專利名稱：重油的粘度降低和開采的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于降低從地下油層開采的原油粘度的設(shè)備和方法，以便對石油抽取和/或運輸。
利用和儲層相關(guān)的自然形成的力可有助于從石油儲層中較大程度開采原油。這些自然形成的力包括天然氣的膨脹力、進(jìn)水的浮力和重力。最初的采收技術(shù)利用了這些力，以使石油從地層中遷移至鉆井中。然而，自然力一般僅僅能使儲層中總油量的一小部分開采出。
通常使用第二種采收技術(shù)來開采地層中更多的石油。這些技術(shù)利用了外來能量的力以補充地層中的自然力，從而迫使石油從地層中進(jìn)入到鉆井內(nèi)。外來力可從許多力源中形成，這些力源包括氣體噴射、蒸汽噴射和水注射。第二種采收技術(shù)一般甚至在儲層的自然力用完之前就開始采用。
注水是第二種采收技術(shù)的一個實例，該技術(shù)曾成功地在各種地層中使用過。一般地，根據(jù)注水技術(shù)，采用一個或多個注射井以及一個或多個開采井。水溶液經(jīng)過注射井注射，以驅(qū)動石油進(jìn)入到可開采出的開采井中。已經(jīng)對基本注水技術(shù)進(jìn)行了許多改型。這些改型包括在注射水中使用某種化學(xué)制劑和材料，以幫助從地層中置換出石油。例如，可經(jīng)常使用增稠劑，以增加水的稠度，于是在把石油驅(qū)動到開采井過程中提高了效率。也采用了表面活化劑以減小地層中石油的表面張力，于是可方便開采。
例如為苛性堿溶液的強(qiáng)堿溶液已經(jīng)成功地用于注入某種類型的儲層。例如，如氫氧化鈉的強(qiáng)堿金屬氫氧化物和存在于石油中的有機(jī)酸反應(yīng)并抑制在石油乳化中產(chǎn)生的石油和水之間的界面張力。乳化的石油更容易從地層中置換出來。這種形式的第二種采收技術(shù)通常是指苛性鈉注射。
在某些場合已經(jīng)使用的提高石油開采量的另外第二種技術(shù)是利用聲能。例如，在俄國已經(jīng)利用聲波激勵來提高在已耗盡注水和水已干的儲層中對石油的開采。聲波一般是起到加熱和降低石油的粘度、增加地層的滲透性而增加石油轉(zhuǎn)移到鉆井內(nèi)的作用。
對重質(zhì)粘度和輕質(zhì)粘度原油(“重質(zhì)原油”)的第二種采收技術(shù)特別復(fù)雜。為了開采重質(zhì)原油，石油的粘度必須實質(zhì)性降低。重質(zhì)原油的運輸(如管道)也很難以有效的方式實現(xiàn)，除非石油的粘度首先降低。已經(jīng)使用了大量技術(shù)來降低重油的粘度。例如，Holme的美國專利3,823,776中公開了一種提高具有低酸值的重油開采的方法，在該方法中將含氧的氣體注入到地層中使石油氧化，并在地層中建立現(xiàn)場燃燒區(qū)。接著把苛性堿水溶液注入到井中結(jié)束現(xiàn)場燃燒區(qū)，并使其和石油中的有機(jī)酸反應(yīng)以便于對石油的開采。Sherborne的美國專利2,670,801中公開了超聲波能量(10-3000kHz)通過現(xiàn)場對石油液滴加熱，有助于對重油的采收以及液滴乳化成和氣體飽和的水相。
然而，上面采用的用以方便重油從地下油層中采收的技術(shù)常常不是非常成功的。把重油粘度降低到使石油從地層中提升出的程度和為進(jìn)一步加工而運輸?shù)馁M用常常超出開采石油獲得的潛在收益。由此，需要一種用于處理從石油儲層中開采出的重質(zhì)原油的改進(jìn)的設(shè)備和相應(yīng)方法，由此石油的粘度可實質(zhì)性降低，石油可以經(jīng)濟(jì)和有效的方式開采和運輸，以進(jìn)一步加工。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可通過把石油轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定微乳液而顯著地降低粘性及通常是重質(zhì)的原油的粘度。微乳液通過把強(qiáng)堿制劑和石油化合并接受超聲波能量而形成。石油粘度的降低可使石油有效地從鉆井內(nèi)抽出，并從油井現(xiàn)場運輸以進(jìn)一步加工，例如，提升的費用和管道運輸?shù)馁M用均明顯地降低了。
