本發(fā)明涉及油頁(yè)巖原位開采技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種加熱油頁(yè)巖儲(chǔ)層的方法。

背景技術(shù)：

油頁(yè)巖原位開采是指通過對(duì)油頁(yè)巖儲(chǔ)層進(jìn)行高溫加熱，溫度一般約為350-500℃，將油頁(yè)巖中的固體干酪根轉(zhuǎn)換為液態(tài)烴，再通過傳統(tǒng)的石油天然氣鉆井采油工藝將液態(tài)烴從地下開采出來的過程。隨著環(huán)保壓力的逐漸增大，油頁(yè)巖原位開采是油頁(yè)巖未來進(jìn)行商業(yè)化大規(guī)模開發(fā)的必然趨勢(shì)。

油頁(yè)巖原位開采技術(shù)按加熱方式可分為流體加熱、輻射加熱和燃燒加熱等，其中，流體加熱技術(shù)因具有加熱速度快、加熱周期短以及可充分利用干餾氣等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛關(guān)注。

目前從事油頁(yè)巖原位開采加熱技術(shù)研究的主要包括雪佛龍公司的crush技術(shù)；美國(guó)頁(yè)巖油公司(americanshaleoilcorp，簡(jiǎn)稱amso)的ccr技術(shù)(conduction，convection，reflux傳導(dǎo)、對(duì)流、回流)；以色列亞洲集團(tuán)的iist-vtpc技術(shù)(israelin-situtechnology-volume，temperature，pressure，chemicalreactions)。

上述公司所闡述的方法對(duì)于油頁(yè)巖原位開采技術(shù)還處在概念設(shè)計(jì)或者室內(nèi)研究階段，并沒有詳細(xì)闡述如何實(shí)現(xiàn)高溫高壓氣體的注入及循環(huán)。因而，需要提供一種高效、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的加熱油頁(yè)巖儲(chǔ)層的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問題，根據(jù)本發(fā)明提出了一種加熱油頁(yè)巖儲(chǔ)層的方法，包括：在目標(biāo)儲(chǔ)層的油頁(yè)巖區(qū)域分別構(gòu)造生產(chǎn)井和加熱井；通過制氣設(shè)備向氣體增壓機(jī)內(nèi)注入加熱介質(zhì)以對(duì)所述加熱介質(zhì)進(jìn)行加壓；將加壓后的所述加熱介質(zhì)注入到介質(zhì)加熱器內(nèi)以將所述加熱介質(zhì)加熱到預(yù)定溫度；將加熱后的所述加熱介質(zhì)通過所述加 熱井注入到所述油頁(yè)巖區(qū)域內(nèi)以對(duì)所述油頁(yè)巖區(qū)域內(nèi)的油頁(yè)巖進(jìn)行加熱；通過所述加熱介質(zhì)對(duì)所述油頁(yè)巖進(jìn)行加熱，以將所述油頁(yè)巖進(jìn)行熱解，從而生成熱解產(chǎn)物，使得所述熱解產(chǎn)物流入所述生產(chǎn)井內(nèi)并采出到地面；通過對(duì)所述生產(chǎn)井內(nèi)采出的所述熱解產(chǎn)物進(jìn)行分離，以分別生成能夠加熱所述加熱介質(zhì)的烴類氣體和能夠依次經(jīng)過所述氣體增壓機(jī)和所述介質(zhì)加熱器后而重新注入到所述加熱井中進(jìn)行循環(huán)使用的加熱介質(zhì)。根據(jù)本申請(qǐng)，采用本申請(qǐng)的方法能夠?qū)⒂稍摕峤猱a(chǎn)物分離后生成的加熱介質(zhì)重新返回到地面以繼續(xù)循環(huán)使用，即，可以再一次的注入到氣體增壓機(jī)內(nèi)進(jìn)行加壓，然后注入到介質(zhì)加熱器內(nèi)進(jìn)行加熱，從而通過加熱井注入到油頁(yè)巖區(qū)域內(nèi)以對(duì)油頁(yè)巖區(qū)域內(nèi)的油頁(yè)巖進(jìn)行加熱。這樣，便大大地節(jié)省了資源、使得能量能夠得到充分的利用，最終達(dá)到不需要外界供給能量的自循環(huán)系統(tǒng)。

