CN102808603A - 冷热交替高速气流破碎油页岩装置及破碎油页岩的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冷热交替高速气流破碎油页岩装置及破碎油页岩的方法。该装置是由空气压缩机通过管线经第一阀门、空气加热器和第二阀门与入气管道相连接，空气压缩机通过管线经第三阀门、空气涡轮制冷机和第四阀门与入气管道相连接，两用气泵通过管线与出气管道相连接构成。油页岩在冷热气流的交替作用下发生风化作用，冷热交替变化导致的不均匀胀缩三重作用下破碎，在油页岩层下方打开一个硐室，为油页岩破碎提供足够的空间。解决现有油页岩原位开采过程中油页岩导热性差、渗透率低的问题。经试验，采用该方法后油页岩的过热面积、油气通道将大幅度增加，热传导、热对流效率显著提高，极大的提高了油页岩原位开采过程中页岩油的开采效率。

Description

冷热交替高速气流破碎油页岩装置及破碎油页岩的方法

技术领域：

本发明涉及一种油页岩原位开采方法，具体为一种利用冷热交替高速气流破碎油页岩的装置和破碎油页岩的方法。

背景技术：

虽然地面干馏技术是全球油页岩开发利用的主体，但该工艺在中深层油页岩的开发上，由于开发成本过高而经济效益较低。自20世纪80年代开始，许多世界石油公司都在积极开发更为经济、环保的页岩油制取技术，油页岩原位开采技术就是其中一种。该技术的原理为：通过给地下油页岩层直接加热，使其在地下进行裂解，生成油气，最后通过生产井把油气开采出来。地下油页岩层的加热方式可分为电加热、流体加热和辐射加热，前2种方法已经初步进行了野外试验。

在原位开采过程中存在的主要问题为：

(1)油页岩是热的不良导体，热量的传导性很差，对于完整的大体积油页岩无论是电加热还是流体加热，效率都很低；

(2)油页岩储层基质的渗透率极低(0.0001～0.000001mD)，内部的油(气)若想从致密的油页岩中排出，进入开采井，就必须有裂缝体系使油(气)与开采井有效地沟通。即使油页岩中存在一定的天然裂缝以及在受热情况下膨胀产生的裂缝，但仍不易满足油气从油页岩中排出的需要。

美国“Sinclair Research”公司于1953-1954年和1964-1966年进行了两次油页岩地下原位试验，在原位开采试验中研究了油页岩的原位破碎方法。在美国绿河油页岩矿选取一个巨大的、数公里厚的矿区，完成了一个“Bronco”实验计划，在900m深地下利用相当于5万吨炸药的地下核爆炸，对油页岩进行了破坏，消耗了20-30万美元。

2007年，斯伦贝谢/Raytheon2CF的临界流射频技术是使用射频来加热油页岩到裂解温度及注入超临界二氧化碳，通过二氧化碳气体产生压力超过油页岩储层的破碎压力，导致储层破裂，形成裂缝，从而破碎油页岩，产生出油通道。

发明内容：

本发明的目的就在于针对上述向有技术的不足，提供一种冷热交替高速气流破碎油页岩装置；

本发明的另一目的是提供一种冷热交替高速气流破碎油页岩装置破碎油页岩的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

冷热交替高速气流破碎油页岩装置，是由空气压缩机1通过管线经第一阀门2、空气加热器3和第二阀门4与入气管道8相连接，空气压缩机1通过管线经第三阀门5、空气涡轮制冷机6和第四阀门7与入气管道8相连接，两用气泵10通过管线与出气管道9相连接构成。

冷热交替高速气流破碎油页岩装置破碎油页岩的方法，包括以下步骤：

a、在油页岩矿区内钻开采井，用水力在相邻两个钻孔间预开采油页岩层的下方打开一个硐室，为油页岩破碎提供空间；

b、将冷热交替高速气流破碎油页岩的装置连接好，将入气管道8和出气管道9放入开采井中；

c、打开第一阀门2和第二阀门4，关闭第三阀门5和第四阀门7；

d、开启空气压缩机1，调节空气压缩机1的风量，使气流流速在10m/s以上，开启管道式空气加热器3，加热温度设在200℃～500℃；

e、空气经空气压缩机1压缩后经第一阀门2进入到管道式空气加热器3进行加热，再经第二阀门4送入进气管道8进入地下油页岩破碎区域，并在流经区破岩后经吸气管道9和吹吸两用气泵10吸出；

