解反應(yīng)。原因是微波對(duì)稠油輻射后，在一定的條件下，能引起微波化學(xué)意義上的化學(xué)變化，高頻微波給極性膠質(zhì)浙青質(zhì)分子提供了一個(gè)額外的轉(zhuǎn)動(dòng)矩，使其作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，目微波的頻率接近分子的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率，使處于微波場(chǎng)中的烴類大分子發(fā)生共振產(chǎn)生剪應(yīng)力，該剪應(yīng)力會(huì)使發(fā)生分了鍵斷裂，使大分子烴鏈斷裂成小分子烴鏈，引起化學(xué)分子結(jié)構(gòu)的變化，從而使得稠油中膠質(zhì)浙青質(zhì)含量減小，降低稠油粘度，改善了稠油流動(dòng)性，且稠油粘度在低溫下不
3反彈，微波加熱稠油具有效率高、速度快的特點(diǎn)，更重要的是微波加熱處理改變了稠油的化學(xué)組分，不可逆地改善了稠油的流變性。目前，實(shí)驗(yàn)室微波稠油降粘過程的實(shí)驗(yàn)裝置很少，且大部分都不能都進(jìn)行高溫高壓的地層模擬實(shí)驗(yàn)，為了更好的研究微波稠油降粘過程中熱效應(yīng)對(duì)稠油降粘的影響，為微波稠油開采現(xiàn)場(chǎng)提供科學(xué)的依據(jù)和必要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，迫切需要一種能夠準(zhǔn)確模擬在地層條件下微波對(duì)稠油降粘的作用的實(shí)驗(yàn)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為模擬在地層條件下微波對(duì)稠油降粘的過程，通過改變微波頻率、功率、作用時(shí)間等因素評(píng)價(jià)微波熱效應(yīng)效果，優(yōu)選經(jīng)濟(jì)可行的方案，為微波稠油開采現(xiàn)場(chǎng)提供科學(xué)的依據(jù)和必要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，特提供一種微波稠油降粘實(shí)驗(yàn)裝置。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明解決此技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是一種微波稠油降粘實(shí)驗(yàn)裝置，由微波發(fā)射單元、模擬地層高壓實(shí)驗(yàn)倉兩大部分構(gòu)成，其主要構(gòu)思是微波發(fā)射單元主要包括相互電連接的頻率可調(diào)磁控管，變壓器、電容、高壓二極管、微波導(dǎo)管及其它部件，變壓器、高壓二極管和電容器將民用電從220V提升到3，000V以上，通過導(dǎo)線將高壓電送往磁控管，磁控管產(chǎn)生微波，微波由天線送出，經(jīng)由微波導(dǎo)管透過耐高溫、高壓藍(lán)寶石玻璃進(jìn)入模擬地層高壓實(shí)驗(yàn)倉；模擬地層高壓實(shí)驗(yàn)倉主要由耐高溫高壓釜體、高壓容器0 型密封圈、藍(lán)寶石玻璃窗、容器后蓋構(gòu)成密封系統(tǒng)，加熱套用于給耐高溫高壓釜體加熱模擬地層溫度、硅橡膠吸波筒內(nèi)置于耐高溫高壓釜體內(nèi)側(cè)用于吸收微波，防止微波反射對(duì)實(shí)驗(yàn)造成誤差、壓力傳感器、溫度傳感器完成對(duì)實(shí)驗(yàn)倉內(nèi)溫度壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，尾部針式截止閥為加壓氣體入口。