本發(fā)明涉及地下儲(chǔ)層中頁(yè)巖油原位開采，尤其涉及一種基于超聲和對(duì)流加熱法原位開采頁(yè)巖油的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

1、頁(yè)巖油是目前非常規(guī)油氣資源開發(fā)的典型，擁有巨大的潛在儲(chǔ)量和穩(wěn)步增長(zhǎng)的產(chǎn)出能力。盡管如此，諸如資源品質(zhì)普遍不佳、單井產(chǎn)量低下等挑戰(zhàn)仍舊制約著頁(yè)巖油的有效開采。

2、傳統(tǒng)的原位開采技術(shù)如純蒸汽法熱解、水力壓裂法及化學(xué)法等技術(shù)仍存在成本高、能耗高、熱量利用率低及引發(fā)地下水污染的潛在風(fēng)險(xiǎn)等不足。超聲波原位開采技術(shù)具有綠色、節(jié)能、適用范圍廣能優(yōu)勢(shì)，并且超聲波衍生的空化效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)、熱效應(yīng)以及強(qiáng)烈的沖擊波和微射流現(xiàn)象對(duì)頁(yè)巖儲(chǔ)層具有致裂、擴(kuò)孔、增滲、改善原油性質(zhì)的效果，是一種潛在的高效提高頁(yè)巖油采收率的方法。但是超聲技術(shù)在原位開采頁(yè)巖油中的應(yīng)用尚處于初期階段，機(jī)理也未形成統(tǒng)一結(jié)論。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中頁(yè)巖油開采困難及傳統(tǒng)的群井壓裂技術(shù)會(huì)造成地下污染和成本太高的問題，從而提供一種基于超聲和對(duì)流加熱法的原位開采頁(yè)巖油的系統(tǒng)和方法。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案所提供的基于超聲和對(duì)流加熱法的原位開采頁(yè)巖油的系統(tǒng)，包括：

3、生產(chǎn)井1、注熱井2、水平井10、超聲換能器組件、注水組件、注蒸汽組件和油氣收集組件；其中，

4、所述生產(chǎn)井1和注熱井2從地面延伸入油頁(yè)巖層15；

5、所述水平井10位于所述生產(chǎn)井1和注熱井2之間，還位于所述油頁(yè)巖層15；

6、所述注水組件，用于通過水平井10向所述油頁(yè)巖層15注入水，還用于通過水冷原理為超聲換能器組件降溫；

7、所述超聲換能器組件，用于通過水平井10為注水后的油頁(yè)巖層15發(fā)射超聲信號(hào)，從而使油頁(yè)巖層15形成由裂縫組成的縫網(wǎng)；

8、所述注蒸汽組件，用于向油頁(yè)巖層15的縫網(wǎng)注入蒸汽，并協(xié)同超聲的非線性效應(yīng)使油頁(yè)巖層15的干酪根熱解后形成油氣；所述油氣由縫網(wǎng)運(yùn)移至花管4，并通過生產(chǎn)井1排出地面。

9、作為上述系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述生產(chǎn)井1和注熱井2垂直于水平線設(shè)置；所述水平井10平行于水平線設(shè)置。

10、作為上述系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述超聲換能器組件包括：依次連接的超聲發(fā)生器7、功率放大器3、超聲換能器陣列9和電纜8；其中，所述超聲發(fā)生器7和所述功率放大器3位于地面；所述超聲發(fā)生器7用于高頻交流電信號(hào)，所述功率放大器3用于將電信號(hào)放大并通過電纜8傳輸至超聲換能器陣列9；所述超聲換能器陣列9包括：位于水平井10內(nèi)的若干個(gè)超聲換能器，用于將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為超聲信號(hào)，并發(fā)射至油頁(yè)巖層15。

11、作為上述系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述注水組件包括：注水罐11、注水管道19、注水管道止水閥13、若干出水管道止水閥21、出水罐12和出水管道20；其中，所述注水罐11位于地面，并與注水管道19連接；所述注水管道19從注熱井2進(jìn)入水平井10，并在水平井10內(nèi)延伸；所述注水管道止水閥13用于控制注水管道19與注水罐11之間的通斷；若干所述出水管道止水閥21設(shè)置在所述注水管道19上，并位于水平井10內(nèi)，用于控制注水管道19與油頁(yè)巖層15的通斷；所述出水管道20，在水平井10內(nèi)延伸，并從注熱井2延伸出地面與位于地面的出水罐12連接。

12、作為上述系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述注蒸汽組件包括：注蒸汽管道18；其中，所述注蒸汽管道18從注熱井2延伸至油頁(yè)巖層15。

13、作為上述系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述生產(chǎn)井1從地面延伸至油頁(yè)巖層15頂部；所述油氣收集組件包括：花管4和雙層環(huán)空管5；其中，所述花管4從油頁(yè)巖層15底部延伸至油頁(yè)巖層15頂部，并與所述縫網(wǎng)連通；所述雙層環(huán)空管5與花管4頂部連接，并在生產(chǎn)井1內(nèi)延伸。

14、作為上述系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述注水組件注入的水的溫度范圍為5-25℃。