f、持续加热30-60分钟之后，关闭第一阀门2和第二阀门4的同时关闭管道式空气加热器3进行冷热切换；

g、开启空气涡轮制冷机6，将制冷温度设为-20℃～-40℃，打开第三阀门5和第四阀门7进行冻胀破碎；保持冻胀破碎30-60分钟后，再切换回热气流破碎；即每个30-60分钟进行一次冷热切换；

h、高速的热、冷气流交替进入原位破碎区域，使油页岩在三重破碎作用下破碎，直至油页岩破碎完成。

有益效果：油页岩在冷热气流的交替作用下发生风化作用，冷热交替变化导致的不均匀胀缩三重作用下破碎，在油页岩层下方打开一个硐室，为油页岩破碎提供足够的空间。解现有油页岩原位开采过程中油页岩导热性差、渗透率低的问题。经试验，采用该方法后油页岩的过热面积、油气通道将大幅度增加，热传导、热对流效率显著提高，极大的提高了油页岩原位开采过程中页岩油的开采效率。

附图说明：

附图为冷热交替高速气流破碎油页岩装置结构图。

1空气压缩机，2第一阀门，3管道式空气加热器，4第二阀门，5第三阀门，6空气涡轮制冷机，7第四阀门，8入气管道，9出气管道，10吹吸两用气泵

具体实施方式：

下面结合附图和实施例作进一步的详细说明：

冷热交替高速气流破碎油页岩装置，是由空气压缩机1通过三通和管线经第一阀门2、空气加热器3、第二阀门4和三通与入气管道8相连接，空气压缩机1通过三通和管线经第三阀门5、空气涡轮制冷机6、第四阀门7和三通与入气管道8相连接，两用气泵10通过管线与出气管道9相连接构成。

冷热交替高速气流破碎油页岩装置破碎油页岩的方法，包括以下步骤：

a、在油页岩矿区内钻开采井，用水力在相邻两个钻孔间预开采油页岩层的下方打开一个硐室，为油页岩破碎提供空间；

b、将冷热交替高速气流破碎油页岩的装置连接好，将入气管道8和出气管道9放入开采井中；

c、打开第一阀门2和第二阀门4，关闭第三阀门5和第四阀门7；d、开启空气压缩机1，调节空气压缩机1的风量，使气流流速在10m/s以上，开启管道式空气加热器3，加热温度设在200℃～500℃；

e、空气经空气压缩机1压缩后经第一阀门2进入到管道式空气加热器3进行加热，再经第二阀门4送入进气管道8进入地下油页岩破碎区域，并在流经区破岩后经吸气管道9和吹吸两用气泵10吸出；

f、持续加热30-60分钟之后，关闭第一阀门2和第二阀门4的同时关闭管道式空气加热器3进行冷热切换；

g、开启空气涡轮制冷机6，将制冷温度设为-20℃～-40℃，打开第三阀门5和第四阀门7进行冻胀破碎；保持冻胀破碎30-60分钟后，再切换回热气流破碎；即每隔30-60分钟进行一次冷热切换；

h、高速的热、冷气流交替进入原位破碎区域，使油页岩在三重破碎作用下破碎，直至油页岩破碎完成。

实施例1

冷热交替高速气流破碎油页岩装置，是由空气压缩机1通过三通和管线经第一阀门2、空气加热器3、第二阀门4和三通与入气管道8相连接，空气压缩机1通过三通和管线经第三阀门5、空气涡轮制冷机6、第四阀门7和三通与入气管道8相连接，两用气泵10通过管线与出气管道9相连接构成。

冷热交替高速气流破碎油页岩装置破碎油页岩的方法，包括以下步骤：

a、在油页岩矿区内钻开采井，用水力在相邻两个钻孔间预开采油页岩层的下方打开一个硐室，为油页岩破碎提供空间；

b、将冷热交替高速气流破碎油页岩的装置连接好，将入气管道8和出气管道9放入开采井中；

c、打开第一阀门2和第二阀门4，关闭第三阀门5和第四阀门7；

d、开启空气压缩机1，调节空气压缩机1的风量，使气流流速在15m/s，开启管道式空气加热器3，加热温度设在400℃；

e、空气经空气压缩机1压缩后经第一阀门2进入到管道式空气加热器3进行加热，再经第二阀门4送入进气管道8进入地下油页岩破碎区域，并在流经区破岩后经吸气管道9和吹吸两用气泵10吸出；

