一种金属、非金属固体矿产矿体电极加热装置的制作方法

1.本实用新型属于固体矿产开发技术领域，尤其涉及一种金属、非金属固体矿产矿体电极加热装置。


背景技术：

2.目前，矿体原位溶浸开采技术是解决目前固体矿产露天、井工开采对环境破坏严重、深部矿体难动用的有效手段。但多数矿藏的原位溶浸需要特定的温度、时间、压力等参数条件，然而在地层中对温度进行干预是其中难度最大的一项工程，目前实际应用主要体现在油页岩开发中，金属、非金属固体矿产资源开采未见使用。
3.现有技术一：cn202110124920.4一种页岩储层原位注蒸汽循环加热开采方法，本实用新型涉及一种页岩储层原位注蒸汽循环加热开采方法，该方法所涉及的结构包括顶板保温隔层、底板保温隔层、多点喷射双层管外管、多点喷射双层管内管、蒸汽发生器、加热器、循环加热器、绝热材料、导热材料、热能转换装置和产物收集装置，所述蒸汽发生器的输出部与加热器连接，用于加热蒸汽至所需温度；加热器的输出部与多点喷射双层管连接。本实用新型方法由于采用多点喷射双层管技术，经外管孔眼流入的混合流体具有很高的温度，通过热能转换装置对混合流体的热能进行回收利用，可达到节能开发的目的。本实用新型方法中，热蒸汽在多点喷射双层管内管循环，对流入到内管与外管环形空间的混合流体起到加热作用，解决了混合流体运输过程中冷凝的问题。受到高成本和低效率的制约，无法在金属、非金属固体矿产原位溶浸开采中广泛推广使用。
4.现有技术二：根据电磁场理论，能量守恒原理和两相流原理，给出了单井电阻加热油藏的数学模型，利用数学模拟方法研究了油藏电导率和油层厚度对电热效率的影响以及电阻加热油藏中的温度分矶布问题，讨论了输入电功率对原油采收率的影响，数值计算结果表明，输入电功率越高原油采收率增加的幅度增大，随着无因次油藏电导率的减小，电热效率提高，有效加热半径也增大，在电阻加热油藏工艺中应防止电极处出现温度过高的现象。受到高成本和低效率的制约，无法在金属、非金属固体矿产原位溶浸开采中广泛推广使用。
5.通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有热蒸汽循环、单井电阻式加热受到高成本和低效率的制约，无法在金属、非金属固体矿产原位溶浸开采中广泛推广使用。
6.解决以上问题及缺陷的难度为：现有地层加热技术需要在已有生产井工设施的情况下，额外增加新的加热井网体系，用多套井网才能实现地层加热的目的；另外，现有地层加热技术对地层预热时间长，多为3—5年以上，投资及成本过高。
7.解决以上问题及缺陷的意义为：本发明充分利用了导电流体在矿体中连通的优势，在没有增加过多井下工具的情况下，仅用一根电缆和电极便解决了原位溶浸采矿的温度问题；而且，溶浸液在高温条件下与矿体直接接触，使反应快速，有效性好。