一種微波稠油降粘實(shí)驗(yàn)裝置，由微波發(fā)射單元、模擬地層高壓實(shí)驗(yàn)倉兩部分組成， 其結(jié)構(gòu)特征是微波發(fā)射單元是將變壓器、高壓二極管、電容器和頻率可調(diào)磁控管依次用導(dǎo)線串聯(lián)電連接，頻率可調(diào)磁控管天線連接波導(dǎo)管，波導(dǎo)管出口連接環(huán)形固定螺母接口，環(huán)形固定螺母在前端旋緊固定耐高溫高壓藍(lán)寶石玻璃，耐高溫高壓藍(lán)寶石玻璃后端由第二高壓容器0型密封圈及耐高溫高壓釜體前端擋板密封，整個(gè)微波發(fā)射單元安裝有微波發(fā)射單元金屬外罩固定；模擬地層高壓實(shí)驗(yàn)倉實(shí)在耐高溫高壓釜體外側(cè)包裹加熱套，耐高溫高壓釜體內(nèi)側(cè)放置半徑略小的硅橡膠吸波筒，在耐高溫高壓釜體前端裝有前端針式截止閥、尾部裝有尾部針式截止閥，耐高溫高壓釜體上端等距離分布9個(gè)溫度傳感器，下端裝有1個(gè)壓力傳感器，9個(gè)溫度傳感器和一個(gè)壓力傳感器分別用信號(hào)線與電腦相聯(lián)接；耐高溫高壓釜體下部安有支承架固定，耐高溫高壓釜體尾部由第一高壓容器0型密封圈與容器后蓋密封，容器后蓋上安裝尾部針式截止閥，硅橡膠吸波筒內(nèi)腔為實(shí)驗(yàn)倉。本發(fā)明裝置的工作過程是將裝置容器后蓋朝上側(cè)放在地上，卸下容器后蓋，將稠油按比例混合細(xì)沙后裝入實(shí)驗(yàn)倉內(nèi)用細(xì)木棍搗實(shí)，直至裝滿整個(gè)實(shí)驗(yàn)倉，旋緊容器后蓋， 將裝置水平放置在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，關(guān)閉前端針式截止閥、打開尾部針式截止閥緩慢注入高壓N2, 同時(shí)密切注意通過壓力傳感器測(cè)得的壓力讀數(shù)，待壓力達(dá)到實(shí)驗(yàn)地層壓力后停止注入，關(guān)閉尾部針式截止閥，打開加熱開關(guān)，加熱到實(shí)驗(yàn)地層溫度，觀察壓力變化，通過開關(guān)尾部針式截止閥始終保持實(shí)驗(yàn)地層壓力；打開微波發(fā)射單元開關(guān)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各溫度傳感器變化值， 通過改變微波頻率、功率、作用時(shí)間等因素評(píng)價(jià)熱效應(yīng)效果。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是(1)能夠準(zhǔn)確模擬在高溫、高壓的地層條件下微波對(duì)稠油降粘的過程；(2)能夠方便的改變微波頻率、功率、作用時(shí)間等變量；(3)經(jīng)濟(jì)實(shí)用、操作簡(jiǎn)單。


圖1為本發(fā)明一種微波稠油降粘實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖中1、變壓器，2、高壓二極管，3、電容，4、頻率可調(diào)磁控管，5、波導(dǎo)管，6、支承架，7、壓力傳感器，8、加熱套，9、耐高溫高壓釜體，10、硅橡膠吸波筒，11、第一高壓容器0型密封圈， 12、容器后蓋，13、尾部針式截止閥，14、微波發(fā)射單元金屬外罩，15、環(huán)形固定螺母，16、耐高溫高壓藍(lán)寶石玻璃，17、前端針式截止閥，18、溫度傳感器a，19、溫度傳感器b，20、溫度傳感器c，21、溫度傳感器d，22、溫度傳感器e，23、溫度傳感器f，Μ、溫度傳感器g，25、溫度傳感器h，沈、溫度傳感器i，27、第二高壓容器0型密封圈，28、耐高溫高壓釜體前端擋板，四、試驗(yàn)倉。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。一種微波稠油降粘實(shí)驗(yàn)裝置，其結(jié)構(gòu)特征是變壓器1、高壓二極管2、電容器3和頻率可調(diào)磁控管4用導(dǎo)線串聯(lián)電連接，頻率可調(diào)磁控管4的天線連接波導(dǎo)管5，波導(dǎo)管5的出口連接環(huán)形固定螺母15接口，環(huán)形固定螺母15在前端旋緊固定耐高溫高壓藍(lán)寶石玻璃 16，耐高溫高壓藍(lán)寶石玻璃16后端由第二高壓容器0型密封圈27及耐高溫高壓釜體前端擋板觀密封；耐高溫高壓釜體9外側(cè)包裹加熱套8，耐高溫高壓釜體9內(nèi)側(cè)設(shè)置半徑略小的硅橡膠吸波筒10，在耐高溫高壓釜體9前端裝有前端針式截止閥17、尾部裝有尾部針式截止閥13，耐高溫高壓釜體9上端等距離安裝9個(gè)溫度傳感器18-26，下端裝有1個(gè)壓力傳感器7，溫度傳感器18-26、壓力傳感器7分別與電腦相聯(lián)，耐高溫高壓釜體9下部由支承架 6支承固定，耐高溫高壓釜體9尾部由第一高壓容器0型密封圈11與容器后蓋12密封，容器后蓋12上安裝尾部針式截止閥13。