本發(fā)明涉及頁巖油開采領(lǐng)域，特別涉及一種油頁巖地下原位劈裂裂解施工裝置及施工工藝。

背景技術(shù)：

目前頁巖油開發(fā)技術(shù)有：1.電加熱技術(shù)，即通過加熱井對油頁巖地層進(jìn)行電加熱，使頁巖油裂解并進(jìn)入生產(chǎn)井中，再抽出頁巖油的技術(shù)；2.流體加熱技術(shù)，即通過加熱井向油頁巖輸送高溫流體，使頁巖油裂解并進(jìn)入生產(chǎn)井中，再抽出頁巖油的技術(shù)；3.輻射加熱技術(shù)，即通過加熱井對油頁巖地層采取類似“微波爐”加熱方式，使頁巖油裂解并進(jìn)入生產(chǎn)井中，再抽出頁巖油的技術(shù)。上述三種技術(shù)加熱油頁巖地層，使頁巖油裂解并進(jìn)入生產(chǎn)井的時(shí)間均在1-2年時(shí)間，甚至更長時(shí)間，更談不上連續(xù)裂解出油和連續(xù)開采了。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種油頁巖地下原位劈裂裂解施工裝置及施工工藝，通過油頁巖地下原位粉碎式劈裂，使地下原位油頁巖全面形成粉狀顆粒，為油頁巖充分裂解提供環(huán)境，再通過“電滲+加熱”的油頁巖地下原位裂解技術(shù)，使經(jīng)過噴射劈裂成粉狀的地下油頁巖充分裂解，使頁巖油像水一樣源源不斷地流入開采油井中，實(shí)現(xiàn)油頁巖連續(xù)開采。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種油頁巖地下原位劈裂裂解施工裝置，包括劈裂裝置部分和裂解裝置部分；所述劈裂裝置部分包括漿液裝置、輸送裝置及噴射裝置，所述漿液裝置與輸送裝置連接，輸送裝置與噴射裝置連接；所述漿液裝置包括水箱、外加劑溶液箱、攪拌機(jī)以及漿液儲存桶，所述水箱以及外加劑溶液箱分別通過管路與攪拌機(jī)連接，攪拌機(jī)通過管路與漿液儲存桶連接；所述輸送裝置包括高壓注漿泵；所述噴射裝置包括噴射機(jī)具，所述噴射機(jī)具包括鉆機(jī)以及與鉆機(jī)相連的鉆桿，鉆桿內(nèi)部設(shè)有輸送劈裂漿液的漿液通道，所述鉆桿上開設(shè)有沿鉆桿縱向呈螺旋排列的噴嘴；所述漿液儲存桶通過管路與高壓注漿泵連接，高壓注漿泵通過管路與鉆桿內(nèi)部所設(shè)的漿液通道連接。

所述裂解裝置部分包括熱解裝置、電滲裝置以及抽油裝置；所述熱解裝置包括供電設(shè)備、電熱棒及供電線路，其中供電設(shè)備通過供電線路與電熱棒電連接，所述電熱棒插入裂解工藝井內(nèi)；所述電滲裝置包括裂解工藝井電極圈、油井電極圈、供電設(shè)備及供電線路；所述裂解工藝井電極圈設(shè)為負(fù)極、油井電極圈設(shè)為正極，所述裂解工藝井電極圈、油井電極圈分別通過供電線路與供電設(shè)備電連接；所述抽油裝置包括抽油管、抽油泵和儲油箱，所述抽油泵通過輸油管道與儲油箱相連接，抽油泵與抽油管連接，所述抽油管安裝于出油井內(nèi)。

一種油頁巖地下原位劈裂裂解施工工藝，包括如下步驟：

步驟一、進(jìn)行劈裂施工，具體包括如下步驟：

1.1)漿液配制：將劈裂漿液外加劑與水按質(zhì)量比1:100的比例在外加劑溶液箱內(nèi)混合形成混合漿液，混合漿液與水箱中的水經(jīng)過攪拌機(jī)攪拌，流入漿液儲存桶內(nèi)進(jìn)行劈裂漿液儲存，當(dāng)噴射機(jī)具鉆進(jìn)及劈裂時(shí)，由高壓注漿泵將劈裂漿液送至噴射通道；所述劈裂漿液外加劑是油頁巖電解質(zhì)外加劑；

