[發明專利]一種油頁巖與煤互層協同原位開采的方法

有效

• 申請號: 202110651741.6
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113236212B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 朱靜怡;楊兆中;李小剛;王浩;易良平
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B43/24
• 分類號: E21B43/24;E21B43/295;E21B47/07;E21B43/34
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 王攀

本發明公開了一種油頁巖與煤互層協同原位開采的方法，基于油頁巖與煤互層伴生的地質特點，采用微波加熱的方法，原位共加熱油頁巖與煤，使油頁巖與煤共同熱解，轉化成液態和氣態的有機質，然后經由孔隙和裂縫通道流入井筒，由生產井產出。本發明用微波加熱的原位熱解方法，將機械的物理開采轉化為電磁的化學熱解開采，由物理采煤變為化學采氣，降低了不必要的熱能消耗，提高了油頁巖與煤炭的熱解效率，增加了熱解產物的品質等級，降低了對環境的污染。

技術領域

本發明涉及油頁巖開采技術領域，更具體的說是涉及一種油頁巖與煤互層協同原位開采的方法。

背景技術

油頁巖屬于非常規油氣資源的一種，需用加熱的方式將有機質轉化，獲得頁巖油和熱解氣等優質燃料。我國的油頁巖資源極其豐富，其中一部分資源是與煤炭資源伴生的，即以油頁巖和煤炭互層形式或油頁巖頂板形式存在，這部分油頁巖資源主要作為煤炭機械開采的伴生礦物被采掘到地面進行煉化，此種方法不僅造成了資源浪費，而且污染了生態環境，不利于我國碳中和目標的實現。

現有油頁巖和煤炭的開采方法主要包括機械挖掘開采和地下開采，其中機械挖掘開采是將油頁巖或者煤炭挖掘出來，然后在地面進行煉化，但存在對環境污染大、能量利用效率低的問題；煤炭的地下開采是在高溫下注入氣化劑，然后在地下原位對煤炭進行氣化，但存在加熱效率慢、可控性差、地下水資源易污染的問題；油頁巖的地下開采包括地下電加熱法、地下流體對流加熱法、地下微波(電磁)加熱法，但是地下電加熱法存在加熱速度慢、處理時間長、能量利用率低的缺陷，地下流體對流加熱法存在熱量損失大、水資源消耗大的缺陷，地下微波(電磁)加熱法的技術雖然還不成熟，但卻體現出了巨大的潛力。

微波加熱技術具有加熱速度快、轉化效率高、可控性強、能耗低、污染小的特點，可在地面條件下高效熱解油頁巖或煤炭。若將微波加熱技術應用到地下，結合油頁巖和煤互層伴生的埋藏特點，對油頁巖和煤共同進行熱解轉化，不僅可以減少資源浪費，降低污染物排放，而且油頁巖與煤的共熱解往往具有協同效應，可提高能量的綜合利用效率。

因此，如何提供一種油頁巖與煤互層協同原位開采的方法是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明解決了油頁巖在煤炭伴生條件下，機械方法所造成的資源浪費和環境污染的問題，采用微波加熱的原位共熱解方法，將機械的物理開采轉化為電磁的化學熱解開采，由物理采煤變為化學采氣，降低了不必要的熱能消耗，提高了油頁巖與煤炭的熱解效率，增加了熱解產物的品質等級，減少了對環境的污染。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種油頁巖與煤互層協同原位開采的方法，包括以下步驟：

(1)通過測井解釋曲線，判斷油頁巖與煤炭互層伴生的埋深，以及二者伴生的界面；

(2)通過同軸電纜，將由地面產生的微波傳導入井下；

(3)將微波的天線對準油頁巖的層位，開啟微波源，對油頁巖進行輻射加熱；

(4)將油頁巖加熱到熱解溫度，用井下溫度監測器，監測油頁巖在近井筒的溫度，調節微波的加熱參數；

(5)油頁巖層在高溫熱解下，將溫度傳至煤層，煤層在油頁巖的高溫傳導下，升溫至低溫熱解區域；

油頁巖在加熱條件下轉化成為半焦，可作為煤炭熱解的催化劑，提高煤炭熱解的效率以及熱解產物的品質；反之亦然；

并且由于油頁巖的熱解溫度普遍是要高于煤炭熱解溫度的，可以利用油頁巖熱解產物的高溫區域，將溫度傳至煤層，使煤炭隨之熱解；

(6)在油頁巖與煤炭共熱解下，形成大量的孔隙和裂縫空間作為共熱解油氣產物的流動通道，進一步提高油氣的流動速度，減少了油氣在高溫地層內的賦存時間，即減少了油氣產物二次熱解的概率，也提高了油氣的產量。