《油页岩原位水平井压裂化学干馏提取页岩油气方法及工艺.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《油页岩原位水平井压裂化学干馏提取页岩油气方法及工艺.pdf（10页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、10申请公布号CN103233713A43申请公布日20130807CN103233713ACN103233713A21申请号201310152389722申请日20130428E21B43/24720060171申请人吉林省众诚汽车服务连锁有限公司地址130022吉林省长春市南关区人民大街7350号72发明人赵金岷74专利代理机构吉林长春新纪元专利代理有限责任公司22100代理人陈宏伟54发明名称油页岩原位水平井压裂化学干馏提取页岩油气方法及工艺57摘要本发明提供一种油页岩原位水平井压裂化学干馏提取页岩油气方法及工艺。将压裂燃烧井和导出生产井在油页岩层中的平行走向分布，向油页岩层上部水平井注。
2、入高压介质，压裂出裂缝，建立起连接下部水平井的油气通道，对油页岩层加温干馏油页岩，驱提页岩油、气，页岩油、气通过油气通道由下部水平井导出地面。之后通入氧化剂与油页岩干馏后所含的沥青质和固定碳发生氧化反应，产生的热能作为后续干馏之热源，实现地下原位提取页岩油。本发明特别适应于油页岩层较薄的油矿开采，具有投资少、运营成本低、环境污染小、资源利用率高和产油产气见效快等优点。51INTCL权利要求书2页说明书6页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书6页附图1页10申请公布号CN103233713ACN103233713A1/2页21一种油页岩原位水平井压裂化学干。
3、馏提取页岩油气方法，其特征在于在地面上打钻斜井至地下油页岩层上部，并在油页岩层上部打钻平行与油页岩层的水平井；与上部水平井斜井的后方，打钻通往油页岩层下部的斜井，并与油页岩层下部平行打钻水平井；向油页岩层上部水平井注入高压介质空气、水、石英砂，以油页岩层上部水平井为中心将油页岩层压裂出13MM裂缝，填充缝隙支撑物（石英砂），建立起连接下部水平井的油气通道；在油页岩层上部水平井中加入加热装置，将油页岩层加温至550600，初始油页岩干馏，驱提页岩油、气，页岩油、气通过油气通道由下部水平井导出地面；在油页岩层中，通过上部水平井通入氧化剂与油页岩干馏后所含的沥青质和固定碳发生氧化反应，产生的热能作为。
4、后续干馏之热源，实现地下原位提取页岩油、气；导出地面的页岩油、气经过地面气液分离装置分离，分离的页岩油送至成品油罐存储销售；可燃气送至燃气发电装置用来发电。2实现权利要求1所述油页岩原位水平井压裂化学干馏提取页岩油气方法的工艺，包括以下步骤1）根据油页岩层分布、走向、埋藏情况，在地面上打钻斜井至地下油页岩层上部，并在油页岩层上部与油页岩层平行走向打钻水平井，此为压裂燃烧井；2）在压裂燃烧井的后方地面上打钻数口通往油页岩层下部的斜井，应以穿透油页岩层为准，并与油页岩层下部与油页岩层平行走向打钻数口水平井，此为导出生产井；3）在压裂燃烧井水平段中建立压裂室，取出钻井套管，通过压裂燃烧井向油页岩层注。
5、入高压介质，将油页岩层压裂出若干条13MM的裂缝，填充缝隙支撑物石英砂，建立起油气通道，具体步骤如下通井和洗井；向井筒内下入水力套管喷头；封闭套管与岩壁空隙，使油页岩层形成封闭的压裂空间；水力喷砂射孔，先泵入基液水和携砂液（2035的砂浆）（切割阶段），当携砂液距喷嘴250M左右时，迅速提升泵速以确保获得切割射孔所需的足够的压差（5580MPA）；在喷砂射孔23MIN后，将喷空碎岩顶替；按照设计环空排量或环空最高压力所允许的最高泵速由环空泵入胍胶基液，按照设计由油管的泵入交联胍胶和砂（比例20304060）增加膨胀力度；压后放喷，冲砂支撑压裂缝隙；向井筒内注入液体暂堵剂；上提钻具，上提钻具至设。