1.2)對油頁巖進(jìn)行地下原位微劈裂鉆進(jìn)：即采用噴射機(jī)具，邊鉆進(jìn)邊低壓噴射，自地表鉆進(jìn)油頁巖目的層底板；

1.3)采用旋噴劈裂，對油頁巖進(jìn)行地下原位高壓劈裂：即在油頁巖目的層底板處開始高壓旋噴劈裂，邊上提噴射機(jī)具，邊旋噴劈裂油頁巖層，直至旋噴到油頁巖目的層上頂板，對單點(diǎn)旋噴劈裂結(jié)束；

1.4)復(fù)劈裂：重復(fù)步驟1.2)和步驟1.3)，直至油頁巖目的層劈裂成符合要求尺寸的塊狀；

1.5)再進(jìn)行下一個(gè)單點(diǎn)旋噴劈裂：重復(fù)步驟1.2)、步驟1.3)、步驟1.4)。

1.6)各個(gè)單點(diǎn)劈裂范圍相互疊加，使開采區(qū)整個(gè)油頁巖目的層均勻劈裂成小塊狀或粉狀，以便有利于后續(xù)工序的熱能滲透其中，達(dá)到充分加熱裂解油頁巖目的；

步驟二、進(jìn)行裂解施工，具體包括如下步驟：

2.1)油井施工：在步驟一的地下原位對油頁巖全面劈裂基礎(chǔ)上，在工藝井裂解有效影響范圍內(nèi)，打一口油井并安裝抽油管、抽油泵及儲油箱；

2.2)裂解工藝井施工：在油井周邊工藝井裂解有效影響范圍內(nèi)，打4口裂解工藝井，安裝電滲管、電熱棒及供電設(shè)備；

2.3)熱裂解：油頁巖中的油在電熱棒的加熱下，進(jìn)行不斷裂解，形成頁巖油流體，頁巖油不斷地流入油井中；

2.4)電滲裂解：熱裂解的同時(shí)，電滲裝置不斷地對油頁巖中的油實(shí)現(xiàn)深度裂解，形成頁巖油流體，流入油井中；

2.5)抽油：通過抽油管、抽油泵，開采石油。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明實(shí)施例中，提供一種油頁巖地下原位劈裂裂解施工裝置及施工工藝，通過油頁巖地下原位粉碎式劈裂，使地下原位油頁巖全面形成粉狀顆粒，為油頁巖充分裂解提供環(huán)境，再通過“電滲+加熱”的油頁巖地下原位裂解技術(shù)，使經(jīng)過噴射劈裂成粉狀的地下油頁巖充分裂解，使頁巖油像水一樣源源不斷地流入開采油井中，實(shí)現(xiàn)油頁巖連續(xù)開采。無論油頁巖含油量的高低，都可實(shí)現(xiàn)頁巖油的連續(xù)開采。因此，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了油頁巖地下原位粉碎性劈裂，利用“電滲+加熱”裂解技術(shù)使地下原位油頁巖裂解，形成可開采的頁巖油流體。本發(fā)明填補(bǔ)了國家油頁巖原位裂解技術(shù)的空白。

附圖說明

圖1油頁巖地下原位裂解裝置及施工工藝技術(shù)示意圖；

圖2為油頁巖地下原位劈裂裝置及工藝技術(shù)示意圖。

圖3為油頁巖地下原位劈裂裝置示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受具體實(shí)施方式的限制。