技术实现要素：

8.针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种金属、非金属固体矿产矿体电极加热装置。
9.本实用新型是这样实现的，一种金属、非金属固体矿产矿体电极加热装置，所述金属、非金属固体矿产矿体电极加热装置设置有：
10.井底及地层连通通道内注入的导电流体；
11.过电缆封隔器；
12.电缆通过穿越器穿过井口进入油套环空，电缆通过电缆封隔器连接电极，电极伸入封隔器以下的注入流体中；
13.电缆穿越器通过过电缆井口装置与外部的电缆相连。
14.进一步，所述金属、非金属固体矿产矿体电极加热装置还设置有：
15.渗流通道；
16.注入井和采出井通过渗流通道相连通，注入井和采出井分别通过连接电缆连接地面电源控制器，地面电源控制器通过连接电缆连接供电装置。
17.进一步，所述电缆穿越器内穿过连接电缆，连接电缆穿过过电缆井口，电缆穿越器、过电缆井口设置在地面以上，井口装置与井下套管串、油管串相连。
18.进一步，所述套管串上部为上部金属套管，套管串下部为下部高分子材质套管，套管串的内侧为油套环空，油套环空内穿过井下电缆，井下电缆的内侧为油管串，油管串上部为上部金属油管，油管串下部为下部高分子材质油管。
19.进一步，所述上部金属套管的底部向下5—200米进尺深度为目的层顶板，下部高分子材质套管的底部为裸眼井段。
20.进一步，所述目标层位顶板位置以上5-200米进尺深度位置处安装高分子材料制的套管短节，下部连接金属套管至目标层位顶板位置或者人工井底；
21.油管串增加过电缆封隔器，过电缆封隔器位置在油套管材质转换深度以下 2-190米进尺深度位置，在目标层位顶板之上。
22.进一步，所述电缆采用内部导电金属，外部蒙皮的结构。
23.进一步，地面电缆连接电源控制器和供电装置，接通电闸。
24.本实用新型的另一目的在于提供一种所述金属、非金属固体矿产矿体电极加热方法在矿体原位溶浸开采中的应用。
25.本实用新型的另一目的在于提供一种所述金属、非金属固体矿产矿体电极加热方法在固体矿产开发中的应用。
26.结合上述的所有技术方案，本实用新型所具备的优点及积极效果为：
27.本实用新型根据溶浸液具有导电性的特点，巧妙的利用过电缆封隔器、井口穿越器将电缆、电极与注入流体连通，充分利用井下设备构建加热电阻结构，井下结构简单；采用两段式组合套管油管，起到绝缘防腐的效果，实现加热地层注入流体的效果。本实用新型有别于传统地层加热技术，能够做到投资少，井下安全性高的目标。
附图说明
28.图1是本实用新型实施例提供的金属、非金属固体矿产矿体电极加热装置的结构
示意图；
29.图2是本实用新型实施例提供的井身结构及管串组合示意图；
30.图3是本实用新型实施例提供的温升时间随电压变化趋势图。
31.图中：1、注入井；2、地面电源控制器；3、供电装置；4、连接电缆；5、采出井；6、渗流通道；7、电缆穿越器；8、过电缆井口；9、地面；10、固井水泥环；11、上部金属套管；12、油套环空；13、井下电缆；14、上部金属油管；15、下部高分子材质套管；16、过电缆封隔器；17、电极；18、目的层顶板；19、下部高分子材质油管；20、裸眼井段；21、流体液面；22、注入流体。
具体实施方式
32.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
33.针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种金属、非金属固体矿产矿体电极加热装置，下面结合附图对本实用新型作详细的描述。
34.如图1和图2所示，本实用新型提供的金属、非金属固体矿产矿体电极加热装置包括：注入井1、地面电源控制器2、供电装置3、连接电缆4、采出井5、渗流通道6、电缆穿越器7、过电缆井口8、地面9、固井水泥环10、上部金属套管11、油套环空12、井下电缆13、上部金属油管14、下部高分子材质套管 15、过电缆封隔器16、电极17、目的层顶板18、下部高分子材质油管19、裸眼井段20、流体液面21、注入流体22。
35.注入井1和采出井5由渗流通道6进行连通，注入井1通过连接电缆4连接地面电源控制器2，地面电源控制器2通过连接电缆4连接供电装置3，地面电源控制器2通过连接电缆4连接采出井5。
36.电缆穿越器7内穿过连接电缆4，连接电缆4穿过过电缆井口8，电缆穿越器7、过电缆井口8设置在地面9以上，井口装置8与井下套管串、油管串相连，套管串上部为上部金属套管11，套管串下部为下部高分子材质套管15，套管串的内侧为油套环空12，油套环空12中穿过井下电缆13，井下电缆13的内侧为油管串，油管串上部为上部金属油管14，油管串下部为下部高分子材质油管19。
37.上部金属套管11的底部向下5—200米进尺深度为目的层顶板18，下部高分子材质套管19的底部为裸眼井段20。
38.渗流通道6和流体液面21以下注入流体22。
39.以直井为例，按照开发方案部署注入井和采出井，在坐标位置分别钻注入井1和采出井5，钻进进尺到达目标层位顶板18位置后，起钻下入技术套管，按照目前进尺深度计算，套管下端10米部分的材质为高分子材料15，其它部分为耐腐蚀、耐高温金属材质11，然后进行固井。
40.接着换小于套管内径的钻头进行钻进，直至钻穿目的层5米完钻，目的层裸眼20完钻起钻然后洗井。
41.在目的层进行射孔作业，压裂作业，构建人工渗流通道6。
42.起出压裂管柱，下入油管串，上部金属油管14接入长度与金属套管11基本相同，下部油管接入高分子材质油管19，下深至目的层中部。
43.过电缆封隔器16在油管串材质转换界面以下5米处，井下电缆13通过封隔器16连接其下端电极17，上端利用电缆穿越器7通过过电缆井口装置8,与外部电缆4相连。
44.建井工程完成后，由注入井1注入溶浸液，直到渗流通道6注满流体，注入井1和采出井5油管内液面21高度应低于材质转换面。
45.地面电缆4连接电源控制器2和供电装置3，接通电闸，关井并测量井底温度，达到设计值后关闭电闸。其它井型，包括水平井基本原理于此相同。
46.本实用新型通过钻井、压裂构建矿体内通道与地面的连通，利用井口穿越器和过电缆封隔器将电缆电极下入矿体附近，再通过导电流体的注入，构成导电通路；为了防止井口装置带点，将油管、套管做出两段式组合设计，满足防腐、绝缘的需求。
47.在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
48.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。