6、计位置，压裂下一层，重复步；4）在压裂燃烧井建立燃烧室，洗井，将压裂燃烧井内的砂水提出地面，压裂燃烧井口加装至油页岩层下05M密封套管，利用膨胀剂封闭套管与井壁空隙；在压裂燃烧井内加装可燃气和空气输入导管和电子点火系统，封闭井口，在油页岩层段形成燃烧室；通过可燃气输送管向燃烧室输送LPG和空气；利用电子点火系统点燃可燃气；引燃油页岩后，给油页岩层加温至550600，测得导出生产井来气温度达到权利要求书CN103233713A2/2页3200，停止供可燃气，驱提部分页岩油、气通过油气通道导出生产井至地面油气分离装置；5）继续向井内注入高压空气，使油页岩层中干馏后剩余的沥青质和固定碳发生氧化反应，。
7、在高温条件下进行氧化反应，产生新的可燃气体（同时驱提页岩油、气）通过油气通道及导出生产井导出地面；6）导出地面的页岩油、气经过地面气液分离装置分离，分离下来的页岩油送至成品油罐存储销售；7）经气液分离装置分离下来的可燃气体送至燃气发电装置用来发电。3一种水力套管喷头，其特征在于由上扶正器、喷枪、单向阀、下扶正器、筛管、引鞋组成，喷枪的表面设有喷嘴，喷枪的一端通过短接与套管连通，另一端通过单向阀与筛管连通；短接的外侧套有上扶正器；筛管的管壁上均匀分布有若干筛孔，下扶正器套在筛管上，引鞋固定在筛管的顶部。权利要求书CN103233713A1/6页4油页岩原位水平井压裂化学干馏提取页岩油气方法及工艺。
8、技术领域0001本发明公开一种油页岩原位水平井压裂化学干馏提取页岩油气方法及工艺，利用油页岩地下原位提取页岩油，作为补充石油资源不足的非常规油气能源，属于石油干馏技术领域。技术背景0002目前，油页岩可通过干馏技术炼制页岩油人造石油，来替补天然石油；亦可利用其燃烧发电。在当前油价居高不下形势下，页岩炼油具有良好的经济效益，是补充天然石油不足的最现实可用的一大措施；油页岩发电，对缺煤省、区更具有良好的经济、环保、社会效益。但是，传统的开发模式都是采取地下开采，地上干馏生产页岩油，其缺点很多（1）地上干馏采掘成本大；（2）地上干馏土地占用量大；（3）地上干馏造成了大量的土地塌陷；（4）地上干馏后的。
9、残渣处理难度大，大量堆积造成二次污染；（5）地上干馏后排渣需用水冷却，含热残渣的热能没有利用；（6）地上干馏产生的废气、污水对环境污染超标。发明内容0003本发明公开了一种油页岩原位水平井压裂化学干馏提取页岩油气方法及工艺，从根本上解决了地下开采、地上干馏所带来的上述缺点和问题。0004本发明公开的油页岩原位水平井压裂化学干馏提取页岩油气方法，其技术解决方案如下在地面上打钻斜井至地下油页岩层上部，并在油页岩层上部打钻平行与油页岩层的水平井；与上部水平井斜井的后方，打钻通往油页岩层下部的斜井，并与油页岩层下部平行打钻水平井；向油页岩层上部水平井注入高压介质空气、水、石英砂，以油页岩层上部水平井为。
10、中心将油页岩层压裂出13MM裂缝，填充缝隙支撑物（石英砂），建立起连接下部水平井的油气通道；在油页岩层上部水平井中加入加热装置，将油页岩层加温至550600，初始油页岩干馏，驱提页岩油、气，页岩油、气通过油气通道由下部水平井导出地面；在油页岩层中，通过上部水平井通入氧化剂与油页岩干馏后所含的沥青质和固定碳发生氧化反应，产生的热能作为后续干馏之热源，实现地下原位提取页岩油、气；导出地面的页岩油、气经过地面气液分离装置分离，分离的页岩油送至成品油罐存储销售；可燃气送至燃气发电装置用来发电。0005实现本发明所述油页岩原位水平井压裂化学干馏提取页岩油气方法的工艺，包括以下步骤1）根据油页岩层分布、走。
