[發(fā)明專利]一種激光和超臨界水聯(lián)合原位開采頁巖油的在線監(jiān)測裝置和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210230333.8
• 申請日: 2022-03-10
• 公開（公告）號: CN114810041A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉勝;薛良豪;王詩兆;東芳;孫亞萌
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學
• 主分類號: E21B47/06
• 分類號: E21B47/06;E21B47/07;E21B43/00;E21B43/28
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

本發(fā)明公開了一種激光和超臨界水聯(lián)合原位開采頁巖油的在線監(jiān)測裝置和方法，包括激光發(fā)生裝置、氣體發(fā)生裝置、超臨界水發(fā)生裝置、加熱裝置和在線監(jiān)測裝置等。激光發(fā)生裝置產(chǎn)生高能激光束，氣體發(fā)生裝置產(chǎn)生活性氣體，加熱裝置使油頁巖層在地下受熱加溫，在線監(jiān)測裝置在線監(jiān)測原位開采頁巖油狀況，實時觀測作業(yè)現(xiàn)場畫面，超臨界水注入裝置會使產(chǎn)生的超臨界水注入到油頁巖層中，進入孔隙喉道。高能激光束作用于活性氣體，使氣體活化，發(fā)生爆炸性熱化學反應(yīng)，使油頁巖發(fā)生破碎和化學改性，最終實現(xiàn)快速破碎頁巖。該發(fā)明方法能夠避免頁巖油在地面煉化過程中造成的環(huán)境污染，經(jīng)濟效益高，可有效降低生產(chǎn)成本，提升工作效率，大幅度提高產(chǎn)油率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于頁巖油開采技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種頁巖油開采裝置和方法，具體涉及一種激光和超臨界水聯(lián)合原位開采頁巖油的在線監(jiān)測裝置和方法。

背景技術(shù)

我國擁有世界第三的頁巖油資源，多套湖相泥頁巖層系具有分布范圍廣、時代較新、有機質(zhì)豐度高、厚度大、埋藏淺、成熟度低、以生油為主的特點，資源潛力巨大，被認為是國內(nèi)最具戰(zhàn)略性的石油接替資源。尤其是我國近年大量的石油新增儲量品質(zhì)變差，采收率偏低，單井產(chǎn)量低，穩(wěn)產(chǎn)期短，因此需要開采頁巖油作為重要的替代資源。雖然中國頁巖油的儲量豐富，但由于復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造、嚴格的地質(zhì)數(shù)據(jù)控制、不成熟的技術(shù)以及高額的開采費用，導(dǎo)致可采資源量不足地質(zhì)儲量的5％，決定了大規(guī)模的商業(yè)開發(fā)仍是一個嚴峻的挑戰(zhàn)。

頁巖油是指蘊藏在富含有機質(zhì)頁巖和頁理與紋層發(fā)育的碳酸鹽巖，具有超低孔隙度和滲透率的烴源巖層系中的石油資源，包括泥頁巖孔隙和裂縫中的石油，也包括泥頁巖層系中的致密碳酸鹽巖或碎屑巖夾層中的石油資源。

現(xiàn)階段，全球只有美國能實現(xiàn)頁巖油的規(guī)模化開采。美國開采的是海相頁巖油，成熟度高，實現(xiàn)了頁巖油的地下原位開采，省去了開采運輸?shù)V石和地上加工的步驟，直接在地下對頁巖油層進行加熱，原位裂解，通過采油管將原油輸送到地面。原位開采顯然更有優(yōu)勢，污染少、耗水量小、產(chǎn)物品質(zhì)好、開采效率高。中國陸相頁巖油與北美海相頁巖油地質(zhì)條件差異，決定我們無法直接復(fù)制美國的相關(guān)理論和勘探開發(fā)技術(shù)。中國的陸相頁巖油，以中低成熟度為主，開采性能上明顯處于劣勢，無法通過現(xiàn)有的技術(shù)手段直接開采。盡管我國頁巖油勘探開發(fā)取得了較大進展，但仍處于起步階段，利用量微乎其微。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種激光和超臨界水聯(lián)合原位開采頁巖油的在線監(jiān)測裝置和方法，充分發(fā)揮激光技術(shù)與超臨界水技術(shù)的優(yōu)勢，實現(xiàn)頁巖油高效、經(jīng)濟的原位在線監(jiān)測開采。

本發(fā)明的裝置所采用的技術(shù)方案是：

一種激光和超臨界水聯(lián)合原位開采頁巖油的在線監(jiān)測裝置，其特征在于：包括外殼，以及設(shè)置在外殼的內(nèi)的

激光發(fā)生裝置：用于輸出高能激光束；

氣體發(fā)生裝置：用于輸出活性氣體；

超臨界水發(fā)生裝置：用于產(chǎn)生超臨界水并將其注入到油頁巖層中；

設(shè)置在外殼的外壁的

加熱裝置：使油頁巖層在地下受熱加溫；

在線監(jiān)測裝置：監(jiān)測破巖區(qū)域的實時狀況。

在上述的一種激光和超臨界水聯(lián)合原位開采頁巖油的在線監(jiān)測裝置，所述激光發(fā)生裝置包括能量光纖、以及設(shè)置在能量光纖兩端的激光轉(zhuǎn)向器和激光頭。

在上述的一種激光和超臨界水聯(lián)合原位開采頁巖油的在線監(jiān)測裝置，所述氣體發(fā)生裝置包括用于輸送活性氣體的氣體通道以及設(shè)置在氣體通道一端的氣體噴嘴。

在上述的一種激光和超臨界水聯(lián)合原位開采頁巖油的在線監(jiān)測裝置，所述超臨界水發(fā)生裝置主要為超臨界水發(fā)生器以及設(shè)置在超臨界水發(fā)生器前端的超臨界水槍頭。

在上述的一種激光和超臨界水聯(lián)合原位開采頁巖油的在線監(jiān)測裝置，所述加熱裝置主要為電加熱工具。