本發(fā)明的一個方面是提供一種用于提高從通過鉆井穿入的地下產(chǎn)油地層中開采重質(zhì)原油的設(shè)備。該設(shè)備包括存儲裝置、總管道裝置和超聲波發(fā)生裝置。存儲裝置位于地面上，用于盛放強(qiáng)堿制劑或強(qiáng)堿制劑的水溶液(如在鉆井現(xiàn)場的一個或多個存儲罐)；總管道裝置經(jīng)過鉆井從存儲裝置延伸到地層中，用于把強(qiáng)堿制劑或強(qiáng)堿制劑的水溶液從存儲裝置引入到地層中；以及超聲波發(fā)生裝置位于鉆井內(nèi)，用于把超聲波發(fā)射給形成在鉆井內(nèi)的重油-水-強(qiáng)堿制劑的混合物中。超聲波發(fā)生裝置包括位于鉆井內(nèi)的換能器和電源裝置。換能器用于把超聲波發(fā)射到地層中油-水-強(qiáng)堿制劑的混合物中，由此油和水轉(zhuǎn)變成為具有較低粘度的乳液；電源裝置可操作地和換能器連接，用于為換能器提供能量。換能器最好包括電驅(qū)動磁致伸縮致動器，更好的是該電驅(qū)動磁致伸縮致動器包括由terfenol合金制成的驅(qū)動棒。
本發(fā)明的另一個方面是提供一種用于從通過至少一口鉆井穿入的地下產(chǎn)油地層中開采重質(zhì)原油的方法。根據(jù)該方法，把強(qiáng)堿制劑或強(qiáng)堿制劑的水溶液引入到所述鉆井中，在鉆井中開采出有重質(zhì)原油和水或只有重質(zhì)原油。把強(qiáng)堿制劑或強(qiáng)堿制劑的水溶液足量引入到鉆井中與鉆井內(nèi)的重質(zhì)原油和水或只與重質(zhì)原油混合。在把強(qiáng)堿制劑或強(qiáng)堿制劑的水溶液引入到鉆井中同時，通過發(fā)射超聲波使石油、水和強(qiáng)堿制劑的最終混合物接受超聲激勵，超聲激勵可使混合物轉(zhuǎn)變成具有較低粘度的乳液。
然后經(jīng)過鉆井從地層中開采出乳液并通過管道輸送到要進(jìn)一步加工的地點。實現(xiàn)重質(zhì)原油的粘度降低的過程中包括使用帶添加強(qiáng)堿制劑的水或鹽水，如氫氧化鈉、氫氧化鈣、硅酸鈉和其它強(qiáng)堿。用于構(gòu)成強(qiáng)堿溶液的水(或鹽水)液可由外部水源提供，或部分或全部由和石油一起開采的水(或鹽水)中提供。當(dāng)在超聲波激勵下，最終的水(或鹽水)和強(qiáng)堿制劑與重質(zhì)原油混合時，可迅速形成半穩(wěn)定到穩(wěn)定的乳液，該乳液和未經(jīng)處理的粘性石油相比具有顯著降低的粘度。
于是，本發(fā)明的目的是提供一種設(shè)備和方法，利用該設(shè)備和方法，在開采到鉆井內(nèi)的重質(zhì)原油的粘度可實質(zhì)性地降低，于是可以經(jīng)濟(jì)和有效的方式從鉆井內(nèi)對石油開采和運輸。
在閱讀下面的本發(fā)明最佳實施例的詳細(xì)描述后，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，本發(fā)明的其它目的、特性和優(yōu)點將變得更明顯。
附

圖1大致示出了在鉆井內(nèi)采用的具有創(chuàng)造性的設(shè)備和方法。
發(fā)明的最佳實施例詳細(xì)描述本發(fā)明提供了一種用于從通過鉆井穿入的地下產(chǎn)油地層中開采重質(zhì)原油的設(shè)備和方法。該設(shè)備和方法可用在在此處描述的鉆井的底部和/或在表面或海底管道的入口處，或其它需要減少石油粘度的地方。如在這里及附加權(quán)利要求書中使用的，術(shù)語“重質(zhì)原油”是指約小于20的API比重(美國石油學(xué)會API比重指數(shù))的原油。這種重油一般在溫度和壓力的環(huán)境條件下具有超過1000厘泊(液體粘度單位)的粘度。
在重質(zhì)原油、水或鹽水及強(qiáng)堿制劑中應(yīng)用超聲能量可產(chǎn)生具有低粘度的微乳液。實現(xiàn)這種技術(shù)的關(guān)鍵是開始使石油的粘度處在一定的范圍，在該范圍石油可和水或鹽水加入到乳液形成機(jī)構(gòu)中。對于特別粘稠的重質(zhì)原油，需要對石油加熱，以降低粘度，于是粘度可在能形成乳液的范圍內(nèi)。超聲激發(fā)過程可有助于石油的加熱。