目前油頁巖開發(fā)技術(shù)主要針對地下原位油頁巖整體加熱方式，還未見“先通過對地下原位油頁巖劈裂，再用“電滲+加熱”的裂解的技術(shù)”。

參見圖1-3所示，本發(fā)明提供了一種油頁巖地下原位劈裂裂解施工裝置及施工工藝，其油頁巖地下原位劈裂裂解施工裝置，包括劈裂裝置部分和裂解裝置部分；所述劈裂裝置部分包括漿液裝置、輸送裝置及噴射裝置，所述漿液裝置與輸送裝置連接，輸送裝置與噴射裝置連接；所述漿液裝置包括水箱1、外加劑溶液箱2、攪拌機(jī)3以及漿液儲存桶4，所述水箱1以及外加劑溶液箱2分別通過管路與攪拌機(jī)3連接，攪拌機(jī)3通過管路與漿液儲存桶4連接；所述輸送裝置包括高壓注漿泵5；所述噴射裝置包括噴射機(jī)具，所述噴射機(jī)具包括鉆機(jī)6以及與鉆機(jī)相連的鉆桿7，鉆桿7內(nèi)部設(shè)有輸送劈裂漿液的漿液通道，所述鉆桿7上開設(shè)有沿鉆桿縱向呈螺旋排列的噴嘴；所述漿液儲存桶4通過管路與高壓注漿泵5連接，高壓注漿泵5通過管路與鉆桿7內(nèi)部所設(shè)的漿液通道連接。

所述裂解裝置部分包括熱解裝置、電滲裝置以及抽油裝置；所述熱解裝置、電滲裝置以及抽油裝置獨(dú)立安裝并獨(dú)立工作。所述熱解裝置包括供電設(shè)備、電熱棒及供電線路，其中供電設(shè)備通過供電線路與電熱棒電連接，所述電熱棒插入裂解工藝井內(nèi)；所述電滲裝置包括裂解工藝井電極圈、油井電極圈、供電設(shè)備及供電線路；所述裂解工藝井電極圈設(shè)為負(fù)極、油井電極圈設(shè)為正極，所述裂解工藝井電極圈、油井電極圈分別通過供電線路與供電設(shè)備電連接，共同組成電滲裂解工作裝置；所述抽油裝置包括抽油管、抽油泵和儲油箱，所述抽油泵通過輸油管道與儲油箱相連接，抽油泵與抽油管連接，所述抽油管安裝于出油井內(nèi)。

本發(fā)明提供的油頁巖地下原位劈裂裂解施工工藝，包括如下步驟：

步驟一、進(jìn)行劈裂施工，具體包括如下步驟：

1.1)漿液配制：將劈裂漿液外加劑與水按質(zhì)量比1:100的比例在外加劑溶液箱內(nèi)混合形成混合漿液，混合漿液與水箱中的水經(jīng)過攪拌機(jī)攪拌，流入漿液儲存桶內(nèi)進(jìn)行劈裂漿液儲存，當(dāng)噴射機(jī)具鉆進(jìn)及劈裂時(shí)，由高壓注漿泵將劈裂漿液送至噴射通道；所述劈裂漿液外加劑是油頁巖電解質(zhì)外加劑；

1.2)對油頁巖進(jìn)行地下原位微劈裂鉆進(jìn)：即采用噴射機(jī)具，邊鉆進(jìn)邊低壓噴射，自地表鉆進(jìn)油頁巖目的層底板；

1.3)采用旋噴劈裂，對油頁巖進(jìn)行地下原位高壓劈裂：即在油頁巖目的層底板處開始高壓旋噴劈裂，邊上提噴射機(jī)具，邊旋噴劈裂油頁巖層，直至旋噴到油頁巖目的層上頂板，對單點(diǎn)旋噴劈裂結(jié)束；

1.4)復(fù)劈裂：重復(fù)步驟1.2)和步驟1.3)，直至油頁巖目的層劈裂成符合要求尺寸的塊狀；

1.5)再進(jìn)行下一個(gè)單點(diǎn)旋噴劈裂：重復(fù)步驟1.2)、步驟1.3)、步驟1.4)。

1.6)各個(gè)單點(diǎn)劈裂范圍相互疊加，使開采區(qū)整個(gè)油頁巖目的層均勻劈裂成小塊狀或粉狀，以便有利于后續(xù)工序的熱能滲透其中，達(dá)到充分加熱裂解油頁巖目的；

