[發明專利]一種頁巖儲層原位開采高溫高壓三維物理模擬裝置及實驗方法

在審

• 申請號: 202110124915.3
• 申請日: 2021-01-29
• 公開（公告）號: CN112951064A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 姚傳進;張何星;劉栢碩;祁佳龍;李蕾;趙嘉;徐良;劉雅倩;王喆
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G09B25/00
• 分類號: G09B25/00
• 代理公司: 武漢聚信匯智知識產權代理有限公司 42258
• 代理人: 沙莎

本發明涉及一種頁巖儲層原位開采高溫高壓三維物理模擬裝置，包括動力與介質傳輸系統、蒸汽發生與加熱系統、熱解反應系統、產物收集系統、溫度壓力監測調節系統。本發明通過對油頁巖巖樣中心進行鉆孔，填充陶粒，模擬注熱井，通過對油頁巖巖樣四角對稱位置進行鉆孔，填充陶粒，模擬采出井。一口模擬注熱井，四口模擬采出井形成井網。模擬注熱井注入的蒸汽，其流動性能受到油頁巖孔隙、裂縫的影響，也受到井網的影響。所以本發明不僅能研究油頁巖非均質性對油頁巖原位熱解的影響，還能研究井網對油頁巖熱解的影響。因此本發明更貼近礦場實際開發，能更好地探究科學準確以及適用性廣的開發規律。

技術領域

本發明屬于油頁巖原位開采模擬技術領域，具體涉及一種頁巖儲層原位開采高溫高壓三維物理模擬裝置及實驗方法。

背景技術

油頁巖被視為石油的替代能源，其儲量豐富且具有良好的開發利用前景。目前我國正加大對油頁巖開發的投入，若能實現工業開采，可緩解我國能源緊張的局勢。

目前油頁巖開發有以下兩類技術：地面干餾技術、油頁巖原位熱解技術。地面干餾技術指：將油頁巖開采至地面，破碎處理到所需粒徑后，加入到干餾爐中，獲得干餾產物。該過程不僅會產生有毒氣體、廢水和大量廢渣，而且投入產出比高，經濟效益差。而油頁巖原位熱解技術則是將熱能量注入到地下油頁巖體，其中的干酪根裂解產生頁巖油氣，再將產生的頁巖油氣導出至地面的方法。該技術由于具有：“低污染”，“低排放”，“資源利用率高”的特點，受到研究人員的廣泛關注。

我國油頁巖原位熱解技術實際應用少，且大都以失敗告終，當前仍以室內研究為主。盡管我國油頁巖原位熱解研究取得了一定的成果，但仍存在很多亟需解決的問題，比如對油頁巖原位加催化劑熱解機理研究不深入，油頁巖原位熱解產物難預測、產率低，油頁巖原位熱解影響因素及影響規律不清楚等。因此，研究油頁巖原位熱解規律對我國油頁巖開發利用至關重要。

目前，油頁巖原位熱解方法眾多，各有優缺點。油頁巖原位熱解的關鍵是熱解產物的運移，應使產生的頁巖油氣盡可能多得運移出油頁巖層，不被滯留在地下。而注蒸汽對流加熱油頁巖的方式有助于提高油頁巖層的滲流能力，可高效地采出頁巖油氣，是一種有效的開采方法。注蒸汽熱解油頁巖反應過程如下：將高溫高壓蒸汽通過注熱井注入到油頁巖層，近井地帶的油頁巖首先發生熱解反應，生成頁巖油氣。隨后在高溫高壓水蒸汽和頁巖油氣的共同驅動下，加熱范圍不斷擴大，油氣混合體向采出井方向移動。

為了研究油頁巖原位熱解規律、特征，探究油頁巖原位熱解影響因素與產物、產率的關系，通常需要構建油頁巖熱解實驗系統模型，以完成相關研究。現有的原位熱解模型一般只有一個注入端，一個采出端，注入端用于給油頁巖體注入熱量，采出端用于收集熱解產物，該模型可簡單模擬油頁巖熱解的過程，但是油頁巖具有非均質性，籠統的注采模型無法研究非均質性對油頁巖原位熱解的影響，同時該注采模型也忽略了井網對油頁巖原位熱解的影響。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的上述缺點，提供一種頁巖儲層原位開采高溫高壓三維物理模擬裝置，使油頁巖原位開采物理模擬實驗的裝置更加綜合全面，更加貼近實際礦場開發，從而探究更為科學準確以及適用性廣的開發規律。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下。