對于特別粘稠的石油，在對石油、水或鹽水及強(qiáng)堿制劑的混合物進(jìn)行超聲處理之前，開始降低石油的粘度有時會更有效。實驗室實驗表明在超聲處理之前的開始粘度和形成乳液的粘度之間存在著一個關(guān)系。如果石油的開始粘度特別高，那么最后形成的乳液的粘度和需要得到具有較好流動特性的液體相比仍然很高。然而，通過在超聲處理之前對特別粘稠的石油加熱后，可獲得較低粘度的微乳液。對石油的這種加熱可通過不同方法來進(jìn)行，如把加熱裝置放置在鉆井內(nèi)、在鉆井內(nèi)噴射蒸汽等等類似的方法。
下面參照附圖，來描述具有創(chuàng)造性的重油開采設(shè)備的優(yōu)選實施例，該設(shè)備用標(biāo)號10來表示。如圖所示，鉆井12從地面14延伸，并穿入重油形成地層16。滲碳(硬化)處理的管殼18沿鉆井12的周邊延伸。一組穿孔20通過滲碳處理的管殼18延伸到地層16中，在鉆井12和形成地層16之間建立了液體通道。一根開采管道24經(jīng)過鉆井12從地面14延伸到在地層16內(nèi)的鉆井并靠近穿孔20。管道24把石油從形成地層16引導(dǎo)到地面14。具有電機(jī)32、進(jìn)口34和電纜36的沉入式電動泵30固定到開采管道24上。泵30把石油經(jīng)過管道24抽到地面14。管殼18、穿孔20、管道24、泵30和相關(guān)的設(shè)施(如引導(dǎo)裝置、定心器等)的準(zhǔn)確結(jié)構(gòu)對于本發(fā)明來說并不是關(guān)鍵的，其中它們僅被描述到必要示出本發(fā)明的范圍即可。這些設(shè)施的特性和操作對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說是公知的。
設(shè)備10包括存儲裝置，該存儲裝置用標(biāo)號10來表示，位于地面14上，用以盛放強(qiáng)堿制劑或強(qiáng)堿制劑的水溶液。管道裝置42從容器40經(jīng)過鉆井12延伸到地層16，用以把強(qiáng)堿制劑或強(qiáng)堿制劑水溶液從存儲裝置引到開采地層16中的鉆井12的底部附近。超聲激發(fā)裝置45位于鉆井12內(nèi)，用以把超聲能量提供給重質(zhì)原油、水和水中強(qiáng)堿制劑的混合物46中。
存儲裝置40包括一個或多個傳統(tǒng)的混合缸(圖中未示出)。管道裝置42包括至少一個細(xì)管或其它相對較小直徑的管道43，該細(xì)管道43可經(jīng)過鉆井在生產(chǎn)管道24的外部和管殼18的內(nèi)部之間延伸。管道43包括一組噴嘴48，該噴嘴48可把強(qiáng)堿制劑或強(qiáng)堿制劑的水溶液噴射到鉆井12中，由此強(qiáng)堿制劑或溶液可和重質(zhì)原油或重質(zhì)原油和所含的水接觸并混合。
強(qiáng)堿制劑或強(qiáng)堿制劑的水溶液從存儲裝置40中抽到管道43中。溶液可分批混合在存儲裝置中?；蛘咦鳛檫x擇的是，當(dāng)把組成成分抽到管道43中時，該組成成分可單獨地從各自缸中被引導(dǎo)或輸送并在飛輪上混合。
超聲發(fā)生裝置45包括一個或多個位于鉆井中的換能器50和可與換能器50可操作地連接的電源52，該換能器用于把超聲波能發(fā)射到鉆井以及重質(zhì)原油、水和強(qiáng)堿制劑的混合物中。如在這里和附加的權(quán)利要求書中采用的，“位于鉆井內(nèi)”是指處于鉆井的一個位置，以使由換能器50發(fā)出的超聲波在石油進(jìn)入鉆井處的附近和重質(zhì)原油、水和強(qiáng)堿制劑的混合物接觸。例如，換能器50可位于鉆井12稍微偏上或稍微偏下的位置或在實際進(jìn)入重質(zhì)原油開采地層16的鉆井部分。換能器50最好浸沒在鉆井12的底部中的液體混合物46中。
換能器50可直接安裝在泵30或工作管道的其它部分上。或者，如圖所示，換能器50可通過繩纜56懸掛在泵30的下面。在某些情況下，較好的是，使用一組沿管殼18的穿孔部分均勻分開的換能器50。除了確保在鉆井12內(nèi)重質(zhì)原油和混合在一起的其它成分通過超聲波接觸外，可以使用布置在石油流路中的多個換能器以確保石油在被泵30抽出前的粘度降低并保持在足夠低的水平上。由每個換能器50發(fā)出的能量強(qiáng)度和使用的換能器的確切數(shù)量可根據(jù)幾個因素而不同，這些因素包括需要把石油的粘度降低到足夠低水平超聲波需要照射的時間以及油井總的開采率。