步驟二、進(jìn)行裂解施工，具體包括如下步驟：

2.1)油井施工：在步驟一的地下原位對油頁巖全面劈裂基礎(chǔ)上，在工藝井裂解有效影響范圍內(nèi)，打一口油井并安裝抽油管、抽油泵及儲油箱；

2.2)裂解工藝井施工：在油井周邊工藝井裂解有效影響范圍內(nèi)，打4口裂解工藝井，安裝電滲管、電熱棒及供電設(shè)備；

2.3)熱裂解：油頁巖中的油在電熱棒的加熱下，進(jìn)行不斷裂解，形成頁巖油流體，頁巖油不斷地流入油井中；

2.4)電滲裂解：熱裂解的同時(shí)，電滲裝置不斷地對吸附力很強(qiáng)的油頁巖中的油實(shí)現(xiàn)深度裂解，形成頁巖油流體，流入油井中；

2.5)抽油：通過抽油管、抽油泵，開采石油。

綜上，本發(fā)明提供的油頁巖地下原位劈裂裂解施工裝置及施工工藝，采用油頁巖地下原位劈裂裂解施工裝置，對地下原位油頁巖進(jìn)行高壓空氣和高壓水旋轉(zhuǎn)高壓射流噴射，使油頁巖變成小塊團(tuán)狀，為裂解油頁巖提供有利條件。其工藝技術(shù)為：(1)油頁巖地下原位劈裂，即采用噴射機(jī)具，自地表鉆進(jìn)油頁巖目的層底板，在底板處開始旋噴劈裂，邊上提機(jī)具，邊旋噴劈裂油頁巖層，直至旋噴到油頁巖目的層上頂板，單點(diǎn)旋噴劈裂結(jié)束。再進(jìn)行下一個(gè)點(diǎn)的旋噴劈裂，直至將設(shè)計(jì)點(diǎn)位的所有點(diǎn)旋噴劈裂完畢。各個(gè)劈裂點(diǎn)，劈裂范圍相互疊加，使整個(gè)油頁巖目的層均勻劈裂成小塊狀或粉狀，有利于熱能滲透其中，達(dá)到充分加熱裂解油頁巖目的；(2)在地下原位對油頁巖全面劈裂基礎(chǔ)上，在一定的區(qū)域范圍內(nèi)，打一口油井并安裝抽油管路、抽油設(shè)備和電滲管；在油井周邊一定范圍內(nèi)，打4口裂解工藝井，安裝電滲管、電熱棒及供電裝置。油頁巖中的油在電熱棒的加熱下，進(jìn)行不斷裂解，與此同時(shí)，電滲裝置不斷地對吸附力很強(qiáng)的油頁巖中的油實(shí)現(xiàn)深度裂解，形成頁巖油流體，流入油井中，通過抽油機(jī)具，開采石油。油頁巖地下原位劈裂裂解裝置及工藝技術(shù)見圖1。

因此，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種油頁巖地下原位劈裂裂解施工裝置及施工工藝，通過油頁巖地下原位粉碎式劈裂，使地下原位油頁巖全面形成粉狀顆粒，為油頁巖充分裂解提供環(huán)境，再通過“電滲+加熱”的油頁巖地下原位裂解技術(shù)，使經(jīng)過噴射劈裂成粉狀的地下油頁巖充分裂解，使頁巖油像水一樣源源不斷地流入開采油井中，實(shí)現(xiàn)油頁巖連續(xù)開采。無論油頁巖含油量的高低，都可實(shí)現(xiàn)頁巖油的連續(xù)開采。因此，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了油頁巖地下原位粉碎性劈裂，利用“電滲+加熱”裂解技術(shù)使地下原位油頁巖裂解，形成可開采的頁巖油流體。本發(fā)明填補(bǔ)了國家油頁巖原位裂解技術(shù)的空白。

以上公開的僅為本發(fā)明的幾個(gè)具體實(shí)施例，但是，本發(fā)明實(shí)施例并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。