f、持续加热30分钟之后，关闭第一阀门2和第二阀门4的同时关闭空气加热器3进行冷热切换；

g、开启空气涡轮制冷机6，将制冷温度设为-30℃，打开第三阀门5和第四阀门7进行冻胀破碎；保持冻胀破碎30分钟后，再切换回热气流破碎；即每隔30分钟进行一次冷热切换；

h、高速的热、冷气流交替进入原位破碎区域，使油页岩在三重破碎作用下破碎，直至油页岩破碎完成。

实施例2

冷热交替高速气流破碎油页岩装置，是由空气压缩机1通过三通和管线经第一阀门2、空气加热器3、第二阀门4和三通与入气管道8相连接，空气压缩机1通过三通和管线经第三阀门5、空气涡轮制冷机6、第四阀门7和三通与入气管道8相连接，两用气泵10通过管线与出气管道9相连接构成。

冷热交替高速气流破碎油页岩装置破碎油页岩的方法，包括以下步骤：

a、在油页岩矿区内钻开采井，用水力在相邻两个钻孔间预开采油页岩层的下方打开一个硐室，为油页岩破碎提供空间；

b、将冷热交替高速气流破碎油页岩的装置连接好，将入气管道8和出气管道9放入开采井中；

c、打开第一阀门2和第二阀门4，关闭第三阀门5和第四阀门7；d、开启空气压缩机1，调节空气压缩机1的风量，使气流流速在25m/s，开启管道式空气加热器3，加热温度设在500℃；

e、空气经空气压缩机1压缩后经第一阀门2进入到管道式空气加热器3进行加热，再经第二阀门4送入进气管道8进入地下油页岩破碎区域，并在流经区破岩后经吸气管道9和吹吸两用气泵10吸出；

f、持续加热50分钟之后，关闭第一阀门2和第二阀门4的同时关闭空气加热器3进行冷热切换；

g、开启空气涡轮制冷机6，将制冷温度设为-30℃，打开第三阀门5和第四阀门7进行冻胀破碎；保持冻胀破碎50分钟后，再切换回热气流破碎；即每隔50分钟进行一次冷热切换；

h、高速的热、冷气流交替进入原位破碎区域，使油页岩在三重破碎作用下破碎，直至油页岩破碎完成。

Claims (2)

1.一种冷热交替高速气流破碎油页岩装置，其特征在于，是由空气压缩机(1)通过管线经第一阀门(2)、空气加热器(3)和第二阀门(4)与入气管道(8)相连接，空气压缩机(1)通过管线经第三阀门(5)、空气涡轮制冷机(6)和第四阀门(7)与入气管道(8)相连接，两用气泵(10)通过管线与出气管道(9)相连接构成。

2.一种冷热交替高速气流破碎油页岩装置破碎油页岩的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、在油页岩矿区内钻开采井，用水力在相邻两个钻孔间预开采油页岩层的下方打开一个硐室，为油页岩破碎提供空间；

b、将冷热交替高速气流破碎油页岩的装置连接好，将入气管道(8)和出气管道9放入开采井中；

c、打开第一阀门(2)和第二阀门(4)，关闭第三阀门(5)和第四阀门(7)；

d、开启空气压缩机(1)，调节空气压缩机(1)的风量，使气流流速在10m/s以上，开启管道式空气加热器(3)，加热温度设在200℃～500℃；

e、空气经空气压缩机(1)压缩后经第一阀门(2)进入到管道式空气加热器(3)进行加热，再经第二阀门(4)送入进气管道(8)进入地下油页岩破碎区域，并在流经区破岩后经吸气管道(9)和吹吸两用气泵(10)吸出；

f、持续加热30-60分钟之后，关闭第一阀门(2)和第二阀门(4)的同时关闭管道式空气加热器(3)进行冷热切换；

g、开启空气涡轮制冷机(6)，将制冷温度设为-20℃～-40℃，打开第三阀门(5)和第四阀门(7)进行冻胀破碎；保持冻胀破碎30-60分钟后，再切换回热气流破碎；即每隔30-60分钟进行一次冷热切换；

h、高速的热、冷气流交替进入原位破碎区域，使油页岩在三重破碎作用下破碎，直至油页岩破碎完成。