采用的每個換能器50最好包括由電驅(qū)動的磁致伸縮致動器，最好包括由terfenol合金制成的驅(qū)動棒組成的致動器。Terfenol合金由金屬鋱、鏑和鐵組成。每個換能器50均可把電能直接轉(zhuǎn)換成機(jī)械動作。在一個實施例中，Terfenol棒固定到發(fā)射桿或其它元件上。圍繞Terfenol棒的線圈在棒上產(chǎn)生交流的磁場，使該棒產(chǎn)生導(dǎo)致固定桿或其它元件相應(yīng)位移的延伸或收縮。固定桿或其它元件的激勵可把超聲波發(fā)射給在鉆井12內(nèi)的重質(zhì)原油、水和強(qiáng)堿的混合物。特別是根據(jù)本發(fā)明使用的最好換能器致動器包括Terfenol-D驅(qū)動棒，可從Iowa，Ames的Extrema Products公司購買到。
超聲發(fā)生裝置45的電源52包括位于地面14上的電控單元62、位于地面14上或位于控制單元和換能器50之間的鉆井12中的信號調(diào)節(jié)單元62、以及可延伸并把電能從控制單元60傳輸?shù)叫盘栒{(diào)節(jié)單元62接著到換能器50的線纜36。
磁致伸縮致動器包括可把聲能提供到重質(zhì)原油上的terfenol合金驅(qū)動棒，于是使用具有磁致伸縮致動器的換能器有很大的優(yōu)越性。Terfenol合金驅(qū)動棒和包括吸棒或壓電晶體的現(xiàn)有技術(shù)致動器相比有幾個方面的很大改進(jìn)。第一，包括terfenol驅(qū)動棒的致動器比其它形式的致動器更耐久而不容易疲勞。帶terfenol棒的致動器與壓電晶體致動器相比更有足夠的能量。大量的電能通過帶terfenol驅(qū)動棒的致動器轉(zhuǎn)換成聲波。而且，帶terfenol驅(qū)動棒的致動器還具有產(chǎn)生需要建立諧振頻率水平的高度諧調(diào)性。
在實現(xiàn)具有創(chuàng)造性的方法中，首先有必要通過對石油加熱降低鉆井中重質(zhì)原油的粘度。也就是說，當(dāng)在鉆井中產(chǎn)生的重質(zhì)原油具有非常高的初始粘度時，例如大于10000厘泊的粘度，產(chǎn)生的乳液粘度不會在足夠低的水平。當(dāng)發(fā)送給石油的超聲波使石油發(fā)熱到一定程度時，就有必要在鉆井內(nèi)安裝如電熱器的加熱器(在圖中虛線示出)以對石油加熱而把其粘度降低到低于10000厘泊的水平，較好的是在大約1000到大約8000厘泊的范圍，最好是在大約2500厘泊到大約4000厘泊的范圍。對石油加熱的其它技術(shù)也可采用，例如把蒸汽噴射到地層中等類似技術(shù)。
如上所述，在鉆井12中需要和重質(zhì)原油形成微乳液的水或鹽水可以是隨石油一起開采的水，于是僅僅強(qiáng)堿制劑必須從地面14上的存儲裝置40中抽出來。如果和重質(zhì)原油一起開采的僅有一點或根本沒有水，那么在地面14上需要的水和強(qiáng)堿制劑混合并以強(qiáng)堿溶液的形式抽到鉆井12中。
使用的強(qiáng)堿制劑或強(qiáng)堿制劑的水溶液從存儲裝置40中抽到管道43中并且經(jīng)過噴嘴48進(jìn)入到靠近地層16的鉆井12中。在進(jìn)入到鉆井12后，強(qiáng)堿制劑或強(qiáng)堿制劑水溶液和重質(zhì)原油及水或與重質(zhì)原油單獨混合。強(qiáng)堿制劑與原油中存在的環(huán)烷和其它酸反應(yīng)，以形成較大的具有較低表面張力的“肥皂狀”分子。當(dāng)強(qiáng)堿制劑和重質(zhì)原油接觸并與之反應(yīng)時，原油被從超聲換能器50發(fā)出的超聲波轟擊。在水和石油面前對強(qiáng)堿制劑和超聲能量的結(jié)合使用可導(dǎo)致半穩(wěn)定到穩(wěn)定乳液逐漸到微乳液的快速形成。如上所述，在該乳化狀態(tài)的原油和單獨的原油或混有水的原油相比具有顯著的降低的粘度。
抽到鉆井12或形成在其中的含水強(qiáng)堿制劑具有至少約為8的pH值，制劑或溶液以足夠低的速率被引入到形成地層中，以形成具有流入到鉆井的重質(zhì)原油速率的微乳液。較好的是強(qiáng)堿水溶液具有在從大約10到大約13更好的是在從大約12到大約13范圍內(nèi)的pH值。含有強(qiáng)堿制劑的溶液濃度為從大約0.001到大約10摩爾，更好的是在從大約0.01到大約8摩爾范圍內(nèi)。
