CN109113699B - 一种页岩油原位轻质化开发方法、装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本说明书实施例公开了一种页岩油原位轻质化开发方法、装置及系统，所述方法包括根据目的层总有机碳大于第一下限值的层段确定有效页岩层段；根据有效页岩层段厚度以及静地比确定页岩油原位轻质化开发的有利区，所述静地比包括所述有效页岩层段厚度与页岩段厚度的比值，所述页岩段包括有效页岩层段以及有效页岩层段之间的夹层。利用本说明书各实施例，可以提高页岩油原位轻质化开发的效益。

Description

一种页岩油原位轻质化开发方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及勘探开发技术领域，特别地，涉及一种页岩油原位轻质化开发方法、装置及系统。
背景技术
页岩油已成为全球石油勘探开发的重要领域，但勘探开发实践证实，当页岩的镜质体反射率(Ro)小于0.95％时，采用现有的水平井体积压力技术无法实现规模效益开发。页岩油可利用原位轻质化技术进行开发，原位轻质化技术是通过原位电加热方法使中低成熟度页岩中的未转化有机质和已生成的烃类转化为轻质油和天然气以进行开发的技术。
国内外多家公司和大学开展了大量方法技术研发，如：辐射加热、对流加热以及热传导加热等方法。利用现有技术在进行原位开发时，均能获得少量的油气。但现有方法存在能量替换比低、效益差、井下工艺设备复杂、产出油气量少、产出的油质稠、温度难以控制等缺陷，不利于成本控制和环境保护，无法进行大规模效益开发。且现有方法基本是针对浅层油页岩的原位开发，不适用于埋藏较深的页岩油的原位开发。
因此，业内亟需一种可以有效开发中低成熟度富有机质页岩油的方法。
发明内容
本说明书实施例的目的是提供一种页岩油原位轻质化开发方法、装置及系统，可以提高页岩油原位轻质化开发的效益。
本说明书提供一种页岩油原位轻质化开发方法、装置及系统是包括如下方式实现的：
一种页岩油原位轻质化开发方法，包括：
根据目的层总有机碳大于第一下限值的层段确定有效页岩层段；
根据有效页岩层段厚度以及静地比确定页岩油原位轻质化开发的有利区，所述静地比包括所述有效页岩层段厚度与页岩段厚度的比值，所述页岩段包括有效页岩层段以及有效页岩层段之间的夹层。
本说明书提供的所述方法的另一个实施例中，所述根据目的层总有机碳大于第一下限值的层段确定有效页岩层段，包括：
根据目的层的干酪根类型确定待选区域；
根据所述待选区域内总有机碳大于第一下限值的层段确定有效页岩层段。
本说明书提供的所述方法的另一个实施例中，所述确定页岩油原位轻质化开发的有利区，包括：
当夹层厚度小于第一预设阈值、页岩段厚度大于第二下限值且静地比大于第三下限值时，确定该页岩段为有利层段；
或者，
当有效页岩层段厚度大于第四下限值时，确定该有效页岩层段为有利层段；
根据所述有利层段确定页岩油原位轻质化开发的有利区。
本说明书提供的所述方法的另一个实施例中，所述方法还包括：
确定所述有利区内页岩油原位轻质化开发的布井方式，包括：
在所述有利区内布设加热井以及生产井，所述加热井以及生产井分别包括直井段以及水平井段，加热器设置于加热井水平井段。
本说明书提供的所述方法的另一个实施例中，所述确定所述有利区内页岩油原位轻质化开发的布井方式，包括：
加热井采用直井段套管完井、水平井段裸眼完井，生产井采用筛管完井。
本说明书提供的所述方法的另一个实施例中，所述确定所述有利区内页岩油原位轻质化开发的布井方式，包括：
当页岩段厚度小于等于第二预设阈值时，加热井采用单层线性等间距平行布井，生产井位于加热井之间；
当页岩段厚度大于第二预设阈值时，加热井采用三角井网两层及两层以上布井，生产井三角井网布井，生产井位于加热井之间。
本说明书提供的所述方法的另一个实施例中，所述确定所述有利区内页岩油原位轻质化开发的布井方式，包括：
当页岩段厚度大于第二预设阈值时，加热井和/或生产井采用等间距布井。
本说明书提供的所述方法的另一个实施例中，所述确定所述有利区内页岩油原位轻质化开发的布井方式，包括：
当页岩段厚度小于等于第二预设阈值时，加热井沿页岩层段纵向中心线布井。
本说明书提供的所述方法的另一个实施例中，所述确定所述有利区内页岩油原位轻质化开发的布井方式，包括：
当页岩段厚度大于第二预设阈值时，最下层加热井平行页岩层段下边界排列布井，向上一层加热井依次与下一层加热井三角形排列，且平行于下一层加热井布井。
本说明书提供的所述方法的另一个实施例中，所述确定所述有利区内页岩油原位轻质化开发的布井方式，包括：
当页岩段厚度大于第二预设阈值时，向上一层加热井依次与下一层加热井采用等边三角形且夹角为60°排列。
本说明书提供的所述方法的另一个实施例中，所述确定所述有利区内页岩油原位轻质化开发的布井方式，包括：根据加热时间确定加热井井距。
本说明书提供的所述方法的另一个实施例中，所述确定所述有利区内页岩油原位轻质化开发的布井方式，包括：
根据生产井产出油气净价值最大原则确定生产井井距。
本说明书提供的所述方法的另一个实施例中，所述确定所述有利区内页岩油原位轻质化开发的布井方式，包括：