另外，經(jīng)熱解產(chǎn)物分離后的烴類氣體可以對(duì)介質(zhì)加熱器中的加熱介質(zhì)進(jìn)行加熱，從而達(dá)到了節(jié)省能源、成本低、可操作性強(qiáng)、采收效率高以及采收規(guī)模大的優(yōu)點(diǎn)。

在一個(gè)實(shí)施例中，在構(gòu)造完所述生產(chǎn)井和所述加熱井后，通過保溫隔熱套管以分別對(duì)所述生產(chǎn)井和所述加熱井進(jìn)行完井。通過將保溫隔熱套管分別套設(shè)在該生產(chǎn)井和加熱井的外周壁上，從而可以起到給該生產(chǎn)井和加熱井進(jìn)行保溫隔熱的作用，避免加熱介質(zhì)在生產(chǎn)井和加熱井內(nèi)的溫度降低過快，導(dǎo)致熱量散失嚴(yán)重的弊端。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括通過對(duì)所述生產(chǎn)井和所述加熱井進(jìn)行爆炸或人工改造以提高所述目標(biāo)儲(chǔ)層的孔隙度和滲透率。

在一個(gè)實(shí)施例中，加壓后的所述加熱介質(zhì)的壓力大于所述油頁(yè)巖的儲(chǔ)層壓力。

在一個(gè)實(shí)施例中，加熱后的所述加熱介質(zhì)的所述預(yù)定溫度大于所述油頁(yè)巖的熱解溫度。

在一個(gè)實(shí)施例中，通過對(duì)所述生產(chǎn)井和所述加熱井進(jìn)行爆炸或人工改造，以在所述目標(biāo)儲(chǔ)層內(nèi)構(gòu)造裂縫，并使得所述裂縫能分別連通所述生產(chǎn)井和所述加熱井。

在一個(gè)實(shí)施例中，通過抽油機(jī)將所述熱解產(chǎn)物輸送到所述目標(biāo)儲(chǔ)層的表面，經(jīng)冷卻后將所述熱解產(chǎn)物通向三相分離器以對(duì)所述熱解產(chǎn)物進(jìn)行分離從而生成 油氣水，通過對(duì)所述油氣水進(jìn)行分離以生成油、水和氣體混合物。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述熱解產(chǎn)物經(jīng)所述裂縫流入所述生產(chǎn)井內(nèi)。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述氣體混合物包括所述加熱介質(zhì)和所述烴類氣體。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括根據(jù)所述加熱介質(zhì)的不同，來選擇相應(yīng)的所述制氣設(shè)備。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)本申請(qǐng)，采用本申請(qǐng)的方法能夠?qū)⒂稍摕峤猱a(chǎn)物分離后生成的加熱介質(zhì)重新返回到地面以繼續(xù)循環(huán)使用，即，可以再一次的注入到氣體增壓機(jī)內(nèi)進(jìn)行加壓，然后注入到介質(zhì)加熱器內(nèi)進(jìn)行加熱，從而通過加熱井注入到目標(biāo)儲(chǔ)層的油頁(yè)巖區(qū)域內(nèi)以對(duì)油頁(yè)巖區(qū)域內(nèi)的油頁(yè)巖進(jìn)行加熱。這樣，便大大地節(jié)省了資源、使得能量能夠得到充分的利用，最終達(dá)到不需要外界供給能量的自循環(huán)系統(tǒng)。

另外，經(jīng)熱解產(chǎn)物分離后的烴類氣體可以對(duì)介質(zhì)加熱器中的加熱介質(zhì)進(jìn)行加熱，從而達(dá)到了節(jié)省能源、成本低、可操作性強(qiáng)、采收效率高以及采收規(guī)模大的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

在下文中將基于實(shí)施例并參考附圖來對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。在圖中：

圖1為本申請(qǐng)的實(shí)施例的加熱油頁(yè)巖儲(chǔ)層的方法的步驟流程示意圖。

圖2為本申請(qǐng)的加熱油頁(yè)巖儲(chǔ)層的結(jié)構(gòu)示意圖。

在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記。附圖并未按照實(shí)際的比例描繪。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中還沒有關(guān)于如何將高溫高壓氣體向油頁(yè)巖中進(jìn)行注入，并使得返回到地面上的高溫高壓氣體能夠繼續(xù)循環(huán)使用方面的記載，因而，本申請(qǐng)恰是針對(duì)這一技術(shù)問題提出了加熱油頁(yè)巖儲(chǔ)層的方法。接下來，將對(duì)該方法的具體步驟進(jìn)行詳細(xì)的描述。