使用的強(qiáng)堿制劑較好的是好從氫氧化鈉、氫氧化鈣、硅酸鈉復(fù)合物、碳酸氫鈉、氫氧化鎂及其混合物中選擇。更好的是從氫氧化鈉和氫氧化鈣中選擇。最好堿金屬氫氧化物為氫氧化鈉。加入到或在鉆井12中形成的強(qiáng)堿水溶液的具體比率將根據(jù)幾個因素而不同，這幾個因素包括在鉆井12中的重質(zhì)原油的開采率、重質(zhì)原油的初始粘度以及如果有的話還包括水的開采率。一般地，強(qiáng)堿制劑的水溶液加入到鉆井中或溶液在鉆井中形成，由此強(qiáng)堿制劑的水溶液和重質(zhì)原油的體積比在大約1∶10到大約10∶1的范圍，更好是在大約1∶3到大約3∶1的范圍，最好是大約1∶2。
換能器50產(chǎn)生的超聲波可在鉆井12中以足夠頻率發(fā)出，從而加強(qiáng)了其中的水與強(qiáng)堿制劑和重質(zhì)原油反應(yīng)物之間形成穩(wěn)定乳液。發(fā)出的超聲波的確切頻率和能量密度取決于石油的各種參數(shù)，這些參數(shù)例如為初始粘度、開采率等其它參數(shù)。一般地，由換能器50發(fā)給鉆井的超聲波至少在15千赫的頻率，更好在大約15千赫到大約25千赫的范圍，最好為20千赫的頻率。在大約20千赫的頻率，相應(yīng)的能量強(qiáng)度水平在達(dá)到本發(fā)明的目的中特別有效。具有帶驅(qū)動棒的磁致伸縮致動器的超聲換能器可用于實現(xiàn)在每平方厘米大約0.1瓦到大約100瓦的換能器能量強(qiáng)度。
原油接受超聲能量以實現(xiàn)需要的微乳液和粘度降低的時間間隔可從幾秒到幾分鐘而不等。在優(yōu)選實施例中，當(dāng)在開采時，原油連續(xù)地經(jīng)受聲波激勵。
下面提供的實例將進(jìn)一步描述本發(fā)明。
實例1測試在委內(nèi)瑞拉的Hamaca儲油罐中的API重力指數(shù)大約為8的重質(zhì)原油中進(jìn)行。石油的測試樣品和氫氧化鈉水溶液在下面表I中給出的溫度和量來混合。一組混合物用超聲波照射(轟擊)給定的時間，產(chǎn)生下面表I中示出的結(jié)果。表I
1所有照射在大約20kHz下進(jìn)行。
2NaOH溶液的體積百分比為NaOH溶液的體積除以原油和NaOH溶液的整個體積。
3樣品的粘度由布氏粘度計測量。
4樣品沒有充分混合而不能給出精確粘度讀數(shù)。
在第二個系列測試中，使用的溫度升高某些程度。這些測試結(jié)果如下表II
1所有照射在大約20kHz下進(jìn)行。
2NaOH溶液的體積百分比為NaOH溶液的體積除以原油和NaOH溶液的整個體積。
3樣品的粘度由布氏粘度計測量。
4甚至在冷卻至室溫后，樣品形成穩(wěn)定乳液并具有很低的粘度。
從表II給出的結(jié)果可以看出，本發(fā)明的方法非常明顯地降低了重質(zhì)原油粘度。
于是，本發(fā)明較好地達(dá)到目的并獲得結(jié)果以及具有上述和固有的優(yōu)點。雖然對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說可進(jìn)行各種變化，但是這些變化均包括在如附加權(quán)利要求書中限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于提高從通過鉆井穿入的地下產(chǎn)油地層中開采重質(zhì)原油的設(shè)備，包括位于地面上用于盛放強(qiáng)堿制劑或強(qiáng)堿制劑的水溶液的存儲裝置；經(jīng)過所述鉆井從所述的存儲裝置延伸到靠近鉆井的底部用于把所述強(qiáng)堿制劑或強(qiáng)堿制劑的水溶液從所述存儲裝置引入到所述鉆井中的管道裝置；以及位于所述鉆井內(nèi)用于把超聲波發(fā)射給鉆井內(nèi)的重質(zhì)原油、水和強(qiáng)堿制劑的混合物中的超聲波發(fā)生裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述超聲波發(fā)生裝置包括位于所述鉆井內(nèi)的電驅(qū)動超聲波換能器；及與所述換能器可操作地連接的電源裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于所述超聲波換能器包括磁致伸縮致動器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于所述致動器包括由terfenol合金形成的驅(qū)動棒。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于所述電源裝置包括位于地面上的電源控制單元；及從所述電源單元延伸并把電能輸送到所述換能器的電控制線纜。