根据生产井累计产出油气净价值最大原则确定加热井以及生产井的水平井段长度。
本说明书提供的所述方法的另一个实施例中，所述方法还包括：
确定所述有利区内页岩油原位轻质化开发的加热方式，包括：
加热井加热顺序：距离生产井小于等于1个加热井井距的加热井先开始加热预设加热时间，再启动距离生产井小于等于2个加热井井距的加热井开始加热预设加热时间，依次类推直到启动所有的加热井；
加热井加热程序：当加热器表面温度升至最高预设温度后，保持最高预设温度第一预设时间，然后采用预设降温速度将加热器表面温度降至持续恒温温度，生产井对应的所有加热井保持持续恒温温度第二预设时间，所有加热井停止加热。
本说明书提供的所述方法的另一个实施例中，所述方法还包括：
确定所述有利区内页岩油原位轻质化开发的采油方式，包括：
生产井采用抽油式采油，抽油泵位于生产井的直井井段距离目的层之上预设距离处，所述预设距离包括100m-300m；
所述生产井的抽油设备材质承受流体温度范围包括300℃-450℃。
另一方面，本说明书实施例还提供一种页岩油原位轻质化开发装置，包括：
有效层段确定模块，用于根据目的层总有机碳大于第一下限值的层段确定有效页岩层段；
有利区确定模块，用于根据有效页岩层段厚度以及静地比确定页岩油原位轻质化开发的有利区，所述静地比包括所述有效页岩层段厚度与页岩段厚度的比值，所述页岩段包括有效页岩层段以及有效页岩层段之间的夹层。
另一方面，本说明书实施例还提供一种页岩油原位轻质化开发设备，包括处理器及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述指令被所述处理器执行时实现包括以下步骤：
根据目的层总有机碳大于第一下限值的层段确定有效页岩层段；
根据有效页岩层段厚度以及静地比确定页岩油原位轻质化开发的有利区，所述静地比包括所述有效页岩层段厚度与页岩段厚度的比值，所述页岩段包括有效页岩层段以及有效页岩层段之间的夹层。
另一方面，本说明书实施例还提供一种页岩油原位轻质化开发系统，所述系统包括在有利区内根据上述任意一个实施例所述的方法布设的加热井、生产井、加热器、以及加热线缆；
所述加热井以及生产井分别包括直井段以及水平段，所述加热线缆与加热器通过连接器连接，所述加热线缆以及连接器设置于加热井直井段中，所述加热器设置于加热井水平井段中。
本说明书提供的所述系统的另一个实施例中，所述加热井直井段中设置有封隔器，所述封隔器设置在加热器与连接器之间，所述封隔器之上加注水泥封井。
本说明书一个或多个实施例提供的一种页岩油原位轻质化开发方法、装置及系统，可以通过总有机碳数据确定有效页岩层段，然后通过分析有效页岩层段的厚度以及占比确定适于页岩油原位轻质化开发的有利区。然后在符合有利区条件的区域进行布井优化，从而实现页岩油原位轻质化的规模效益开发。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本说明书提供的一种页岩油原位轻质化开发方法实施例的流程示意图；
图2为本说明书提供的一个实施例中确定有利区内布井方式的流程示意图；
图3为本说明书提供的另一个实施例中页岩段厚度为12m的布井方式横截面示意图；
图4为本说明书提供的另一个实施例中页岩段厚度为90m的布井方式横截面示意图；
图5为本说明书提供的另一个实施例中生产井井距与产出油气量/生产井井距100m时的产出油气量关系示意图；
图6为本说明书提供的一种页岩油原位轻质化开发装置实施例的模块结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书一个或多个实施例中的附图，对本说明书一个或多个实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于说明书一个或多个实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本说明书实施例方案保护的范围。
页岩油是指埋藏深度大于300米，中低成熟度富有机质页岩中已经生成的石油烃和未转化有机质的统称。中低成熟度页岩孔隙度、渗透率极低，连通性差，其中的流体流动难度大。
本说明书实施例提供了一种页岩油原位轻质化开发方法，通过预设标准来确定有利层段以及有利区，从而为页岩油原位轻质化开发提供目标以及方向，降低勘探开发的风险。进一步在所述有利区内进行布井方式等优化设计，通过抽油式生产模式，从而提高页岩油原位轻质化开发的效率。并根据预设加热程序进行加热，实时监控温度变化，最大限度的提高原油产量。利用本说明书实施例提供的方案，极大的提高了页岩油的采出率，进而提高了页岩油原位轻质化开发的效益。
图1是本说明书提供的所述一种页岩油原位轻质化开发方法实施例流程示意图。虽然本说明书提供了如下述实施例或附图所示的方法操作步骤或装置结构，但基于常规或者无需创造性的劳动在所述方法或装置中可以包括更多或者部分合并后更少的操作步骤或模块单元。在逻辑性上不存在必要因果关系的步骤或结构中，这些步骤的执行顺序或装置的模块结构不限于本说明书实施例或附图所示的执行顺序或模块结构。所述的方法或模块结构的在实际中的装置、服务器或终端产品应用时，可以按照实施例或者附图所示的方法或模块结构进行顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境、甚至包括分布式处理、服务器集群的实施环境)。
