[發(fā)明專利]利用深層地?zé)豳Y源熱采頁巖氣方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710195765.9
• 申請日: 2017-03-29
• 公開（公告）號: CN107044275A
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫致學(xué);朱旭晨;孫治雷;姚軍;張旭;劉熙遠(yuǎn);呂抒桓;蔡明玉;李維娜;辛瑩;周昊天;黃勇;王通;葛成紅;徐進(jìn)杰;姜傳胤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）
• 主分類號: E21B43/24
• 分類號: E21B43/24;E21B43/30;F24J3/08
• 代理公司: 成都玖和知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)51238
• 代理人: 黎志紅

1.一種利用深層地?zé)豳Y源熱采頁巖氣方法，其特征在于；包括如下步驟：

第一步、井網(wǎng)布置，在生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)利用鉆井設(shè)備，根據(jù)井眼軌道以及井眼軌跡參數(shù)利用地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)鉆井形成水平井，在水平井中下入套管并注入水泥進(jìn)行固井，之后在水平井段射孔完井，最后進(jìn)行水平井的水平井段處多級壓裂；采用排狀井網(wǎng)，該排狀井網(wǎng)分為兩排，該兩排井網(wǎng)分別位于水平井的兩側(cè)，每排井網(wǎng)布置四口埋藏井，所有埋藏井的結(jié)構(gòu)相同；

第二步、埋藏井鉆井，采用鉆井設(shè)備依次鉆穿過覆巖層、頁巖氣儲層和位于頁巖氣儲層下方的干熱巖層，在鉆孔中下入套管并注入水泥進(jìn)行固井，分別在頁巖氣儲層和干熱巖層的井段進(jìn)行射孔完井，位于頁巖氣儲層井段位置處的射孔將頁巖氣儲層與套管的內(nèi)腔連通，位于干熱巖層井段位置處的射孔將干熱巖層與套管的內(nèi)腔連通；

第三步、安裝熱采裝置，將內(nèi)腔中裝有工質(zhì)的重力熱管裝置下入至套管內(nèi)腔下部，該重力熱管裝置位于套管底端與頁巖氣儲層頂端之間的套管內(nèi)腔段位置處，在將重力熱管裝置的頂端固定在油管底部，重力熱管裝置與頁巖氣儲層之間位置處的套管內(nèi)腔段和/或重力熱管裝置與干熱巖層之間位置處的套管內(nèi)腔段的重力熱管裝置外壁套裝有封隔器；所述油管的頂部伸出套管的頂端后與地面控制設(shè)備連通，控制油管起下作業(yè)，將重力熱管裝置下放至目的層位；

第四步、頁巖氣熱采，干熱巖層將高溫傳給重力熱管裝置的下部，加熱重力熱管裝置下端，重力熱管裝置內(nèi)腔底部的工質(zhì)吸熱由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，氣態(tài)工質(zhì)上升到重力熱管裝置內(nèi)腔頂部釋放熱量后液化形成液相并沿所述重力熱管裝置內(nèi)腔的內(nèi)壁向下流動回到重力熱管裝置內(nèi)腔底部，以再次吸熱，進(jìn)行下一次的循環(huán)相變，同時將熱量向上傳遞到位于頁巖氣儲層位置處的套管內(nèi)腔段內(nèi)，并對頁巖氣儲層進(jìn)行加熱，沒排井網(wǎng)中的每一口埋藏井都進(jìn)行上述的循環(huán)，從而使井網(wǎng)區(qū)域內(nèi)的頁巖氣儲層溫度升高，使頁巖氣儲層解吸產(chǎn)生天然氣，隨著解吸氣的增多，頁巖氣儲層內(nèi)的壓力增加，當(dāng)壓力增加到某一個值后通過頁巖氣儲層水平井位置處的壓裂縫進(jìn)入到油管，實現(xiàn)頁巖氣的熱采。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用深層地?zé)豳Y源熱采頁巖氣方法，其特征在于：所述工質(zhì)采用水、甲醇、丙酮等中的一種或幾種；當(dāng)采用所述工質(zhì)中的幾種時，重力熱管裝置內(nèi)就有對應(yīng)的幾個相互獨立封閉的內(nèi)腔，該幾個相互獨立封閉的內(nèi)腔從上往下布置；每一個獨立封閉的內(nèi)腔工作時從下往上依次形成冷凝內(nèi)腔段、絕熱內(nèi)腔段和蒸發(fā)內(nèi)腔段。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用深層地?zé)豳Y源熱采頁巖氣方法，其特征在于：所述幾個相互獨立封閉內(nèi)腔中所對應(yīng)裝有的工質(zhì)的沸點從下往上逐漸降低。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用深層地?zé)豳Y源熱采頁巖氣方法，其特征在于：所述注入水泥進(jìn)行固井是在井中套管外壁與井壁之間的環(huán)空部中注水泥固井。

5.一種利用深層地?zé)豳Y源熱采頁巖氣系統(tǒng)，其特征在于：包括位于水平井（28）兩側(cè)的排狀井網(wǎng)（29），每一排狀井網(wǎng)（29）又包括四口結(jié)構(gòu)相同的埋藏井（18）；

所述埋藏井（18）還包括底端依次穿過上覆巖層（1）、頁巖氣儲層（5）后穿入干熱巖層（9）中的鉆孔，固定在鉆孔中的套管（4）；位于頁巖氣儲層（5）位置處的套管（4）的管段上和干熱巖層（9）位置處的套管（4）的管段上均設(shè)置有射孔（11），該射孔（11）將套管（4）的內(nèi)腔與頁巖氣儲層（5）和干熱巖層（9）連通；

位于頁巖氣儲層（5）位置處的套管（4）的內(nèi)腔管段處和/或干熱巖層（9）位置處的套管（4）的內(nèi)腔管段處固定有封隔器（10），穿過封隔器（10）的重力熱管裝置（6）的頂端固定在油管（2）的底部，該油管（2）穿出套管（4）的頂部端口；所述重力熱管裝置（6）內(nèi)裝有受熱氣化的工質(zhì)（14），重力熱管裝置（6）的頂部位于頁巖氣儲層（5）位置處的套管（4）的內(nèi)腔管段處，重力熱管裝置（6）的底部位于干熱巖層（9）位置處的套管（4）的內(nèi)腔管段處。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用深層地?zé)豳Y源熱采頁巖氣系統(tǒng)，其特征在于：所述重力熱管裝置（6）包括至少兩套重力熱管單元（7），通過連接頭（8）將相鄰兩套重力熱管單元（7）的首尾固接為一體；

所述重力熱管單元（7）又包括導(dǎo)熱管，通過密封堵頭（12）將所述導(dǎo)熱管的兩端密封，使導(dǎo)熱管的內(nèi)腔形成重力熱管封閉腔（13），工質(zhì)（14）位于重力熱管封閉腔（13）的下部，所述重力熱管封閉腔（13）由上至下依次分為冷凝段（15）、絕熱段（16）和蒸發(fā)段（17）。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用深層地?zé)豳Y源熱采頁巖氣系統(tǒng)，其特征在于：重力熱管單元（7）為多套時，由下至上依次位于各重力熱管單元（7）的重力熱管封閉腔（13）中工質(zhì)的沸點逐漸降低，同一重力熱管單元（7）的重力熱管封閉腔（13）中工質(zhì)的沸點相同。