[其他]傳導加熱地下油頁巖以賦予其滲透性并隨后采油

無效

• 申請號: 87100890
• 申請日: 1987-01-17
• 公開（公告）號: CN87100890A
• 公開（公告）日: 1988-08-31
• 發明（設計）人: 彼得·萬·米爾斯;埃里克·彼里·迪·羅費格納克;哈羅德·杰·維尼加爾;邁克爾·弗朗希斯·魯希德
• 申請（專利權）人: 國際殼牌研究有限公司
• 主分類號: E21B43/28
• 分類號: E21B43/28;E21B36/04
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 吳大建,全菁

本發明涉及利用傳導加熱驅動工藝從地下油頁巖中開采石油的方法。更具體地講，本發明涉及利用傳導加熱的方法處理相當厚且基本上完全不滲透的地下油頁巖的方法，其中的傳導加熱既能在油頁巖所選定的層段造成一個滲透帶又能隨后開采油頁巖油烴。

在瑞典，F.Ljungstroem發明了從地下油頁巖中采油的助滲透性傳導加熱驅動工藝。四十年前發明的這一方法在五十年代小規模地在工業上使用過。該方法在下列文獻中進行過說明：瑞典專利號121，737，123，136，123，137，123，138，125，712和126，674;美國專利號2，732，195以及雜志上的文章，如：“地下頁巖油用Ljujngstroem法熱解”，ⅣA卷24（1953）第3期，第118至123頁，和“就地電介加熱油頁巖的凈能回收”，油頁巖討論會論文集11，第311到330頁（1978）。上述瑞典工藝方法是在近地表的滲透性油頁巖地層中完成注熱井和產液井，使井眼之間的間距小于3米。注熱井裝有電加熱或其它類型的加熱元件，在這些元件的周圍有大量的物質，如砂或水泥，其安置的方式可將傳給油頁巖，同時又能防止流體的流入或流出。設計和試驗瑞典工藝方法的油頁巖，其滲透性能已達到了這樣的程度，即由于地下水的不斷流入，必須連續不斷地抽水，以避免蒸發該地下水所帶來的能耗。

就基本上完全不滲透，相當深且相當厚的油頁巖沉積層而言，如美國Piceance盆地的油頁巖沉積層，以前人們認為，根據先前的說法和認識，利用傳導加熱工藝采油的可能性，從經濟角度考慮是無法實現的。例如，在上述油頁巖討論會上，Ljungst.roem方法的特征表述如下：該方法“……將管狀電加熱元件嵌入高品位油頁巖沉積層中，從而成功地采出了頁巖油。該方法是借助于普通熱擴散加熱油頁巖的，這當然需要很大的溫度梯度，因此加熱極不均勻;需要數月時間才能完全干餾完象小房間那樣大小的油頁巖層段。而且，由于對干餾帶周邊以外的油頁巖加熱不足以及對最靠近熱源的油頁巖的過渡加熱而浪費了大量熱能。在處理西部油頁巖時，后一問題顯得特別重要，因為過熱區的熱能，由于在大約600℃以上發生吸熱反應，而不可能通過擴散全部得到回收。”（313頁）

在基本上不滲透且相當厚的地下油頁巖地層中，造成和保持一個熱解產品能夠通過的滲透帶已成為一個嚴重的問題。美國專利3，468，376（第1和第2欄）報道：“將熱傳過油頁巖的機理有兩種。熱靠傳導作用傳過油頁巖中的固體物質。熱也靠對流作用傳過油頁巖中的固體物質。靠傳導作用傳熱是比較慢的過程。油頁巖的平均熱傳導率和平均熱擴散率與火磚大致相當。固體油頁巖基質的滲透性極低，很象未上釉的瓷制品。因此，對流傳熱僅限于利用連通油頁巖的孔道中的流體流動來加熱。這些流道可以是天然的和人工產生的裂縫。……加熱時，在流道壁上形成一層熱解的油頁巖層。這層熱解的油頁巖層為碳含量不同的無機礦物基質。它對于來自流道中加熱流體的熱流來說是一個不斷擴大的隔層。”該專利涉及將加熱過的油頁巖-熱解流體循環通過流道，同時向循環流體中添加研磨顆粒以沖刷流道壁上正在形成的熱解油頁巖層的方法。

雖然許多地下油頁巖的熱傳導率和熱擴散率事實上與未上釉的瓷制品和火磚很相似，但美國專利3，237，689指出，讓油頁巖和核反應堆冷卻液之間進行熱交換就可使“熱前緣迅速擴展”（第3欄，第7行），該專利還說明了使用位于地表或油頁巖沉積層內的這類反應堆的工作系統。

美國專利3，284，281指出（第1欄，第3-21行），“人們已嘗試過用各種方法如……用電阻加熱器……加熱油頁巖以從中采油，但幾乎沒有獲得什么成功……。加熱之前將油頁巖壓裂，再用就地燃燒法或其它方式加熱，也幾乎沒有取得什么成功，因為油頁巖受熱時膨脹，結果使裂縫部分地或完全閉合。該專利還描述了一種加熱工藝方法，其操作順序為：加熱油頁巖（并從而使其膨脹），然后注入流體，以水力壓裂已膨脹的油頁巖，之后再重復這些步驟，直至熱穩定裂縫擴展進入產油井。

美國專利3，455，383描述了部分枯竭的油頁巖碎片在流道內如由流道內流體壓力支撐開的水平裂縫內的聚集。該專利揭示，如果將流道頂升高，以便在這樣一個枯竭油頁巖層之上保持流通渠道，那么其上覆地層就必然被彎曲，而且如果無預防措施，這樣的彎曲會逐漸發展直至使裂縫延伸到地表。該專利提出間隙性降低諸如裂縫內的流體壓力，從而允許上覆巖層的重量壓碎并壓實枯竭油頁巖的工藝方法。