具体的一个实施例如图1所示，本说明书提供的页岩油原位轻质化开发方法的一个实施例中，所述方法可以包括：
S2：根据目的层总有机碳大于第一下限值的层段确定有效页岩层段。
所述总有机碳(TOC)是指岩石中存在于有机物中的碳，通常用占岩石的质量百分比表示。可以获取研究区目的层页岩段的测井资料，岩心分析TOC资料，或采集研究区目的层的页岩岩心样品，根据一定的标准测量获取岩心样品的TOC。如可以根据获取的测井资料和岩心分析数据，通过岩心分析的TOC数据标定测井数据，建立TOC评价模型，如下：
TOC＝a0+a1×Δt+a2×ρ+a3×GR (1)
其中，TOC表示总有机碳含量，Δt表示声波时差测井值，ρ表示密度测井值，GR表示自然伽马测井值，a10、a11、a12、a13表示经验参数。一些实施方式中，当Δt、ρ以及GR数据的单位分别为μs/m、g/cm3以及API时，相应的，a10、a11、a12、a13的值分别可以为56.44、-0.049、-17.05、0.037。
本说明书的一些实施方式中，可以获取研究区目的层的页岩层段井点TOC平均值，通过插值的方法，获取整个研究区的页岩层段的TOC数据。可以将研究区页岩层段的TOC值作为分析页岩层段是否有利于油气开发的判断因素之一，确定适于原位轻质化开发的有效页岩层段。
可以获取目的层TOC大于第一下限值的页岩层段确定有效页岩层段。可以通过页岩层段TOC的大小对页岩层段进行划分，将TOC值大于第一下限值的页岩层段确定为有利于油气开发的有效页岩层段。本说明书的一些实施例中，例如，所述第一下限值可以包括5-7％，优选为6％，计算TOC大于第一下限值的页岩层段，作为有效页岩层段。
本说明书的一个实施例中，还可以根据目的层的干酪根类型确定待选区域，根据所述待选区域内总有机碳大于第一下限值的层段确定有效页岩层段。
可以采集研究区目的层页岩岩心样品，根据《岩石热解》GB/T 18602-2012国家标准测量获得HI(氢指数)、OI(氧指数)，根据《陆相烃源岩地球化学评价方法》SYT 5735-1995行业标准测量获得的H/C(干酪根中氢碳原子比)、O/C(干酪根中氧碳原子比)，然后进一步基于上述参数，根据《透射光－荧光干酪根显微组分鉴定及类型划分方法》(SY/T 5125-1996)测量获得的干酪根组成。确定研究区目的层的干酪根类型，优选出干酪根类型为Ⅰ型或Ⅱ型或Ⅰ型与Ⅱ型混合的分布区作为待选区域。然后，获取所述待选区域内总有机碳大于第一下限值的层段确定为有效页岩层段。进一步的，还可以根据《沉积岩中镜质体反射率测定方法》SY/T 5124-2012行业标准测量获取页岩的镜质体反射率Ro，进一步结合研究区目的层的Ro来确定所述待选区域。其中，所述Ro的取值范围可以包括0.2％-1.1％，优选范围可以为0.35％-0.95％。
S4：根据有效页岩层段厚度以及静地比确定页岩油原位轻质化开发的有利区，所述静地比包括所述有效页岩层段厚度与页岩段厚度的比值，所述页岩段包括有效页岩层段以及有效页岩层段之间的夹层。
所述页岩段可以包括有效页岩层段以及有效页岩层段之间的夹层，所述静地比可以包括有效页岩层段厚度与页岩段厚度的比值。本说明书的一些实施方式中，可以根据研究区的TOC数据平面分布计算有效页岩层段厚度、夹层厚度数据，进一步计算获得页岩段厚度数据以及静地比数据。可以根据预设标准分析研究区页岩段厚度数据以及静地比数据，然后，根据分析结果确定研究区内适于原位轻质化开发的有利区。所述预设标准可以根据实际地质情况自行设定。
本说明书的一个实施例中，所述预设标准可以包括：将页岩段厚度大于第二下限值且静地比大于第三下限值对应的页岩段确定为适于原位轻质化的有利层段，根据该标准确定研究区内适于原位轻质化开发的有利区。本说明书的另一个实施例中，可以进一步判断相邻两个有效页岩层段之间的夹层的厚度，所述预设标准还可以包括夹层厚度小于第一预设阈值。
本说明书的另一个实施例中，当有效页岩层段厚度大于第四下限值时，可以直接将该有效页岩层段确定为适于原位轻质化的有利层段。即所述页岩段厚度等于有效页岩段厚度，静地比值为1。当有效页岩层段厚度小于等于第四下限值时，可以获取相邻两段及两段以上的有效页岩层段，判断所述夹层厚度、页岩段厚度以及静地比是否满足上述预设阈值条件；如果满足，则将相应的页岩段确定为有利层段。然后，根据研究区的有利层段分布确定适于原位轻质化开发的有利区。
具体实施时，所述第一预设阈值、第二、第三、第四下限值可以根据不同的地质情况预先设定。本说明书的一些实施例中，所述第一预设阈值可以包括0.5-2.0米，优选为1米。所述第二下限值可以包括10-12米，优选为10米。所述第三下限值可以包括0.7-0.9，优选为0.8。所述第四下限值可以包括8-10米，优选为8米。
可以选出符合预设标准的区域作为适合于原位轻质化分布区，当适合于原位轻质化分布面积大于一定面积阈值时，确定该区域为适合于原位轻质化的有利区。例如，所述面积阈值可以包括10-30km2，优选为20km2。
