[發明專利]一種油頁巖的地下原位電磁復合加熱方法

在審

• 申請號: 201310225898.8
• 申請日: 2013-06-07
• 公開（公告）號: CN103306654A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 韓煒;孫友宏;拉帕金·弗拉基米爾;袁佐安;楊楊;科尼亞耶娃·安娜;索爾托達夫·阿列克謝;馬爾杰米亞諾夫·謝爾蓋
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: E21B43/241
• 分類號: E21B43/241
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 張景林;王恩遠

技術領域

本發明屬于油頁巖原位開采技術領域，具體涉及一種油頁巖的地下原位電磁復合加熱方法。

背景技術

油頁巖是一種低滲透性巖石，主要由礦物質和干酪根組成，干酪根是石油和天然氣的地質前體。中國油頁巖資源豐富，埋深在0～500m之間的資源約為2500億噸，500～1000m之間的油頁巖資源為2500億噸。埋深小于300m的油頁巖資源可以通過露天開采，運至干餾廠提煉出頁巖油；埋深大于300m的油頁巖只有通過對油頁巖礦層加熱轉化為頁巖油，然后利用生產井導至地面。后者涉及的技術目前處于研發階段，尚未進入工業化生產。

目前，國際上油頁巖就地干餾開采方法很多。根據熱量傳遞的方式可以分為直接傳導加熱、對流加熱、輻射加熱。

現有技術至少存在以下問題：

就地干餾開采方法一，直接傳導加熱，如殼牌公司“傳導加熱地下油頁巖以賦予其滲透性并隨后采油（專利公開號：CN87100890）”直接利用電加熱棒對油頁巖層進行傳導加熱，由于油頁巖的熱傳導系數低，存在傳熱速率慢的問題。

就地干餾開采方法二，對流加熱和熱傳導加熱，如EGL公司提出利用閉合的平行的水平井進行加熱油頁巖礦層，利用一系列的垂直井進行采集生成的油氣。其過程是利用對流加熱方式加熱水平井筒，再利用高溫井筒以熱傳導方式加熱油頁巖礦層，該方法存在的缺點與殼牌公司電加熱棒加熱方式一樣，由于油頁巖的熱傳導系數低，存在傳速率慢的問題。

就地干餾開采方法三，輻射加熱，如美國雷神公司提出利用微波加熱油頁巖礦層，由于油頁巖是一種微波弱吸收介質，同樣存在油頁巖溫度升溫速率慢的問題，而且獲得微波的成本較高，傳輸過程中損耗較大，也極大地提高了油頁巖的開采利用成本。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種油頁巖的地下原位電磁復合加熱方法，以加速油頁巖的加熱過程和降低加熱成本。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

首先在地表打工作井和生產井，井深能夠到達油頁巖礦層底部，然后在工作井中插入直徑為1～2cm的圓柱形銅電極，銅電極長度為5～10m左右，然后再由高壓電纜將其與地面的高壓高頻電源相連，高壓高頻電源的電壓為1～10kv，頻率為10kHz～100kHz，高壓高頻電源通過銅電極對油頁巖礦層進行電磁復合加熱。為減少能量向電極周圍空間散射所造成的損耗，工作井將按特定的網格坐標排布，進一步可為正多邊形結構（如正四邊形、正五邊形、正六邊形等），每個工作井內均放入銅電極，相鄰工作井間的距離（s）為5～10m，銅電極位于油頁巖礦層的中間區域；其中一半數量的電極與高頻高壓電源的正極相連，另一半數量的電極與高壓高頻電源的負極相連；用于導出頁巖油的生產井位于工作井的中心位置。

本發明提供的技術方案帶來的有益效果是：本發明提供的地下油頁巖電磁輻射復合加熱法，是通過電極向油頁巖礦層通入特定頻率的高壓高頻交流電，利用油頁巖的介電損耗對其加熱，隨著油頁巖溫度升高，電阻降低，再切換至220V工頻電加熱，保證用于油頁巖加熱的功率最大，同時加熱機制也由介電損耗加熱變為主要利用油頁巖的電阻損耗進行加熱保溫。因此該方法能有效加速油頁巖的加熱過程，降低加熱成本。

附圖說明

圖1：地下原位電磁復合加熱示意圖；

圖2：正四邊形結構工作井及生產井分布示意圖；

如圖1、2所示，各部分名稱為：工作井1，油頁巖礦層2，銅電極3，高壓高頻電源4，生產井5，高壓電纜6。

具體實施方式：

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

地下原位裂解方法包括如下步驟：

首先從地表開始打工作井1，井深能夠到達油頁巖礦層底部（深度為300～800m），然后在礦井中插入直徑1～2cm左右，長度為5～10m的圓柱形銅電極3，電極將通過高壓電纜6與地面的高壓高頻電源4（見圖1）相連。我們選用上海翼昇電子科技有限公司制造的YS-RFC型高頻高壓電源，其輸出電壓可達0～10kV，輸出頻率為10～100kHz，功率為30kW。然后通過高壓高頻電源對地下油頁巖層進行加熱，1～3小時以后，巖層的溫度升高至300°C以上，油頁巖中的干酪根將熱解產生油氣，隨后將油氣產品從生產井5中開采出來。

實施例1：