上述高溫高壓氣體的溫度的大小范圍為大于等于350度且小于等于500度， 該高溫高壓氣體的氣體壓力的大小范圍為大于等于2mpa(兆帕)且小于等于5mpa(兆帕)。

如圖1和圖2所示，其中，圖1示意性地顯示了該方法包括：

步驟s410，在目標(biāo)儲(chǔ)層1的油頁(yè)巖區(qū)域11分別構(gòu)造生產(chǎn)井2和加熱井3。其中，該生產(chǎn)井2和加熱井3均為直井且均是從目標(biāo)儲(chǔ)層1的對(duì)應(yīng)油頁(yè)巖區(qū)域11的表面從上至下進(jìn)行鉆井。

在一個(gè)實(shí)施例中，該目標(biāo)儲(chǔ)層1可為油頁(yè)巖儲(chǔ)層。

步驟s420，通過制氣設(shè)備4向氣體增加機(jī)5內(nèi)注入加熱介質(zhì)100以對(duì)該加熱介質(zhì)100進(jìn)行加壓。

在一個(gè)實(shí)施例中，該加熱介質(zhì)100可為氮?dú)饣蚨趸?。該加熱介質(zhì)100主要用于給目標(biāo)儲(chǔ)層1中的油頁(yè)巖進(jìn)行加熱，即，通過向如下所述的加熱井3內(nèi)注入高溫高壓的加熱介質(zhì)100，以加熱目標(biāo)儲(chǔ)層1中的油頁(yè)巖7，從而使得油頁(yè)巖7中的未成熟的固體干酪根因被熱解而轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)烴，然后再通過石油天然氣鉆井采油工藝將該液態(tài)烴從地下通過生產(chǎn)井2開采出來。

在一個(gè)具體的示例中，當(dāng)該加熱介質(zhì)100為氮?dú)鈺r(shí)，可采用變壓吸附制氮法來對(duì)氮?dú)膺M(jìn)行制造，從而保證氮?dú)獾募兌瓤蔀?8％，同時(shí)，保證由制氣設(shè)備4制造出的氮?dú)獾膲毫?.7mpa(兆帕)，溫度為40度。

當(dāng)該加熱介質(zhì)100為二氧化碳時(shí)，其通常以液態(tài)形式進(jìn)行運(yùn)輸，由于該液態(tài)的二氧化碳需要被加熱，因而，通常采用常溫常壓的氣瓶進(jìn)行運(yùn)輸。

在步驟s420中，通過制氣設(shè)備4向氣體增壓機(jī)5內(nèi)注入的氮?dú)獾捏w積可為3000nm³/h(標(biāo)方/小時(shí))，即，該氮?dú)庠跇?biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下向氣體增壓機(jī)5內(nèi)注入的體積可為3000立方米每小時(shí)。

在步驟s420中，由于氣體增壓機(jī)5的耐溫能力較低，因而，通過制氣設(shè)備4制造出的加熱介質(zhì)100應(yīng)當(dāng)先通過該氣體增壓機(jī)5進(jìn)行加壓，當(dāng)將該加熱介質(zhì)100加壓到預(yù)定壓力后，再對(duì)該加熱介質(zhì)100進(jìn)行加熱。

另外，由于加壓后的加熱介質(zhì)100需要被加熱，因而，該氣體增壓機(jī)5最后一級(jí)壓縮后不需要冷卻。

上述加熱介質(zhì)100被氣體增壓機(jī)5加壓后的氣體壓力為5mpa，溫度為大于等于90度且小于等于110度。

步驟s430，將加壓后的加熱介質(zhì)100注入到介質(zhì)加熱器6中以將該加熱介質(zhì) 100加熱到預(yù)定溫度。

該介質(zhì)加熱器6可為氣體加熱器，該氣體加熱器的耐壓大小為5mpa，最高加熱溫度為800度，從而能夠滿足將氮?dú)庾⑷氲侥繕?biāo)儲(chǔ)層1中的油頁(yè)巖區(qū)域11的需求。