利用本说明书上述一个或者多个实施例提供的方案确定有利层段以及有利区，可以降低勘探开发的风险，保证页岩油开发的采出率，提高开发效益。
图2表示本说明书的另一个实施例中提供的方案的流程图，如图2所示，所述方法还可以包括：
S6：确定所述有利区内页岩油原位轻质化开发的布井方式。
可以进一步确定有利区内页岩油原位轻质化开发的布井方式，根据所述布井方式对所述有利区的页岩油进行原位轻质化开发。所述布井方式可以包括：在所述有利区内布设加热井以及生产井，所述加热井以及生产井可以分别包括直井段以及水平井段，加热器可以设置于加热井水平井段。通过将加热井设置于水平井段，可以增大对地层的加热面积以及加热的均匀性，进而提高开采率。
本说明书的一个实施例中，可以确定有利区的完井方式，以实现页岩油的原位轻质化开发，所述完井方式可以包括：加热井采用直井段套管完井、水平井段裸眼完井，生产井采用筛管完井。
加热井完井可以采用直井段套管完井，水平井段裸眼完井。加热井直井段放置加热电缆和加热器与加热电缆的连接器，水平段放置加热器。加热器下入水平段后，在加热器靠近连接器一端用耐高温高压的封隔器封堵，所述封隔器设置在加热井直井段中。封隔器之上采用加注水泥封井，水泥封堵段长度100-300米，优选地采用200米。从而避免在页岩加热过程中因产生的高压而泄漏油气。生产井采用筛管完井。其中，加热水平井、生产水平井的水平段间距误差小于1米，优选地采用0.5米。
本说明书的另一个实施例中，可以进一步根据有利区内的页岩段厚度确定布井方式，包括：
当页岩段厚度小于等于第二预设阈值时，加热井采用单层线性等间距平行布井，生产井位于加热井之间；
当页岩段厚度大于第二预设阈值时，加热井采用三角井网两层及两层以上布井，生产井三角井网布井，生产井位于加热井之间。优选的，所述加热井和/或生产井可以采用等间距布井。当然，具体实施时，也可以根据实际需要确定各加热井或者生产井的间距。
所述第二预设阈值可以包括12-16米，优选为15米。
对于不同厚度的页岩段有针对性的确定相应的布井方式，可以更加高效的将中低成熟度页岩中的未转化有机质和已生成的烃类转化为轻质油和天然气，提高开发效益。
本说明书的一个实施例中，当页岩段厚度小于等于第二预设阈值时，可以将加热井沿页岩层段纵向中心线布井，以提高对页岩段加热的均匀性，如图3所示。
本说明书的一个实施例中，当页岩段厚度大于第二预设阈值时，最下层加热井可以平行页岩层段下边界排列布井，向上一层加热井依次与下一层加热井三角形排列，且平行于下一层加热井布井。从而可以提高页岩段较宽区域加热的均匀性。优选的，向上一层加热井依次与下一层加热井采用等边三角形且夹角为60°排列。可以进一步提高页岩段的加热均匀性。
如图4所示，最下一层加热井平行页岩层段下边界排列布井，最下一层加热井位于页岩目的层段下边界之上3-5m，优选地采用4m；向上一层加热井依次与下一层加热井等边三角形且夹角为60°排列，且平行于最下一层加热井布井，依次向上叠加部署加热井。生产井采用等边三角形且夹角为60°排列，最下一层生产井位于对应的两口加热井水平连线的中心，且平行于加热井。
本说明书的另一个实施例中，可以根据加热时间优化确定加热井井距，从而在保证采出率的基础上，降低生产成本。对全球17个盆地的页岩热传导率和岩石体积热熔的测量结果表明，页岩的热传导率和岩石体积热熔基本一致，其平均值分别为15Btu/ft/Day/℉和25Btu/ft3/℉。利用页岩热传导率和岩石体积热熔数据，根据不同的加热井布井方式，利用以下方法可以根据达到所需温度的时间(加热时间)来确定加热井井距。
当采用单层线性等间距平行布井方式时，当确定加热时间后，可以利用式(2)获取加热井的井间中心达到原位轻质化最佳温度340℃时的加热井井距。
L＝a21×t (2)
式中，L表示加热井间距，t表示加热时间，a21表示经验系数。一些实施方式中，当L、t的单位分别为米、年时，a21的取值可以优选为0.835。
当采用加热井三角井网2层及以上的等间距布井方式，可以利用式(3)获取不同加热井井间中心达到原位轻质化最佳温度340℃的时间。
Figure BDA0001728377890000101
式中，L表示加热井井距，t表示加热时间，a31、a32表示经验系数。一些实施方式中，当L、t的单位分别为米、年时，a31、a32的取值优选可以分别为0.3739、0.5125。
本说明书的另一个实施例中，可以根据生产井产出油气净价值最大原则确定生产井井距。如图5所示，分析不同的生产井井距与产出油气量的关系，纵坐标为产出油气量与生产井井距100m(米)时的产出油气量的比值，横坐标为生产井井距。通过分析图5可知，生产井井距越大生成的油裂解为气的时间越长，产出的油和油气当量越小。
可以根据生产井产出油气净价值最大原则确定生产井井距。如可以依据生产井产出油气量价值、钻完井成本、操作成本和废弃成本，根据下述公式(4)计算不同的生产井井距下生产井产出油气净价值，根据生产井产出油气净价值最大原则，获取生产井的最佳井距。
Pmax＝Max(Wog-CP_DC-OP-AP) (4)
式中Pmax表示生产井产出油气的净价值；Wog表示生产井产出油气价值；CP_DC表示生产井的钻完井成本；OP表示生产井的操作成本；AP表示生产井的废弃成本。具体实施时，各参数单位保持一致，如可以均采用万元，以保证计算结果的准确性。
