[發(fā)明專利]一種催化氧化燃燒致裂儲層提高頁巖油藏采收率的方法

有效

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• 申請日: 2021-05-08
• 公開（公告）號: CN113216918B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設計）人: 趙帥;蒲萬芬;袁成東;米哈伊爾·阿列克謝耶維奇·瓦爾福洛梅耶夫;薩迪科夫·卡米爾·加米羅維奇
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B43/22
• 分類號: E21B43/22;E21B43/247
• 代理公司: 深圳峰誠志合知識產權代理有限公司 44525
• 代理人: 胡石開

本發(fā)明公開了一種催化氧化燃燒致裂儲層提高頁巖油藏采收率的方法，包括：選擇催化劑；將催化劑和有機溶劑的混合物段塞注入到經過水平井分段壓裂后的頁巖油藏，燜井一段時間，然后將空氣注入到頁巖油藏，催化氧化/燃燒致裂頁巖儲層，增強頁巖油導流能力。采用本發(fā)明的方法可以明顯降低頁巖油藏點火難度，提升燃燒效率和燃燒前緣穩(wěn)定性，充分利用氧化/燃燒化學作用致裂頁巖，與現(xiàn)有水力壓裂方法產生協(xié)同效應，改善儲層孔隙?裂縫結構及提高采收率。

技術領域

本發(fā)明涉及頁巖油開發(fā)技術領域，具體涉一種催化氧化燃燒致裂儲層提高頁巖油藏采收率的方法。

背景技術

國際能源署評價結果顯示，中國頁巖油儲量豐富，可采資源量達43.52×108噸，位居世界第三。然而由于頁巖油儲層物性差，孔喉比和滲透率極低，孔隙類型及流體賦存狀態(tài)多樣，導致水驅、化學驅等技術難以實施，常規(guī)注氣作用有限；頁巖儲層薄互層和層理發(fā)育使得壓裂較難形成復雜縫網，體積壓裂采出程度低(5％～10％)。2018年，盛家平等在中國申請專利CN201810315546.4中首次提出了一種利用空氣氧化熱破裂提高頁巖油藏采收率的方法，其核心步驟為將空氣直接注入至頁巖油藏，空氣與頁巖油、干酪根等有機物發(fā)生氧化/燃燒反應，導致儲層熱破裂，從而提高頁巖油采收率。

然而，過度成熟的頁巖油中不飽和烴含量較低，不利于注空氣過程中燃料沉積；頁巖納米級孔壁對孔內分子分布有一定的拖拽作用，該限制作用能夠明顯改變頁巖油藏內相行為，增加納米孔隙中原油氧化/燃燒反應的難度。此外，室內實驗表明往吉木薩爾頁巖中注入空氣，點火時間長，燃燒強度低，且無法建立持續(xù)穩(wěn)定的燃燒前緣(參見圖6)。因此，對于頁巖油藏而言，通過直接注空氣難以形成穩(wěn)定燃燒和有效縫網系統(tǒng)。

中國申請專利CN201810081323公開了一種有效提高原油氧化行為的催化劑及其火驅采油方法，該方法針對稠油開采提出了實用油溶性金屬催化劑，可以降低點火溫度、提高原油的燃燒效率、穩(wěn)定燃燒前緣。然而由于頁巖油藏的致密屬性且含有干酪根，將該方法直接引入頁巖油藏后發(fā)現(xiàn)其對采收率、燃燒前緣穩(wěn)定性的影響并不穩(wěn)定，時高時低，難以預測，并不適用于頁巖油藏，因此我們在該專利的基礎上進行進一步研究，完善了該方法，使得其適用于頁巖油藏。

發(fā)明內容

本發(fā)明主要是克服現(xiàn)有技術中的不足之處，提出一種利用催化氧化燃燒致裂儲層提高頁巖油藏采收率的方法。本發(fā)明針對現(xiàn)有稠油火驅采油技術直接應用于頁巖油藏存在的不足進行了研究，發(fā)現(xiàn)與常規(guī)稠油油藏并不相同，對于頁巖油藏而言，由于其致密屬性，直接進行注空氣點火，燃燒前緣難以建立及持續(xù)穩(wěn)定地傳播，從而沒法達到良好的頁巖致裂效果。此外，與稠油油藏不同，頁巖油藏高溫燃燒的有機物不僅包括頁巖油還包括干酪根。因此在考慮催化燃燒時，應同時考慮到催化劑對頁巖油和干酪根燃燒的影響；所需的催化劑體系往往也比稠油燃燒所需的催化劑體系更為復雜。因此本專利首先采用多孔介質熱效應監(jiān)測裝置進行頁巖巖心燃燒實驗，從而篩選出合適的催化劑體系。在以往的研究中，學者們通常采用燃燒管(CT)來模擬在多孔介質中催化劑對原油燃燒的影響。需要指出的是燃燒管實驗是非常耗時、耗力和昂貴的，并且需要大量的油樣和砂樣。通常情況下，這些特性使得無法進行大量的燃燒管實驗對可能適合于不同油藏的催化劑體系進行初步篩選。于是部分學者們開始采用熱重分析儀(TG)和差式掃描量熱儀(DSC)等熱分析儀器來評價催化劑對原油燃燒的影響。但與這些儀器相比，就多孔介質動態(tài)空氣流而言，本節(jié)所使用的多孔介質熱效應監(jiān)測裝置能夠更好模擬油藏條件下原油的燃燒過程；且該熱效應監(jiān)測裝置亦具備TG、DSC等熱分析儀器操作方便、快捷、所需材料較少、重復性高等優(yōu)點。此外，上述商用熱分析設備的反應器主要結構為金屬，而加熱的金屬表面自身可以影響氧化/燃燒反應及催化劑的催化效果，這對催化劑的評價是不利的。該多孔介質熱效應監(jiān)測裝置采用的反應器為石英材質，可以確保精確地評價催化劑對燃燒反應的催化效果。此外，針對后期補充催化劑我們進行了研究，發(fā)現(xiàn)為了保證頁巖油藏燃燒前緣持續(xù)穩(wěn)定地向前傳播，需要在燃燒前緣溫度低于450℃時補充催化劑以提高燃燒前緣溫度和穩(wěn)定性。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：