CN106285596A - 油页岩原位采油方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油页岩原位采油方法。该方法包括以下步骤，步骤一：在油页岩的区域钻设至少两口井，其中一口井为辅助井，另一口井为采出井，所述辅助井在竖直方向上贯穿所述油页岩，步骤二：使用所述辅助井对所述油页岩的顶部和底部进行压裂，以在所述油页岩的顶部和底部形成覆盖所述采出井的水平裂缝区，步骤三：借助所述辅助井将所述油页岩加热到热解温度而产生油气，所述油气经所述采出井采出。根据本发明的方法，能够对油页岩进行高效加热，由此提高了油页岩原位采油效率。

Description

油页岩原位采油方法

技术领域

本发明涉及石油工程领域，特别涉及一种油页岩原位开采石油或天然气的方法。

背景技术

油页岩是一种非常规的油气资源，其以巨大的蕴藏量、丰富的有机质含量而被认为是重要的接替能源。

目前，油页岩原位采油方法主要有燃烧加热法、流体加热法和微波加热等。在这些方法中，存在有共同的问题：对油页岩加热后，大量的热量从油页岩的顶部和底部向外散去，导致加热能量的利用率非常第低，导致能量大量浪费。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种油页岩原位采油方法。根据本发明的方法，能够对油页岩进行高效加热，由此提高了油页岩原位采油效率。

根据本发明的方法，包括步骤一：在油页岩的区域钻设至少两口井，其中一口井为辅助井，另一口井为采出井，辅助井在竖直方向上贯穿油页岩，步骤二：通过辅助井在油页岩的顶部和底部形成覆盖采出井的水平裂缝区，步骤三：借助辅助井将油页岩加热到热解温度而产生油气，油气经采出井采出。

由于空气的导热系数远小于油页岩的导热系数，因此在步骤二中形成的水平裂缝区由于含有大量气体而导热能力非常低。换句话说，处于油页岩的顶部和底部的水平裂缝区实际上形成了处于油页岩的顶部和底部的保温层。这样，借助辅助井对油页岩进行加热时，热量会大量聚集在油页岩内，而不是向上或向下散发到油页岩之外。因而，可以以较少的热量和较短的时间将油页岩加热到热解温度，以产生油气。这大大提高了对油页岩加热热量的利用效率，并且能够缩短加热时间，由此大幅节约了能源。

在一个实施例中，在步骤二中，还向水平裂缝区内填充绝热材料。这些绝热材料不但能够进一步降低水平裂缝区的传热效率，还对水平裂缝起到支撑作用，以防止巨大的地层压力导致这些水平裂缝闭合。在一个优选的实施例中，绝热材料为陶粒颗粒、硅酸盐颗粒、气凝胶、珍珠岩中的一种或几种的混合物。

在一个实施例中，在步骤一中，采出井在竖直方向上贯穿油页岩。通过设置这种深度的采出井，可大大提高采出井与油页岩的接触面积。由此，可以极大地提高油页岩内产生的油气向采出井内的扩散效率，油页岩原位采油速度也会得以大大提高。

在一个实施例中，在步骤三中，在油页岩加热到产生油气后，向辅助井内注入气体，以驱动油气经采出井采出。所注入的气体可推动或驱动存在于油页岩内的油气朝向低气压的采出井流动，即给油页岩内的油气的运动施加了驱动力。这进一步提高了油页岩原位采油效率。在一个优选的实施例中，气体为二氧化碳或氮气。这些气体为惰性气体不会与油气发生反应，并且不会发生爆炸，此外这些气体在井内和油页岩内的运动阻力较小，因此能够安全地使用。

在一个实施例中，在步骤一中，在油页岩的区域内还钻设有注气井，注气井和采出井分别处于辅助井的不同侧，辅助井和注气井均在竖直方向上贯穿油页岩。优选地，在步骤二中，水平裂缝区覆盖了注气井和采出井。将辅助井设置在采出井和注气井之间可带来以下有益效果：首先，在通过辅助井对油页岩进行压裂时，水平裂缝区会以辅助井为圆心向四周扩展。由此，在水平裂缝区扩展到注气井和采出井中的一个处时，也会扩展到另一个处。基于此，可以简化压裂施工，降低生产成本。另外，在通过辅助井来加热油页岩时，辅助井与采出井之间的区域以及辅助井与注气井之间的区域都可以产生油气，这进一步提高了热量的利用效率。

在一个实施例中，在步骤三中，在将油页岩加热到热解温度而产生油气后，向注气井和辅助井内注入气体，以驱动油气经采出井采出。优选地，待采出井的采出完成后，继续向注气井内注入气体，而停止向辅助井内注入气体，以驱动油气经辅助井采出。通过这种方法，首先，通过来自辅助井的气体来驱动辅助井与注气井之间的区域内的油气并经采出井采出，然后通过来自注气井的气体来驱动注气井可辅助井之间的区域内的油气并经辅助井采出。这样，可以分批次采出在辅助井与注气井和采出井之间的所有油气，提高了采收效率。

在本申请中，方位用语“竖直方向”是指重力方向。用语“水平裂缝区”并不是指数学意义上的水平，而是指与水平面大体平行延伸的方向。

与现有技术相比，本发明的优点在于：(1)在油页岩的顶部和底部设置了水平裂缝区。水平裂缝区可防止油页岩内的热量向上或向下散发到油页岩之外。因而，可以以较少的热量和较短的时间将油页岩加热到热解温度，以产生油气。这大大提高了对油页岩加热热量的利用效率，并且能够缩短加热时间，由此大幅节约了能源。(2)通过在辅助井周围设置注气井和采出井，并且在开采过程中变化辅助井的作用，可大大提高油气的采收效率。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1示意性地显示了实施根据本发明的方法第一实施例。

