[發明專利]油頁巖原位轉化溫度、時間、轉化率圖版建立方法及系統

有效

• 申請號: 201610811514.4
• 申請日: 2016-09-08
• 公開（公告）號: CN107808019B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 馬中良;鄭倫舉;余曉露;徐勤;葛穎;趙中熙
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油勘探開發研究院
• 主分類號: G16C20/10
• 分類號: G16C20/10;G16C10/00;G16C20/80;G06Q50/02;E21B43/241
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建

本發明公開了一種油頁巖原位轉化溫度、時間、轉化率圖版建立方法及系統，該方法包括從油頁巖擬開采區域選取油頁巖樣品，并采用巖石熱解分析儀對所述油頁巖樣品進行實驗；根據實驗的結果獲取熱解活化能、轉化率和頻率因子之間的關系數據；基于所述關系數據建立當轉化率為不同數值時，油頁巖原位轉化溫度的倒數與時間對數之間的關系圖版。利用該方法可快速獲知開采區油頁巖原位轉化在什么溫度、什么時間達到何種程度的轉化率，為工程決策和成本核算提供重要參數。

技術領域

本發明屬于油頁巖開采與研究領域，尤其涉及一種油頁巖原位轉化溫度、時間、轉化率圖版建立方法及系統。

背景技術

油頁巖是一種含可燃有機質的高灰分沉積巖，其有機物主要為干酪根/油母質。在隔絕空氣或氧氣的情況下，油頁巖中的有機質(干酪根/油母質)可熱解，產生頁巖油、干餾氣、固體含碳殘渣及少量的熱解水。全球油頁巖資源十分豐富，據不完全統計其蘊藏資源量約有10萬億噸，比傳統石油資源量(2710億噸)多50％以上。

目前油頁巖開發主要有兩種方式：原位轉化開采和地面干餾。地面干餾是指油頁巖經露天開采或井下開采，送至地面，經破碎篩分至所需粒度或塊度，進入干餾爐內加熱干餾，生產頁巖油氣及頁巖半焦或頁巖灰渣。原位轉化開采是指埋藏于地下的油頁巖不經開采，直接在地下設法加熱干餾，生產的頁巖油氣再被導出至地面。與地面干餾相比，原位開采具有節省露天開采費用、降低地面植被被破壞程度和占地面積少等優點。

對于油頁巖原位轉化開采來說，加熱的最終溫度、加熱時間與最終的油氣轉化率、油氣的品質與生產成本息息相關。現有技術中獲得油頁巖加熱溫度-時間-轉化率之間關系方法的時間和成本均較高，例如殼牌公司2003～2005年通過在科羅拉州160英畝區塊的現場試驗，獲得了該區塊mahogany帶油頁巖加熱溫度-加熱時間-轉化率的關系。除進行現場試驗的技術，其他屬于概念階段的原位開采技術也嘗試用室內物理模擬實驗來建立油頁巖溫度-時間-轉化率的定量關系，雖然能夠獲得一些溫度-時間-轉化率的信息，但是室內物理模擬實驗最大的問題是模擬時間尺度，不同于油頁巖地面干餾，原位干餾轉化要通過延長加熱時間在相對低溫下實現轉化，才能降低生產成本，而室內短時間實驗只能通過高溫才能實現油頁巖轉化油氣。因此，如何快速定量判斷油頁巖原位轉化開采溫度-時間-轉化率之間的關系、建立油頁巖原位轉化開采溫度-時間-轉化率圖版顯得至關重要。

發明內容

本發明所要解決的技術問題之一是需要提供一種快速定量判斷油頁巖原位轉化開采溫度-時間-轉化率之間的關系、建立油頁巖原位轉化開采溫度-時間-轉化率圖版的方法。

為了解決上述技術問題，本申請的實施例首先提供了一種油頁巖原位轉化溫度、時間、轉化率圖版建立方法，包括從油頁巖擬開采區域選取油頁巖樣品，并采用巖石熱解分析儀對所述油頁巖樣品進行實驗；根據實驗的結果獲取熱解活化能、轉化率和頻率因子之間的關系數據；基于所述關系數據建立當轉化率為不同數值時，油頁巖原位轉化溫度的倒數與時間對數之間的關系圖版。

優選地，所述根據實驗的結果獲取熱解活化能、轉化率和頻率因子之間的關系數據，包括：利用巖石熱解分析儀記錄不同加熱速率下熱解產率的變化數據；根據所述熱解產率的變化數據獲取熱解烴產率與轉化率之間的對應關系；利用巖石熱解分析儀基于所述熱解產率的變化數據進行模擬以確定熱解活化能與熱解烴產率之間的對應關系；根據熱解烴產率與轉化率之間的對應關系及熱解活化能與熱解烴產率之間的對應關系建立熱解活化能與轉化率的關系曲線。

優選地，在利用巖石熱解分析儀基于所述熱解產率的變化數據進行模擬以確定熱解活化能與熱解烴產率之間的對應關系的步驟中還包括確定熱解活化能與頻率因子之間的對應關系。

優選地，所述基于所述關系數據建立當轉化率為不同數值時，油頁巖原位轉化溫度的倒數與時間對數之間的關系圖版，包括：根據具有一級反應特征的熱裂解反應的特性建立對于固定的反應程度或對于相同反應程度的不同反應下，溫度的倒數與時間的對數的線性模型；將所述關系數據代入所述線性模型，得到轉化率為不同數值時溫度的倒數與時間的對數之間的關系圖版。