6.一種用于從通過鉆井穿入的地下產(chǎn)油地層中開采重質(zhì)原油的設(shè)備，包括位于所述鉆井內(nèi)用于把石油從所述鉆井底部引到地面的開采管道；固定到所述開采管道上用于把石油經(jīng)過所述開采管道抽出的泵；位于地面上用于盛放強(qiáng)堿制劑或強(qiáng)堿制劑的水溶液的存儲裝置；管道裝置從所述存儲裝置經(jīng)過所述鉆井延伸到靠近所述鉆井底部用于把所述強(qiáng)堿制劑或強(qiáng)堿制劑水溶液從所述存儲裝置引入到所述鉆井內(nèi)的管道裝置；及位于所述鉆井內(nèi)，用于把超聲波發(fā)射給鉆井內(nèi)的重質(zhì)原油、水和強(qiáng)堿制劑的混合物中的超聲波發(fā)生裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于所述超聲波發(fā)生裝置包括位于所述鉆井內(nèi)的電驅(qū)動超聲波換能器；及與所述換能器可操作地連接的電源裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于所述超聲波換能器包括磁致伸縮致動器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于所述致動器包括由terfenol合金形成的驅(qū)動棒。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于所述電源裝置包括位于地面上的電源控制單元；連接在所述電源控制單元和所述電驅(qū)動超聲波換能器之間的電信號調(diào)節(jié)單元；及從所述電源單元延伸并把電能輸送到所述電信號調(diào)節(jié)單元和所述電驅(qū)動超聲波換能器的電控制線纜。
11.一種降低重質(zhì)原油粘度的方法，包括下面步驟使pH值至少為8的強(qiáng)堿制劑水溶液與足量的所述重質(zhì)原油混合并反應(yīng)，以形成乳液；及使重質(zhì)原油和強(qiáng)堿制劑水溶液的最后反應(yīng)混合物接受發(fā)射超聲波的刺激，由此形成降低粘度的油-水乳液。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于所述強(qiáng)堿制劑水溶液具有在大約10到大約13的范圍內(nèi)的pH值。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于所述強(qiáng)堿制劑存在于濃度在大約0.001到大約10摩爾范圍的所述強(qiáng)堿制劑水溶液中。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于所述強(qiáng)堿制劑從氫氧化鈉、氫氧化鈣、硅酸鈉復(fù)合物、碳酸氫鈉、氫氧化鎂及其混合物中選擇。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于在所述混合物中所述強(qiáng)堿制劑的水溶液和所述重質(zhì)原油的體積比在大約1∶10到大約10∶1的范圍。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法還包括在把所述強(qiáng)堿制劑水溶液混合之前，對所述重質(zhì)原油加熱以降低初始粘度。