15、作為上述系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述蒸汽的溫度范圍為：400-700℃。

16、為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的另一目的，本發(fā)明還提供一種基于超聲和對(duì)流加熱法的原位開采頁(yè)巖油的方法，基于上述的基于超聲和對(duì)流加熱法的原位開采頁(yè)巖油的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，包括：

17、打開注水管道止水閥13和出水管道止水閥21，注水罐11內(nèi)的水流入注水管道19，經(jīng)水平井10循環(huán)至出水管道20后流入出水罐12，以基于水冷原理為超聲換能器陣列9降溫；

18、打開出水管道止水閥21，使注水管道19向油頁(yè)巖層15注水；

19、打開超聲發(fā)生器7、功率放大器3及超聲換能器陣列9，通過超聲換能器陣列9向注水后的油頁(yè)巖層15發(fā)射超聲信號(hào)，從而使油頁(yè)巖層15形成由裂縫組成的縫網(wǎng)；

20、關(guān)閉出水管道止水閥21，打開注蒸汽管道閥門，通過注蒸汽管道18向油頁(yè)巖層15的縫網(wǎng)注入蒸汽，協(xié)同超聲的非線性效應(yīng)以使油頁(yè)巖層15的干酪根熱解后形成油氣；所述油氣通過冷凝水或低溫蒸汽攜帶運(yùn)移至縫網(wǎng)，并進(jìn)入花管4，由雙層環(huán)空管5排出。

21、相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，本發(fā)明利用超聲非線性效應(yīng)使儲(chǔ)層形成可聯(lián)通的裂縫通道，并結(jié)合對(duì)流加熱方法加速頁(yè)巖中的干酪根裂解，從而達(dá)到開采油氣的目的，提高了頁(yè)巖油的開采效率。

技術(shù)特征：

1.一種基于超聲和對(duì)流加熱法的原位開采頁(yè)巖油的系統(tǒng)，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲和對(duì)流加熱法的原位開采頁(yè)巖油的系統(tǒng)，其特征在于，所述生產(chǎn)井(1)和注熱井(2)垂直于水平線設(shè)置；所述水平井(10)平行于水平線設(shè)置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲和對(duì)流加熱法的原位開采頁(yè)巖油的系統(tǒng)，其特征在于，所述超聲換能器組件包括：依次連接的超聲發(fā)生器(7)、功率放大器(3)、超聲換能器陣列(9)和電纜(8)；其中，所述超聲發(fā)生器(7)和所述功率放大器(3)位于地面；所述超聲發(fā)生器(7)用于高頻交流電信號(hào)，所述功率放大器(3)用于將電信號(hào)放大并通過電纜(8)傳輸至超聲換能器陣列(9)；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲和對(duì)流加熱法的原位開采頁(yè)巖油的系統(tǒng)，其特征在于，所述注水組件包括：注水罐(11)、注水管道(19)、注水管道止水閥(13)、若干出水管道止水閥(21)、出水罐(12)和出水管道(20)；其中，

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲和對(duì)流加熱法的原位開采頁(yè)巖油的系統(tǒng)，其特征在于，所述注蒸汽組件包括：注蒸汽管道(18)；其中，所述注蒸汽管道(18)從注熱井(2)延伸至油頁(yè)巖層(15)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲和對(duì)流加熱法的原位開采頁(yè)巖油的系統(tǒng)，其特征在于，所述生產(chǎn)井(1)從地面延伸至油頁(yè)巖層(15)頂部；

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲和對(duì)流加熱法的原位開采頁(yè)巖油的系統(tǒng)，其特征在于，所述注水組件注入的水的溫度范圍為5-25℃。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲和對(duì)流加熱法的原位開采頁(yè)巖油的系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸汽的溫度范圍為：400-700℃。

9.一種基于超聲和對(duì)流加熱法的原位開采頁(yè)巖油的方法，基于權(quán)利要求1-8任一所述的基于超聲和對(duì)流加熱法的原位開采頁(yè)巖油的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及地下儲(chǔ)層中頁(yè)巖油原位開采技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于超聲和對(duì)流加熱法原位開采頁(yè)巖油的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)包括生產(chǎn)井(1)、注熱井(2)、水平井(10)、超聲換能器組件、注水組件、注蒸汽組件和油氣收集組件；其中，注水組件，用于通過水平井(10)向油頁(yè)巖層(15)注入水，還用于通過水冷原理為超聲換能器組件降溫；超聲換能器組件，用于通過水平井(10)為注水后的油頁(yè)巖層(15)發(fā)射超聲信號(hào)，從而使油頁(yè)巖層(15)形成由裂縫組成的縫網(wǎng)；注蒸汽組件，用于向油頁(yè)巖層(15)的縫網(wǎng)注入蒸汽，并協(xié)同超聲的非線性效應(yīng)使油頁(yè)巖層(15)的干酪根熱解后形成油氣；油氣由縫網(wǎng)運(yùn)移至花管(4)，并通過生產(chǎn)井(1)排出地面。

技術(shù)研發(fā)人員：高金彪,趙小青,魏建光,劉丹,劉怡,高源,劉春昊,王帥領(lǐng),劉宗利,高偉,胡亞楠,曾麗麗
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東北石油大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2