[發明專利]一種地下熱解厚及特厚油頁巖礦層開采油氣產物的方法

有效

• 申請號: 202110083447.X
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112727420B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 王磊;康志勤;楊棟;何繼來;趙靜;黃旭東;張超;王國營;張馳
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: E21B43/241
• 分類號: E21B43/241;E21B43/30;E21B43/267
• 代理公司: 太原高欣科創專利代理事務所(普通合伙) 14109
• 代理人: 冷錦超;鄧東東

本發明涉及一種地下熱解厚及特厚油頁巖礦層開采油氣產物的方法，屬于非常規油氣資源開采利用領域；在礦層厚度范圍內“六經線類蛛網型”方式進行井型的布置，通過各個井筒對礦層進行水力壓裂，在高壓水中注入支撐劑，以保證礦層內部裂隙的張開度和連通性。在不同井筒中，僅僅中間井做保溫處理，作為注熱井，中圈井和外圍井均作為生產井，在注熱過程中，依次進行中間井注入高溫水蒸汽、中圈井分層或整層采油氣、中圈井分層或整層注氧、中間井注入冷凝水、外圍井分層或整層采油氣等過程，從而進行大范圍礦層的熱解和油氣開采工作；解決了現有原位開采厚及特厚油頁巖礦層技術中井筒設計成本過高以及熱解后礦層巨大熱量無法有效利用的問題。

技術領域

本發明屬于非常規油氣資源開采利用領域，具體涉及一種地下熱解厚及特厚油頁巖礦層開采油氣產物的方法。

背景技術

油頁巖是含有固體可燃有機質（干酪根）的細粒沉積巖，其中干酪根不溶于基本的石油溶劑。通過干餾干酪根可裂解為氣體產物和油頁巖油，油巖油經過加工可生產合格的油品。油頁巖作為非常規油氣資源，其高效開發利用對緩解我國貧油少氣的局勢具有重要的影響和現實的意義。

目前，世界上開發油頁巖資源的主要方式包括兩種：地下采掘或露天開采+地面干餾開采和地下原位開采。第一種開采方式與傳統采礦方法類似，先將油頁巖礦石采出，將大塊礦石破碎處理，然后將其置于干餾爐內，在隔絕空氣的情況下進行熱解，其熱解產物中的頁巖氣直接用于燃燒，而油頁巖油則進行收集再加工利用。但是地下采掘需要的成本巨大，油頁巖開采形成的采空區容易引起地表沉陷，而且地面干餾產生的有害物質會污染環境，破壞生態壞境的平衡穩定，故該開采方式技術上存在諸多問題。

由于油頁巖中所含的有機質才是利用的對象，故油頁巖地下原位開采技術只需要將注熱井通至礦層，直接對礦層進行加熱，待油頁巖礦層充分熱解，有機質裂解生成熱解油氣，通過生產井把油氣排到地面，該工藝以保護環境為前提，同時也實現了油頁巖的高效利用。油頁巖的原位加熱方式可分為傳導加熱、對流加熱以及燃燒與輻射加熱三大類。荷蘭殼牌公司的ICP（In-situ Conversion Process）技術是傳導加熱技術的典型代表，該技術利用電極的高溫加熱礦層，加熱器溫度可達1000℃以上，但油頁巖的導熱性極差，加熱效率較低，油頁巖達到有效熱解的溫度需要很長的時間。勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的無線射頻技術利用熱輻射加熱的原理對油頁巖礦層進行加熱分解的，由于無線射頻穿透力強，故無線射頻加熱礦層時熱傳導效率高，同時在礦層中布置水平井以加強礦層的受熱范圍，此時電波在礦層中平行傳播，可開采大規模的油頁巖礦層，但目前輻射加熱技術還未成熟。

鑒于油頁巖導熱性極差、內部有機質不溶于常規有機溶劑的特點，國內外諸多專家學者認為對流加熱開采油頁巖技術具有重要的工業前景。涉及對流加熱開采油頁巖領域的專利有CN 167687 A，CN 103114831 A，CN201710822240.3，CN201610785229.X等。現有的專利主要主張通過對礦層進行水力壓裂或者水平井壓裂，然后注入高溫流體進行加熱，為了使群井范圍內的礦層得到充分熱解，每口井均可作為注熱井和生產井。但其缺點主要表現為：一、為了減少熱流體在注入過程中的熱損失，井筒需要進行嚴格的保溫設計，如若每口井均可作為注熱井，則成本較高；二、油頁巖熱解后會形成大量的溫度極高的殘碳，現有技術均未對該熱量進行合理利用，無疑造成了能量的巨大損失。當待采礦層厚度大時，以上兩個缺點更加得到了放大。因此，為了克服上述缺點，需要設計一種地下熱解厚及特厚油頁巖礦層開采油氣產物的方法。

發明內容

本發明克服了現有技術的不足，提出一種地下熱解厚及特厚油頁巖礦層開采油氣產物的方法；解決現有原位開采厚及特厚油頁巖礦層技術中井筒設計成本過高以及熱解后礦層巨大熱量無法有效利用的問題。

為了達到上述目的，本發明是通過如下技術方案實現的。

一種地下熱解厚及特厚油頁巖礦層開采油氣產物的方法，包括下述步驟：