图2示意性地显示了实施根据本发明的方法第二实施例。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

图1是实施根据本发明的方法第一实施例的示意图。如图1所示，在含油页岩的开采区10至少包括以下两种地层结构：处于上层的油页岩顶板6和处于下层的油页岩7。油页岩顶板6是与油页岩7完全不同的地层，其在加热时不能产生油气，没有开采价值。

根据本发明的方法，首先在油页岩的区域(即，含油页岩的开采区10)内设置至少两口井，如图1所示的辅助井1和采出井3。辅助井1应延伸到油页岩7的底部。采出井3至少应穿透油页岩顶板6并到达油页岩7处。辅助井1和采出井3的作用将在下文中详细描述。

之后，使用辅助井1对油页岩7的顶部8和底部9进行压裂。在压裂施工后，在油页岩7的顶部8和底部9处形成了水平裂缝区4、5。应注意地是，采出井3也处于水平裂缝区4、5的范围内。

接下来，向辅助井1内下入加热装置11以对油页岩7进行加热。当将油页岩7加热到其热解温度后，油页岩7会分解出油气。这些油气会逐渐扩散到采出井3处，并可将采出井3将这些油气采出。由此实现了油页岩原位采油。在一个实施例中，加热装置11为杆状电加热器。

由于水平裂缝区4、5内充满有气体，使得水平裂缝区4、5的导热效率远低于油页岩7的导热效率，因此水平裂缝区4、5实际上形成了油页岩7的上下两个保温层。这样，在对油页岩7加热时，热量只能集中在油页岩7的范围内而不是向上或向下散发到油页岩7之外。由此，大大减少了能量的浪费，并且能够缩短加热时间，提高施工效率。

在一个优选的实施例中，还在水平裂缝区4、5内填充有绝热材料(未示出)。例如绝热材料可以是陶粒颗粒、硅酸盐颗粒、气凝胶、珍珠岩。这些绝热材料导热系数相对油页岩低，同时支撑剂孔隙中充满了气体，因此其可有效地隔绝热量传递。此外，这些绝热材料还对水平裂缝区4、5起到支撑作用，以防止上覆压力导致水平裂缝4、5闭合。

为了增加采出井3与油页岩7的接触面积，可将采出井3也延伸到油页岩7的底部，如图1所示。这样，也可以促进油页岩7内的油气扩散到采出井3内，由此进一步提高采油速率。

优选地，在油页岩7加热到产生油气后，还可以向辅助井1内注入气体，以驱动油气经采出井3采出。在一个实施例中，这些气体可以为二氧化碳或氮气。本领域的技术人员也可以根据实际施工状况选择其他的气体。这些气体在底层内可以良好地流动，因此可以促使油页岩7内的油气快速扩散到采出井3内，进一步提高采油速率。

图2显示了实施根据本发明的方法第二实施例的示意图。图2与图1大体相同，这里仅描述其不同之处。在油页岩的区域内还钻设有注气井2。注气井2和采出井3分别处于辅助井1的不同侧。图2示例性地显示了钻设了三口井，处于中间的井为辅助井1，处于两侧的分别为注气井2和采出井3。辅助井1和注气井2均在竖直方向上贯穿油页岩7。在本实施例中，注气井2和采出井3以及辅助井1均处于水平裂缝区4、5内。

在进行采油时，首先通过辅助井1将油页岩7加热到热解温度而产生油气。然后，向注气井2和辅助井1内注入气体。这样，在辅助井1和采出井3之间的区域内的油气会被驱替到采出井3处，进而采出。而处于辅助井1和注气井2之间的油气由于来自辅助井1的气体的阻挡作用，而采出很少。也就是说，在这种情况下，辅助井1的作用由加热油页岩7转换为注气。

待采出井3采出完成后，继续向注气井2内注入气体，而停止向辅助井1内注入气体。这样，在来自注气井2的气体的作用下，处于辅助井1和注气井2之间的油气会被驱替到辅助井1处，进而采出。也就是说，在这种情况下，辅助井1的作用又从注气转换成采出。

通过转换辅助井1的作用，可将辅助井1周围的油气彻底开采干净，提高油田的采油效率。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种油页岩原位采油方法，包括以下步骤，

步骤一：在油页岩的区域钻设至少两口井，其中一口井为辅助井，另一口井为采出井，所述辅助井在竖直方向上贯穿所述油页岩，

步骤二：通过所述辅助井在所述油页岩的顶部和底部形成覆盖所述采出井的水平裂缝区，

步骤三：借助所述辅助井将所述油页岩加热到热解温度而产生油气，所述油气经所述采出井采出。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤二中，还向所述水平裂缝区内填充绝热材料。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述绝热材料为陶瓷颗粒、硅酸盐颗粒、气凝胶、珍珠岩中的一种或几种的混合物。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，在所述步骤一中，所述采出井在竖直方向上贯穿所述油页岩。

5.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其特征在于，在所述步骤三中，在所述油页岩加热到产生油气后，向所述辅助井内注入气体，以驱动所述油气经所述采出井采出。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述气体为二氧化碳或氮气。

7.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其特征在于，在所述步骤一中，在所述油页岩的区域内还钻设有注气井，所述注气井和所述采出井分别处于所述辅助井的不同侧，所述辅助井和注气井均在竖直方向上贯穿所述油页岩。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述步骤二中，所述水平裂缝区覆盖了所述注气井和所述采出井。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，在所述步骤三中，在将所述油页岩加热到热解温度而产生油气后，向所述注气井和所述辅助井内注入气体，以驱动所述油气经所述采出井采出。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，待所述采出井的采出完成后，继续向所述注气井内注入气体，而停止向所述辅助井内注入气体，以驱动所述油气经所述辅助井采出。