上述加熱介質(zhì)100經(jīng)過介質(zhì)加熱器6的加熱后，該加熱介質(zhì)100的溫度可達(dá)到500度左右。

步驟s440，將加熱后的加熱介質(zhì)100通過加熱井3注入到油頁(yè)巖區(qū)域11內(nèi)，以對(duì)油頁(yè)巖區(qū)域內(nèi)11的油頁(yè)巖7進(jìn)行加熱。

步驟s450，通過加熱介質(zhì)100對(duì)油頁(yè)巖7進(jìn)行加熱，以將油頁(yè)巖7進(jìn)行熱解，從而生成熱解產(chǎn)物8，使得熱解產(chǎn)物8流入生產(chǎn)井2內(nèi)并采出至地面。

步驟s460，通過對(duì)生產(chǎn)井2內(nèi)的熱解產(chǎn)物8進(jìn)行分離，以分別生成能夠加熱加熱介質(zhì)100的烴類氣體81和能夠依次經(jīng)過氣體增壓機(jī)5和介質(zhì)加熱器6后而重新注入到加熱井3中進(jìn)行循環(huán)使用的加熱介質(zhì)100a。由此可見，本申請(qǐng)的方法能夠保證油頁(yè)巖7在原位條件下以較低的成本開發(fā)出來。同時(shí)，還能夠在目標(biāo)儲(chǔ)層1的表面(即，在地面上)實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱介質(zhì)100的溫度、壓力以及注入體積的時(shí)時(shí)控制，從而大大地提高了生成油氣的質(zhì)量。

另外，經(jīng)熱解產(chǎn)物8分離后生成的加熱介質(zhì)100a能夠重新返回到地面以繼續(xù)循環(huán)使用，即，可以再一次的注入到氣體增壓機(jī)5內(nèi)進(jìn)行加壓，然后注入到介質(zhì)加熱器6內(nèi)進(jìn)行加熱，從而通過加熱井3注入到油頁(yè)巖區(qū)域11內(nèi)，從而對(duì)油頁(yè)巖7進(jìn)行加熱。這樣，便大大地節(jié)省了資源、使得能量能夠得到充分的利用，最終達(dá)到不需要外界供給能量的自循環(huán)系統(tǒng)。

另外，經(jīng)熱解產(chǎn)物8分離后的烴類氣體81可以對(duì)介質(zhì)加熱器6中的加熱介質(zhì)100進(jìn)行加熱，從而達(dá)到了節(jié)省能源、成本低、可操作性強(qiáng)、采收效率高以及采收規(guī)模大的優(yōu)點(diǎn)。

如圖2所示，在制造完生產(chǎn)井2和加熱井3后，通過保溫隔熱套管9以分別對(duì)生產(chǎn)井2和加熱井3進(jìn)行完井。具體地，通過將保溫隔熱套管9分別套設(shè)在該生產(chǎn)井2和加熱井3的外周壁上，從而可以起到給該生產(chǎn)井2和加熱井3進(jìn)行保溫隔熱的作用，避免加熱介質(zhì)100在生產(chǎn)井2和加熱井3中的溫度降低過快，導(dǎo)致熱量散失嚴(yán)重的弊端。

本申請(qǐng)的方法還包括通過對(duì)生產(chǎn)井2和加熱井3進(jìn)行爆炸或人工改造，以提 高目標(biāo)儲(chǔ)層1的孔隙度和滲透率。其中，上述的人工改造方式可為酸化或水力壓裂。然而，由于上述的人工改造方式為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知的，為節(jié)約篇幅起見，此處不做詳述。

如圖2所示，加壓后的加熱介質(zhì)100的壓力大于油頁(yè)巖7的儲(chǔ)層壓力。這樣，由于加熱介質(zhì)100的壓力大于油頁(yè)巖7的儲(chǔ)層壓力，從而使得該加熱介質(zhì)100能夠順利地注入到該加熱井3的對(duì)應(yīng)油頁(yè)巖7的區(qū)域內(nèi)，以便對(duì)油頁(yè)巖7進(jìn)行加熱。