11、向、埋藏情况，在地面上打钻斜井至地下油页岩层上部，并在油页岩层上部与油页岩层平行走向打钻水平井，此为压裂燃烧井；说明书CN103233713A2/6页52）在压裂燃烧井的后方地面上打钻数口通往油页岩层下部的斜井，应以穿透油页岩层为准，并与油页岩层下部与油页岩层平行走向打钻数口水平井，此为导出生产井；3）在压裂燃烧井水平段中建立压裂室，取出钻井套管，通过压裂燃烧井向油页岩层注入高压介质，将油页岩层压裂出若干条13MM的裂缝，填充缝隙支撑物石英砂，建立起油气通道，具体步骤如下通井和洗井；向井筒内下入水力套管喷头；封闭套管与岩壁空隙，使油页岩层形成封闭的压裂空间；水力喷砂射孔，先泵入基液水和携砂液（。
12、2035的砂浆）（切割阶段），当携砂液距喷嘴250M左右时，迅速提升泵速以确保获得切割射孔所需的足够的压差（5580MPA）；在喷砂射孔23MIN后，将喷空碎岩顶替；按照设计环空排量或环空最高压力所允许的最高泵速由环空泵入胍胶基液，按照设计由油管的泵入交联胍胶和砂（比例20304060）增加膨胀力度；压后放喷，冲砂支撑压裂缝隙；向井筒内注入液体暂堵剂；上提钻具，上提钻具至设计位置，压裂下一层，重复步。00063）在压裂燃烧井建立燃烧室，洗井，将压裂燃烧井内的砂水提出地面，压裂燃烧井口加装至油页岩层下05M密封套管，利用膨胀剂封闭套管与井壁空隙；在压裂燃烧井内加装可燃气和空气输入导管和电子点火系。
13、统，封闭井口，在油页岩层段形成燃烧室；通过可燃气输送管向燃烧室输送LPG和空气；利用电子点火系统点燃可燃气；引燃油页岩后，给油页岩层加温至550600，测得导出生产井来气温度达到200，停止供可燃气，驱提部分页岩油、气通过油气通道导出生产井至地面油气分离装置；4）继续向井内注入高压空气，使油页岩层中干馏后剩余的沥青质和固定碳发生氧化反应，在高温条件下进行氧化反应，产生新的可燃气体（同时驱提页岩油、气）通过油气通道及导出生产井导出地面；5）导出地面的页岩油、气经过地面气液分离装置分离，分离下来的页岩油送至成品油罐存储销售；6）经气液分离装置分离下来的可燃气体送至燃气发电装置用来发电。0007所述。
14、的水力套管喷头，主要由上扶正器、喷枪、单向阀、下扶正器、筛管、引鞋组成，喷枪的表面设有喷嘴，喷枪的一端通过短接与套管连通，另一端通过单向阀与筛管连通；短接的外侧套有上扶正器；筛管的管壁上均匀分布有若干筛孔，下扶正器套在筛管上，引鞋固定在筛管的顶部。0008本发明的积极效果在于一是压裂油页岩层，油页岩在地下原位提取，免去了对油页岩矿的大量开采、避免了地上冶炼带来的环境污染。二是利用干馏后剩余的沥青质、固定碳，实现了地下连续干馏，热说明书CN103233713A3/6页6量自给自足。三是化学热强化处理的过程，不是单一的物理加热处理过程，也不是地下自燃处理过程，在反应过程中岩石内孔隙逐步增大，其适用。
15、于多数油页岩地层。四是采用压裂燃烧井和导出生产井在油页岩层中与油页岩层平行的分布设计，使压裂燃烧井和导出生产井与油页岩层的接触面积增加，干馏能力提高。本发明将压裂燃烧井和导出生产井在油页岩层中的平行走向分布，特别适应于油页岩层较薄的油矿开采，具有投资少、运营成本低、环境污染小、资源利用率高和产油产气见效快等优点。附图说明0009图1为本发明油页岩原位水平井压裂化学干馏方法原理图；图2本发明水平井分布结构示意图；图3为本发明水力套管喷头结构原理图；图中1、压裂燃烧井；2、导出生产井；3、气液分离装置；4、成品油罐；5、燃气发电装置；6、油页岩层；7、其他岩层；8、油气通道；9、物料输送机；10排。