当页岩段小于加热井或生产井纵向一个井距时，根据具体的页岩厚度适当调整加热井和水平井井距。这样，既可以保证高的油气采收率，又可保证最大的经济性。
本说明书的另一个实施例中，可以根据生产井累计产出油气净价值最大原则确定加热井以及生产井的水平井段长度。
布设生产井以及加热井时，可以设定加热井和生产井的水平井段长度一致。然后，可以根据加热井(包括加热器)与生产井钻完井成本、加热井与生产井操作成本、废弃成本、生产井产出油气价值，根据公式(5)分析不同水平井段长度下生产井累计产出油气净价值，依据生产井累计产出油气净价值最大原则，获取加热井与生产井的最佳水平段长度。
PHmax＝Max(WP_og-CPH_DC-OPH-APH) (5)
式中PHmax表示与加热井对应的生产井产出油气净价值；WP_og表示与加热井对应的生产井累计产出油气价值；CPH_DC表示加热井与生产井的钻完井成本；OPH表示加热井与生产井的操作成本；APH表示加热井与生产井的废弃成本。具体实施时，各参数单位保持一致，如可以均采用万元，以保证计算结果的准确性。
利用本说明书上述一个或者多个实施例所述的布井方式，可以最大限度的保证各页岩段加热的均匀性，提高页岩油原位轻质化效率。同时，还可以保证生产成本，以提高页岩油原位轻质化开发效益。
本说明书的另一个实施例中，可以进一步确定有利区内页岩油进行原位轻质化开发的加热方式，所述加热方式可以包括：根据预设加热程序以及加热井加热顺序对加热井进行加热：
加热井加热顺序：距离生产井小于等于1个加热井井距的加热井先开始加热预设加热时间，再启动距离生产井小于等于2个加热井井距的加热井开始加热预设加热时间，依次类推直到启动所有的加热井；
加热井加热程序：当加热器表面温度升至最高预设温度后，保持最高预设温度第一预设时间，然后采用预设降温速度将加热器表面温度降至持续恒温温度，生产井对应的所有加热井保持持续恒温温度第二预设时间，所有加热井停止加热。
期间还可以实时监控温度变化，从而保证中低成熟度富油有机质页岩地层能够产生出可供流体和气体流动的渗流通道，又能保障页岩中生产的石油尽量不发生二次裂解，以获得最大限度的原油产量。
本说明书的一些实施方式中，加热井中加热器的表面预设最高温度范围可以包括600℃-700℃，优选地采用650℃。加热井升温过程采用距离生产井小于等于1个加热井井距的加热井首先开始加热，依次为启动距离生产井小于等于2个加热井井距的加热井开始加热，依次类推直到启动所有的加热井。小于等于1个加热井井距的加热井加热8-12个月，优选地采用9个月；启动距离生产井小于等于2个加热井井距的加热井，加热器加热8-12个月，优选地采用9个月；启动距离生产井小于等于3个加热井井距的加热井，加热器加热8-12个月，优选地采用9个月。以此类推，直到全部启动加热井加热。
加热井加热器升温可以采用如下程序：加热器表面温度小于等于300℃时，升温速率为10℃-20℃/天，优选地采用15℃/天；加热器表面温度大于300℃后，采用升温速率为5℃-10℃/天，优选地采用8℃/天。程序升温当加热器表面温度升高至预设最高温度后，保持最高预设温度55-65月，优选地采用60个月；然后采用降温速度为5-10℃/天，将加热器表面温度降至持续恒温温度380℃-420℃，优选地采用400℃。当生产井对应的所有加热井保持持续恒温温度12-18个月，优选地采用15个月，将所有加热井停止加热。
加热井加热过程中实施可以实时监测加热器温度变化，温度实时监测时间间隔可以为1-3小时，优选地采用2小时。加热器温度检测器间距范围可以包括300m-600m，优选地采用400m。
本说明书的另一个实施例中，可以进一步确定有利区内页岩油进行原位轻质化开发的采油方式，所述采油方式可以包括：生产井利用抽油式进行采油。优选的，抽油设备的抽油泵可以位于生产井的直井井段距离目的层之上预设距离，所述预设距离范围可以包括100m-300m。采用抽油式生产模式，可以保证生产的原油及时产出，避免发生二次裂解，从而可以保证最大的经济效益。本说明书的一个或者多个实施例中，生产井的抽油设备材质可以选择承受流体温度范围300℃-450℃的材质。生产井相关设备采用耐高温材质，可以保证在产出油气高温状态下正常生产。
利用本说明书上述一个或者多个实施例提供的方案，可以使页岩油的采出率达到65％以上，在符合有利区条件的区域，能量替换比超过4，从而提高了页岩油原位轻质化开发的效益。克服了现有技术无法实现页岩油原位规模经济开发的缺陷以及不足，为页岩油原位开发提供了一套可行且经济的技术。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。具体的可以参照前述相关处理相关实施例的描述，在此不做一一赘述。
上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
本说明书一个或多个实施例提供的一种页岩油原位轻质化开发方法，可以通过总有机碳数据确定有效页岩层段，然后通过分析有效页岩层段的厚度以及占比确定适于页岩油原位轻质化开发的有利区。然后在符合有利区条件的区域进行布井优化，从而实现页岩油原位轻质化的规模效益开发。