加熱后的加熱介質(zhì)100的預(yù)定溫度大于油頁(yè)巖7的熱解溫度。這樣，可以使得該油頁(yè)巖7能夠順利地進(jìn)行熱解。另外，由于從介質(zhì)加熱6到加熱井3之間的沿程路線較長(zhǎng)，考慮到該加熱介質(zhì)100注入過程中的沿程熱損失，需使得該加熱介質(zhì)100的預(yù)定溫度大于油頁(yè)巖7的熱解溫度。

在一個(gè)實(shí)施例中，該預(yù)定溫度可為500度。

如圖2所示，通過對(duì)生產(chǎn)井2和加熱井3進(jìn)行上述水力壓裂，以在目標(biāo)儲(chǔ)層1內(nèi)構(gòu)造裂縫12，并使得該裂縫12能分別連通生產(chǎn)井2和加熱井3。由此可見，該裂縫12的形成，為熱解產(chǎn)物8的流動(dòng)走向提供了流動(dòng)通道。

在一個(gè)具體的實(shí)施例中，該裂縫12可為在目標(biāo)儲(chǔ)層1中留下的一條或多條長(zhǎng)、寬、高不等的裂縫12，從而在目標(biāo)儲(chǔ)層1中的生產(chǎn)井2和加熱井3之間建立起一條新的流體通道。由此可見，該裂縫12的形成，大大地提高了油氣井的產(chǎn)量。

當(dāng)上述熱解產(chǎn)物8進(jìn)入到生產(chǎn)井3后，通過抽油機(jī)10將熱解產(chǎn)物8輸送到該目標(biāo)儲(chǔ)層1的表面13(地表)，經(jīng)冷卻后將該熱解產(chǎn)物8通向三相分離器20以對(duì)該熱解產(chǎn)物8進(jìn)行分離，從而生成油氣水30，通過對(duì)油氣水30進(jìn)行分離以生成油40、水50和氣體混合物60。其中，該氣體混合物60包括加熱介質(zhì)100a和烴類氣體81。

通過抽油機(jī)10將該油氣水30輸送到地表后，對(duì)該油氣水30進(jìn)行冷卻后，通過該三相分離器20進(jìn)行分離和計(jì)量。其中，分離出的油40和水50可通過渦輪流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量，烴類氣體81和加熱介質(zhì)100a可通過孔板流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量。

上述的渦輪流量計(jì)和孔板流量計(jì)具有計(jì)量精確的優(yōu)點(diǎn)，另外，由于該渦輪流量計(jì)和孔板流量計(jì)的結(jié)構(gòu)和用途是本領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知的，為節(jié)約篇幅起見，對(duì)此不作詳述。

上述熱解產(chǎn)物8經(jīng)裂縫12流入到生產(chǎn)井2內(nèi)。

在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括根據(jù)加熱介質(zhì)100的不同，來選擇相應(yīng)的制氣設(shè)備4。具體地，可根據(jù)該加熱介質(zhì)100為氮?dú)饣蚨趸嫉牟煌?，來選擇相應(yīng)的制氣設(shè)備4。

綜上所述，采用本申請(qǐng)的方法能夠?qū)⒂稍摕峤猱a(chǎn)物8分離后生成的加熱介質(zhì)100a重新返回到地面以繼續(xù)循環(huán)使用，即，可以再一次的注入到氣體增壓機(jī)5內(nèi)進(jìn)行加壓，然后注入到介質(zhì)加熱器6內(nèi)進(jìn)行加熱，從而通過加熱井3注入到油頁(yè)巖7內(nèi)以對(duì)油頁(yè)巖7進(jìn)行加熱。這樣，便大大地節(jié)省了資源、使得能量能夠得到充分的利用，最終達(dá)到不需要外界供給能量的自循環(huán)系統(tǒng)。

另外，經(jīng)熱解產(chǎn)物8分離后的烴類氣體81可以對(duì)介質(zhì)加熱器6中的加熱介質(zhì)100進(jìn)行加熱，從而達(dá)到了節(jié)省能源、成本低、可操作性強(qiáng)、采收效率高以及采收規(guī)模大的優(yōu)點(diǎn)。

雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對(duì)其進(jìn)行各種改進(jìn)并且可以用等效物替換其中的部件。尤其是，只要不存在結(jié)構(gòu)沖突，各個(gè)實(shí)施例中所提到的各項(xiàng)技術(shù)特征均可以任意方式組合起來。本發(fā)明并不局限于文中公開的特定實(shí)施例，而是包括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有技術(shù)方案。