16、送机；11、抽油泵；12、裂缝；13、压裂液罐；14、LPG储存罐；15、氧化剂罐；16、上扶正器；17、喷枪；18、喷嘴；19、单向阀；20、下扶正器；21、筛管；22、引鞋；23、套管；24、短接。具体实施方式0010以下通过具体实施例详细说明本发明的实施过程和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。0011实施例1结合扶余三骏乡油页岩矿作为实施基地，扶余长春岭油页岩资源总储量为45274亿吨。油页岩平均品位553，可工业开发的资源总量为180亿，埋深160800M，顶板和底板均为灰褐色页岩，油页岩层平均厚度5M。0012如附图1所示，根据。
17、油页岩层分布、走向、埋藏情况，在地面上打钻斜井至地下油页岩层6上部，并在油页岩层6上部与油页岩层6平行走向打钻水平井，此为压裂燃烧井1（井口直径200MM）；在压裂燃烧井1的后方地面上打钻数口通往油页岩层6下部的斜井，应以穿透油页岩层6为准，并与油页岩层6下部与油页岩层6平行走向打钻数口水平井，此为导出生产井2（井口直径200MM）；结合附图2所示，压裂燃烧井1位于中心，六口导出生产井2以压裂燃烧井1为中心呈蜂窝形分布；在地面上打钻压裂燃烧井1和导出生产井2至地下油页岩层6，导出生产井2应以穿透油页岩层6为准，所述的导出生产井2以压裂燃烧井1为中心的呈伞形布局。00132）在压裂燃烧井中建立压。
18、裂室，取出钻井套管，通过压裂燃烧井向油页岩层注入高压介质，将油页岩层压裂出若干条13MM的裂缝，填充缝隙支撑物石英砂，建立起油气通道，具体步骤如下通井和洗井；向井筒内下入水力套管喷头；封闭套管与岩壁空隙，使油页岩层形成封闭的压裂空间；水力喷砂射孔，在压裂燃烧井1中通过物料输送机9由压裂液罐13向油页岩层6注说明书CN103233713A4/6页7入基液水和携砂液（2035的砂浆）（切割阶段），当携砂液距喷嘴250M左右时，迅速提升泵速以确保获得切割射孔所需的足够的压差（5580MPA）将油页岩层6压裂出13MM裂缝12，在喷砂射孔23MIN后，将喷空碎岩顶替；按照设计环空排量或环空最高压力所允。
19、许的最高泵速由环空泵入胍胶基液，按照设计由油管的泵入交联胍胶和砂（比例20304060）增加膨胀力度；压后放喷，剩下石英砂成为填充缝隙支撑物，形成多条油气通道8，多条油气通道8与导出生产井2汇集连通；向井筒内注入液体暂堵剂；上提钻具，上提钻具至设计位置，继续进行上层压裂过程重复压裂，直至油页岩层全部压裂完全。00143）在压裂燃烧井建立燃烧室，第一步，洗井，将井内的砂水提出地面，第二步，井口加装至油页岩层下05M密封套管，利用膨胀剂封闭套管与井壁空隙；第三步，在井内加装可燃气和空气输入导管和电子点火系统，封闭井口，在油页岩层段形成燃烧室；第四步，LPG储存罐14和氧化剂罐15通过物料输送机9由。
20、压裂燃烧井1向油页岩层6加入LPG和空气，利用电子点火系统点燃可燃气；第六步，引燃油页岩后，给油页岩层6加温至550600，测得导出生产井2来气温度达到200，停止供可燃气，驱提部分页岩油、气通过油气通道8导出生产井2至地面油气分离装置3；4）通过物料输送机9由氧化剂罐15继续向压裂燃烧井1内注入高压空气（空气1000M3/小时），使油页岩层6中干馏后剩余的沥青质和固定碳在高温条件下进行氧化反应，产生新的可燃气体（同时驱提页岩油、气），再由油气通道8通过导出生产井2导出地面进入到气液分离装置3，实现地下原位提取页岩油、气；5）导出地面的页岩油、气经过地面气液分离装置3分离，分离下来的页岩油通过。
21、抽油泵11送至成品油罐4存储销售。00156）经气液分离装置3分离下来的可燃气体通过排送机10送至燃气发电装置5用来发电。0016实施例2结合农安油页岩矿作为实施基地，矿区总面积6755KM2，总资源量6172亿吨，可开发资源量494亿吨，油页岩平均品位5，埋深160800M，顶板和底板均为灰褐色页岩，油页岩层平均厚度6M。00171）如附图1所示，根据油页岩层分布、走向、埋藏情况，在地面上打钻斜井至地下油页岩层6上部，并在油页岩层6上部与油页岩层6平行走向打钻水平井，此为压裂燃烧井1（井口直径200MM）；在压裂燃烧井1的后方地面上打钻数口通往油页岩层6下部的斜井，应以穿透油页岩层6为准，并。