基于上述所述的页岩油原位轻质化开发方法，本说明书一个或多个实施例还提供一种页岩油原位轻质化开发装置。所述的装置可以包括使用了本说明书实施例所述方法的系统、软件(应用)、模块、组件、服务器等并结合必要的实施硬件的装置。基于同一创新构思，本说明书实施例提供的一个或多个实施例中的装置如下面的实施例所述。由于装置解决问题的实现方案与方法相似，因此本说明书实施例具体的装置的实施可以参见前述方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。具体的，图6表示说明书提供的一种页岩油原位轻质化开发装置实施例的模块结构示意图，如图6，所述装置可以包括：
层段确定模块102，可以用于根据目的层总有机碳大于第一下限值的层段确定有效页岩层段；
有利区确定模块104，可以用于根据有效页岩层段厚度以及静地比确定页岩油原位轻质化开发的有利区，所述静地比包括所述有效页岩层段厚度与页岩段厚度的比值，所述页岩段包括有效页岩层段以及有效页岩层段之间的夹层。
需要说明的，上述所述的装置根据方法实施例的描述还可以包括其他的实施方式。具体的实现方式可以参照相关方法实施例的描述，在此不作一一赘述。
本说明书一个或多个实施例提供的一种页岩油原位轻质化开发装置，可以通过总有机碳数据确定有效页岩层段，然后通过分析有效页岩层段的厚度以及占比确定适于页岩油原位轻质化开发的有利区。然后在符合有利区条件的区域进行布井优化，从而实现页岩油原位轻质化的规模效益开发。
本说明书提供的上述实施例所述的方法或装置可以通过计算机程序实现业务逻辑并记录在存储介质上，所述的存储介质可以计算机读取并执行，实现本说明书实施例所描述方案的效果。因此，本说明书还提供一种页岩油原位轻质化开发设备，包括处理器及存储处理器可执行指令的存储器，所述指令被所述处理器执行时实现包括以下步骤：
根据目的层总有机碳大于第一下限值的层段确定有效页岩层段；
根据有效页岩层段厚度以及静地比确定页岩油原位轻质化开发的有利区，所述静地比包括所述有效页岩层段厚度与页岩段厚度的比值，所述页岩段包括有效页岩层段以及有效页岩层段之间的夹层。
所述存储介质可以包括用于存储信息的物理装置，通常是将信息数字化后再以利用电、磁或者光学等方式的媒体加以存储。所述存储介质有可以包括：利用电能方式存储信息的装置如，各式存储器，如RAM、ROM等；利用磁能方式存储信息的装置如，硬盘、软盘、磁带、磁芯存储器、磁泡存储器、U盘；利用光学方式存储信息的装置如，CD或DVD。当然，还有其他方式的可读存储介质，例如量子存储器、石墨烯存储器等等。
需要说明的，上述所述的处理设备根据方法实施例的描述还可以包括其他的实施方式。具体的实现方式可以参照相关方法实施例的描述，在此不作一一赘述。
上述实施例所述的一种页岩油原位轻质化开发设备，可以通过总有机碳数据确定有效页岩层段，然后通过分析有效页岩层段的厚度以及占比确定适于页岩油原位轻质化开发的有利区。然后在符合有利区条件的区域进行布井优化，从而实现页岩油原位轻质化的规模效益开发。
本说明书还提供一种页岩油原位轻质化开发系统，所述系统可以为页岩油原位轻质化开发有利区确定系统，还可以是在所述有利区内进一步确定生产井以及加热井布设方式的系统。如可以是软件(应用)、实际操作装置、逻辑门电路装置、量子计算机等并结合必要的实施硬件的终端装置。所述页岩油原位轻质化开发系统，包括至少一个处理器以及存储计算机可执行指令的存储器，所述处理器执行所述指令时实现上述任意一个方法实施例中所述方法的步骤。
本说明书的另一个实施例中还提供一种页岩油原位轻质化开发系统，可以包括根据上述任意一个方法实施例的方案布设的加热井、生产井，以及加热线缆、加热器。其中，所述加热井以及生产井可以分别包括直井段以及水平段，所述加热线缆与加热器可以通过连接器连接，所述加热线缆以及连接器可以设置于加热井直井段中，所述加热器可以设置于加热井水平段中。
本实施例的页岩油原位轻质化开发系统，根据相应有利区内布设的生产井以及加热井进行原位轻质化开发，可以最大限度的提高页岩油原位轻质化开发的效率，同时，还可以提高页岩油原位轻质化开发的效益。
本说明书的一个实施例中，所述加热井的直井段还可以设置有封隔器，所述封隔器可以设置在加热器与连接器之间，靠近加热器的位置，所述封隔器之上可以加注水泥封井。从而可以避免页岩加热过程中因产生的高压而泄露油气。
本说明书的另一个实施例中，所述系统还可以包括抽油设备，所述抽油设备用于生产井进行抽油式开发。优选的，所述抽油设备的抽油泵可以设置于生产井直井段距离目的层之上100-300m位置。基于抽油式生产模式，可以保证生产的原油及时产出，尽量不发生二次裂解，从而保证最大的经济效益。
需要说明的，上述所述的系统根据方法或者装置实施例的描述还可以包括其他的实施方式，具体的实现方式可以参照相关方法实施例的描述，在此不作一一赘述。
上述实施例所述的一种页岩油原位轻质化开发系统，可以通过在符合有利区条件的区域内进行布井，并通过抽油式生产模式对页岩油进行开采，从而提高页岩油原位轻质化开发的效率，最大限度的保证页岩油原位轻质化开发效益。