實(shí)驗(yàn)時(shí)，將裝置容器后蓋12朝上側(cè)放在地上，卸下容器后蓋12，將稠油按比例混合細(xì)沙后裝入實(shí)驗(yàn)倉四內(nèi)用細(xì)木棍搗實(shí)，直至裝滿整個(gè)實(shí)驗(yàn)倉四，旋緊容器后蓋12，以支承架6為底面，將裝置水平放置在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，關(guān)閉前端針式截止閥17、打開尾部針式截止閥 13緩慢注入高壓隊(duì)，同時(shí)密切注意通過壓力傳感器7測(cè)得的壓力讀數(shù)，待壓力達(dá)到實(shí)驗(yàn)地層壓力后停止注入，關(guān)閉尾部針式截止閥13，打開加熱開關(guān)，加熱到實(shí)驗(yàn)地層溫度，觀察壓力變化，通過開關(guān)尾部針式截止閥13始終保持實(shí)驗(yàn)地層壓力；打開微波發(fā)射單元開關(guān)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各溫度傳感器1816變化值，通過改變微波頻率、功率、作用時(shí)間等因素評(píng)價(jià)熱效應(yīng)效果。
權(quán)利要求
1. 一種微波稠油降粘實(shí)驗(yàn)裝置，由微波發(fā)射單元、模擬地層高壓實(shí)驗(yàn)倉兩大部分組成， 其特征是微波發(fā)射單元是將變壓器(1)、高壓二極管(2)、電容器(3)和頻率可調(diào)磁控管 (4)依次用導(dǎo)線串聯(lián)電連接，頻率可調(diào)磁控管(4)天線連接波導(dǎo)管(5)，波導(dǎo)管(5)的出口連接環(huán)形固定螺母(15)接口，環(huán)形固定螺母(15)在前端旋緊固定耐高溫高壓藍(lán)寶石玻璃 (16)，耐高溫高壓藍(lán)寶石玻璃(16)后端由第二高壓容器0型密封圈(27)及耐高溫高壓釜體前端擋板(28)密封，整個(gè)微波發(fā)射單元安裝有微波發(fā)射單元金屬外罩(14)固定；模擬地層高壓實(shí)驗(yàn)倉是在耐高溫高壓釜體(9 )外側(cè)包裹加熱套(8 )，耐高溫高壓釜體(9 )內(nèi)側(cè)放置半徑略小的硅橡膠吸波筒(10)，在耐高溫高壓釜體(9)前端裝有前端針式截止閥(17)、耐高溫高壓釜體(9 )的尾部裝有尾部針式截止閥(13 )，耐高溫高壓釜體(9 )上端等距離分布9個(gè)溫度傳感器，即溫度傳感器a (18)、溫度傳感器b (19)、溫度傳感器c (20)、溫度傳感器d (21)、溫度傳感器e (22)、溫度傳感器f (23)、溫度傳感器g (M)、溫度傳感器h (25)、溫度傳感器i ( )，耐高溫高壓釜體(9)下端安裝有1個(gè)壓力傳感器(7)，9個(gè)溫度傳感器和一個(gè)壓力傳感器分別用信號(hào)線與電腦相聯(lián)接；耐高溫高壓釜體(9)下部安有支承架(6)固定，耐高溫高壓釜體(9)尾部安裝有第一高壓容器0型密封圈(11)與容器后蓋(12)密封， 容器后蓋(12)上安裝尾部針式截止閥(13)，硅橡膠吸波筒(10)內(nèi)腔為實(shí)驗(yàn)倉(29)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于模擬微波在地層中對(duì)稠油的降粘過程，從而評(píng)價(jià)微波降粘效果的微波稠油降粘實(shí)驗(yàn)裝置。它通過改變微波頻率、功率、作用時(shí)間等因素評(píng)價(jià)微波熱效應(yīng)效果。其技術(shù)方案該實(shí)驗(yàn)裝置由微波發(fā)射單元、模擬地層高壓實(shí)驗(yàn)倉組成，將變壓器、高壓二極管、電容器和頻率可調(diào)磁控管依次串聯(lián)，再連接波導(dǎo)管，出口連接固定螺母，其前端旋緊耐高溫高壓藍(lán)寶石玻璃并密封；耐高溫高壓釜體外側(cè)包裹加熱套，內(nèi)側(cè)設(shè)置硅橡膠吸波筒，前端和尾部裝有針式截止閥，釜體上部和下部裝有溫度傳感器和壓力傳感器；釜體安有支承架固定，硅橡膠吸波筒內(nèi)腔為實(shí)驗(yàn)倉。本裝置能夠準(zhǔn)確模擬在高溫高壓的下微波對(duì)稠油降粘的過程，經(jīng)濟(jì)實(shí)用、操作簡(jiǎn)單，用于稠油降粘研究。
文檔編號(hào)B01J19/12GK102500306SQ20111036042
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者劉建儀, 張廣東, 王平全, 王 琦, 白楊, 胡亞琴, 譚曉華 申請(qǐng)人:西南石油大學(xué)