17.一種用于從通過鉆井穿入的地下產(chǎn)油地層中開采重質(zhì)原油的方法，包括下面步驟把強(qiáng)堿制劑或強(qiáng)堿制劑的水溶液引入到所述鉆井中，所述鉆井含有開采的重質(zhì)原油和水或只含有重質(zhì)原油，由此具有pH值至少約為8的強(qiáng)堿制劑水溶液形成或被引入，并以足量和所述重質(zhì)原油混合并反應(yīng)，在所述鉆井內(nèi)形成乳液；通過把超聲波發(fā)射到所述鉆井而使所述重質(zhì)原油和強(qiáng)堿制劑溶液的混合物接受乳液形成刺激；及從所述鉆井中制成所述乳液。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于所述強(qiáng)堿制劑水溶液具有在大約10到大約13的范圍內(nèi)的pH值。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于所述強(qiáng)堿制劑存在于濃度在大約0.001到大約10摩爾范圍的所述強(qiáng)堿制劑水溶液中。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于所述強(qiáng)堿制劑從氫氧化鈉、氫氧化鈣、硅酸鈉復(fù)合物、碳酸氫鈉、氫氧化鎂及其混合物中選擇。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于所述強(qiáng)堿制劑為氫氧化鈉。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于把所述強(qiáng)堿制劑的水溶液引入到所述鉆井內(nèi)，該引入量使強(qiáng)堿制劑的水溶液和所述重質(zhì)原油的體積比在大約1∶10到10∶1的范圍。
23.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括下面步驟對所述鉆井內(nèi)的所述開采的重質(zhì)原油和水或只對開采的重質(zhì)原油進(jìn)行加熱，以降低所述重質(zhì)原油的初始粘度。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于把在所述鉆井內(nèi)的所述重質(zhì)原油的初始粘度降低到大約1000到大約8000厘泊范圍內(nèi)的水平。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于把在所述鉆井內(nèi)的所述重質(zhì)原油的初始粘度降低到大約2500到大約4000厘泊范圍內(nèi)的水平。
26.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于把頻率在大約15000千赫到大約25000千赫范圍內(nèi)的所述超聲波發(fā)射到所述鉆井內(nèi)。
27.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于超聲波通過位于所述鉆井內(nèi)的至少一個電驅(qū)動的超聲波換能器發(fā)射到所述鉆井內(nèi)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于所述換能器包括磁致致動器。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于所述磁致致動器包括由terfenol合金制成的驅(qū)動棒。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于從通過鉆井穿入的地下產(chǎn)油地層中開采重質(zhì)原油的設(shè)備和方法。根據(jù)該方法,把強(qiáng)堿制劑的水溶液引入或形成在鉆井進(jìn)入的地層中。強(qiáng)堿制劑溶液和鉆井內(nèi)開采的重質(zhì)原油進(jìn)行混合并反應(yīng),把超聲波發(fā)射到混合物中,由此形成乳液。形成的乳液的粘度小于流入鉆井內(nèi)的重質(zhì)原油或重質(zhì)原油和水混合物的粘度,這樣可更有效地把石油抽到地面并運輸,以進(jìn)行進(jìn)一步加工。
文檔編號E21B28/00GK1260441SQ9912488
公開日2000年7月19日 申請日期1999年11月25日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月1日
發(fā)明者丹尼斯·C·韋格納, 戴維·R·佐納斯, 丹尼爾·R·馬洛尼, 邁克爾·E·維耶諾, 邁克爾·L·弗雷姆 申請人:菲利浦石油公司