需要说明的是，本说明书上述所述的装置或者系统根据相关方法实施例的描述还可以包括其他的实施方式，具体的实现方式可以参照方法实施例的描述，在此不作一一赘述。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于硬件+程序类、存储介质+程序实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
尽管本说明书实施例内容中提到如总有机碳、井距、水平井段长度等获取、定义、交互、计算、判断等操作和数据描述，但是，本说明书实施例并不局限于必须是符合标准数据模型/模板或本说明书实施例所描述的情况。某些行业标准或者使用自定义方式或实施例描述的实施基础上略加修改后的实施方案也可以实现上述实施例相同、等同或相近、或变形后可预料的实施效果。应用这些修改或变形后的数据获取、存储、判断、处理方式等获取的实施例，仍然可以属于本说明书的可选实施方案范围之内。
上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、车载人机交互设备、平板计算机或者这些设备中的任何设备的组合。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书一个或多个时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现，也可以将实现同一功能的模块由多个子模块或子单元的组合实现等。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内部包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本说明书一个或多个实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书一个或多个实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书一个或多个实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本说明书一个或多个实施例可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本本说明书一个或多个实施例，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述并不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上所述仅为本说明书的实施例而已，并不用于限制本说明书。对于本领域技术人员来说，本说明书可以有各种更改和变化。凡在本说明书的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书的权利要求范围之内。

Claims (15)

1.一种页岩油原位轻质化开发方法，其特征在于，包括：
根据目的层总有机碳大于第一下限值的层段确定有效页岩层段，包括：根据目的层的干酪根类型确定待选区域；将所述待选区域内总有机碳大于第一下限值的层段确定有效页岩层段；
根据有效页岩层段厚度以及静地比确定页岩油原位轻质化开发的有利区，包括：当页岩段的夹层厚度小于第一预设阈值、页岩段厚度大于第二下限值且静地比大于第三下限值时，确定该页岩段为有利层段；或者，当有效页岩层段厚度大于第四下限值时，确定该有效页岩层段为有利层段；其中，所述静地比包括页岩段内的有效页岩层段厚度与页岩段厚度的比值，所述页岩段包括有效页岩层段以及有效页岩层段之间的夹层；根据所述有利层段确定页岩油原位轻质化开发的有利区；
确定所述有利区内页岩油原位轻质化开发的布井方式，包括：在所述有利区内布设加热井以及生产井，所述加热井以及生产井分别包括直井段以及水平井段，加热器设置于加热井水平井段；当页岩段厚度小于等于第二预设阈值时，加热井采用单层线性等间距平行布井，生产井位于加热井之间；当页岩段厚度大于第二预设阈值时，加热井采用三角井网两层及两层以上布井，生产井三角井网布井，生产井位于加热井之间。
2.根据权利要求1所述的页岩油原位轻质化开发方法，其特征在于，所述确定所述有利区内页岩油原位轻质化开发的布井方式，包括：
加热井采用直井段套管完井、水平井段裸眼完井，生产井采用筛管完井。
3.根据权利要求1所述的页岩油原位轻质化开发方法，其特征在于，所述确定所述有利区内页岩油原位轻质化开发的布井方式，包括：
当页岩段厚度大于第二预设阈值时，加热井和/或生产井采用等间距布井。
4.根据权利要求1所述的页岩油原位轻质化开发方法，其特征在于，所述确定所述有利区内页岩油原位轻质化开发的布井方式，包括：
当页岩段厚度小于等于第二预设阈值时，加热井沿页岩层段纵向中心线布井。
5.根据权利要求1所述的页岩油原位轻质化开发方法，其特征在于，所述确定所述有利区内页岩油原位轻质化开发的布井方式，包括：
当页岩段厚度大于第二预设阈值时，最下层加热井平行页岩层段下边界排列布井，向上一层加热井依次与下一层加热井三角形排列，且平行于下一层加热井布井。