22、与油页岩层6下部与油页岩层6平行走向打钻数口水平井，此为导出生产井2说明书CN103233713A5/6页8（井口直径200MM）；结合附图2所示，压裂燃烧井1位于中心，六口导出生产井2以压裂燃烧井1为中心呈蜂窝形分布；在地面上打钻压裂燃烧井1和导出生产井2至地下油页岩层6，导出生产井2应以穿透油页岩层6为准，所述的导出生产井2以压裂燃烧井1为中心的呈伞形布局。00182）在压裂燃烧井中建立压裂室，取出钻井套管，通过压裂燃烧井向油页岩层注入高压介质，将油页岩层压裂出若干条13MM的裂缝，填充缝隙支撑物石英砂，建立起油气通道，具体步骤如下通井和洗井；向井筒内下入水力套管喷头；封闭套管与岩壁空隙，。
23、使油页岩层形成封闭的压裂空间；水力喷砂射孔，在压裂燃烧井1中通过物料输送机9由压裂液罐13向油页岩层6注入基液水和携砂液（2035的砂浆）（切割阶段），当携砂液距喷嘴250M左右时，迅速提升泵速以确保获得切割射孔所需的足够的压差（5580MPA）将油页岩层6压裂出13MM裂缝12，在喷砂射孔23MIN后，将喷空碎岩顶替；按照设计环空排量或环空最高压力所允许的最高泵速由环空泵入胍胶基液，按照设计由油管的泵入交联胍胶和砂（增加膨胀力度）；压后放喷，剩下石英砂成为填充缝隙支撑物，形成多条油气通道8，多条油气通道8与导出生产井2汇集连通；向井筒内注入液体暂堵剂；上提钻具，上提钻具至设计位置，继续进行上。
24、层压裂过程重复压裂，直至油页岩层全部压裂完全。00193）在压裂燃烧井建立燃烧室，第一步，洗井，将井内的砂水提出地面，第二步，井口加装至油页岩层下05M密封套管，利用膨胀剂封闭套管与井壁空隙；第三步，在井内加装可燃气和空气输入导管和电子点火系统，封闭井口，在油页岩层段形成燃烧室；第四步，LPG储存罐14和氧化剂罐15通过物料输送机9由压裂燃烧井1向油页岩层6加入LPG和空气，利用电子点火系统点燃可燃气；第六步，引燃油页岩后，给油页岩层6加温至550600，测得导出生产井2来气温度达到200，停止供可燃气，驱提部分页岩油、气通过油气通道8导出生产井2至地面油气分离装置3；通过向油页岩层6中通入氧。
25、化剂与油页岩干馏后所含的沥青质和固定碳发生氧化反应，产生的热能作为后续干馏之热源，递进式干馏后期油页岩，生成的页岩油、气通过4）通过物料输送机9由氧化剂罐15继续向压裂燃烧井1内注入高压空气（空气1000M3/小时），使油页岩层6中干馏后剩余的沥青质和固定碳在高温条件下进行氧化反应，产生新的可燃气体（同时驱提页岩油、气），再由油气通道8通过导出生产井2导出地面进入到气液分离装置3，实现地下原位提取页岩油、气；说明书CN103233713A6/6页95）导出地面的页岩油、气经过地面气液分离装置3分离，分离下来的页岩油通过抽油泵11送至成品油罐4存储销售。00206）经气液分离装置3分离下来的可燃气体通过排送机10送至燃气发电装置5用来发电。0021实施例3根据图3，实施例12涉及的水力套管喷头，主要是由上扶正器16、喷枪17、单向阀19、下扶正器20、筛管22、引鞋23、套管23、短接24组成，其中，喷枪17的表面设有喷嘴18，喷枪17的一端通过短接24与套管23连通，另一端通过单向阀19与筛管21连通；短接24的外侧套有上扶正器16；筛管21的管壁上均匀分布有若干筛孔，下扶正器20套在筛管21上，引鞋22固定在筛管21的顶部。说明书CN103233713A1/1页10图1图2图3说明书附图CN103233713A10。