6.根据权利要求5所述的页岩油原位轻质化开发方法，其特征在于，所述确定所述有利区内页岩油原位轻质化开发的布井方式，包括：
当页岩段厚度大于第二预设阈值时，向上一层加热井依次与下一层加热井采用等边三角形且夹角为60°排列。
7.根据权利要求1所述的页岩油原位轻质化开发方法，其特征在于，所述确定所述有利区内页岩油原位轻质化开发的布井方式，包括：根据加热时间确定加热井井距。
8.根据权利要求1所述的页岩油原位轻质化开发方法，其特征在于，所述确定所述有利区内页岩油原位轻质化开发的布井方式，包括：
根据生产井产出油气净价值最大原则确定生产井井距。
9.根据权利要求1所述的页岩油原位轻质化开发方法，其特征在于，所述确定所述有利区内页岩油原位轻质化开发的布井方式，包括：
根据生产井累计产出油气净价值最大原则确定加热井以及生产井的水平井段长度。
10.根据权利要求1所述的页岩油原位轻质化开发方法，其特征在于，所述方法还包括：
确定所述有利区内页岩油原位轻质化开发的加热方式，包括：
加热井加热顺序：距离生产井小于等于1个加热井井距的加热井先开始加热预设加热时间，再启动距离生产井小于等于2个加热井井距的加热井开始加热预设加热时间，依次类推直到启动所有的加热井；
加热井加热程序：当加热器表面温度升至最高预设温度后，保持最高预设温度第一预设时间，然后采用预设降温速度将加热器表面温度降至持续恒温温度，生产井对应的所有加热井保持持续恒温温度第二预设时间，所有加热井停止加热。
11.根据权利要求1所述的页岩油原位轻质化开发方法，其特征在于，所述方法还包括：
确定所述有利区内页岩油原位轻质化开发的采油方式，包括：
生产井采用抽油式采油，抽油泵位于生产井的直井井段距离目的层之上预设距离处，所述预设距离包括100m-300m；
所述生产井的抽油设备材质承受流体温度范围包括300℃-450℃。
12.一种页岩油原位轻质化开发装置，其特征在于，包括：
有效层段确定模块，用于根据目的层总有机碳大于第一下限值的层段确定有效页岩层段，包括：根据目的层的干酪根类型确定待选区域；将所述待选区域内总有机碳大于第一下限值的层段确定有效页岩层段；
有利区确定模块，用于根据有效页岩层段厚度以及静地比确定页岩油原位轻质化开发的有利区，包括：当页岩段的夹层厚度小于第一预设阈值、页岩段厚度大于第二下限值且静地比大于第三下限值时，确定该页岩段为有利层段；或者，当有效页岩层段厚度大于第四下限值时，确定该有效页岩层段为有利层段；其中，所述静地比包括页岩段内的有效页岩层段厚度与页岩段厚度的比值，所述页岩段包括有效页岩层段以及有效页岩层段之间的夹层；根据所述有利层段确定页岩油原位轻质化开发的有利区；
确定所述有利区内页岩油原位轻质化开发的布井方式，包括：在所述有利区内布设加热井以及生产井，所述加热井以及生产井分别包括直井段以及水平井段，加热器设置于加热井水平井段；当页岩段厚度小于等于第二预设阈值时，加热井采用单层线性等间距平行布井，生产井位于加热井之间；当页岩段厚度大于第二预设阈值时，加热井采用三角井网两层及两层以上布井，生产井三角井网布井，生产井位于加热井之间。
13.一种页岩油原位轻质化开发设备，其特征在于，包括处理器及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述指令被所述处理器执行时实现包括以下步骤：
根据目的层总有机碳大于第一下限值的层段确定有效页岩层段，包括：根据目的层的干酪根类型确定待选区域；将所述待选区域内总有机碳大于第一下限值的层段确定有效页岩层段；
根据有效页岩层段厚度以及静地比确定页岩油原位轻质化开发的有利区，包括：当页岩段的夹层厚度小于第一预设阈值、页岩段厚度大于第二下限值且静地比大于第三下限值时，确定该页岩段为有利层段；或者，当有效页岩层段厚度大于第四下限值时，确定该有效页岩层段为有利层段；其中，所述静地比包括页岩段内的所述有效页岩层段厚度与页岩段厚度的比值，所述页岩段包括有效页岩层段以及有效页岩层段之间的夹层；根据所述有利层段确定页岩油原位轻质化开发的有利区；
确定所述有利区内页岩油原位轻质化开发的布井方式，包括：在所述有利区内布设加热井以及生产井，所述加热井以及生产井分别包括直井段以及水平井段，加热器设置于加热井水平井段；当页岩段厚度小于等于第二预设阈值时，加热井采用单层线性等间距平行布井，生产井位于加热井之间；当页岩段厚度大于第二预设阈值时，加热井采用三角井网两层及两层以上布井，生产井三角井网布井，生产井位于加热井之间。
14.一种页岩油原位轻质化开发系统，其特征在于，所述系统包括在有利区内根据权利要求1-11任一项所述的方法布设的加热井、生产井、加热器、以及加热线缆；
所述加热井以及生产井分别包括直井段以及水平段，所述加热线缆与加热器通过连接器连接，所述加热线缆以及连接器设置于加热井直井段中，所述加热器设置于加热井水平井段中。
15.根据权利要求14所述的页岩油原位轻质化开发系统，其特征在于，所述加热井直井段中设置有封隔器，所述封隔器设置在加热器与连接器之间，所述封隔器之上加注水泥封井。
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