CN112901130B - 一种页岩储层原位注蒸汽循环加热开采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种页岩储层原位注蒸汽循环加热开采方法，该方法所涉及的结构包括顶板保温隔层、底板保温隔层、多点喷射双层管外管、多点喷射双层管内管、蒸汽发生器、加热器、循环加热器、绝热材料、导热材料、热能转换装置和产物收集装置，所述蒸汽发生器的输出部与加热器连接，用于加热蒸汽至所需温度；加热器的输出部与多点喷射双层管连接。本发明方法由于采用多点喷射双层管技术，经外管孔眼流入的混合流体具有很高的温度，通过热能转换装置对混合流体的热能进行回收利用，可达到节能开发的目的。本发明方法中，热蒸汽在多点喷射双层管内管循环，对流入到内管与外管环形空间的混合流体起到加热作用，解决了混合流体运输过程中冷凝的问题。
Description
技术领域
本发明属于油田开采技术领域，具体涉及一种页岩储层原位注蒸汽循环加热开采方法。
背景技术
近年来，常规油气资源日益减少且勘探难度日益增加，世界石油工业正在进行一场从常规油气向非常规油气的转变。全球油页岩储量折算成页岩油储量，可达4000亿吨，约为全球原油储量的2.5倍。因此，油页岩被视为原油的重要替代能源。目前油页岩开发有以下两类技术：油页岩地面干馏技术、油页岩原位热解技术。油页岩原位热解技术相比地面油页岩地面干馏技术具有“低污染”、“低排放”、“资源利用率高”的优点，受到研究人员的广泛关注。
油页岩原位开采技术众多，大部分技术需要对油页岩层进行水力压裂，这势必会向油页岩岩层引入大量的水。在后续加热过程中，需消耗过多的能量。而原位注蒸汽热解油页岩技术可避免水的引入，该技术从注入井注入蒸汽至油页岩目的层位，利用蒸汽与油页岩层的相互作用，使油页岩层内部产生裂缝，形成高渗流的通道。同时，油页岩中的有机质热解形成页岩油气随注入蒸汽不断向产出井方向移动，最后对从生产井流出的热解产物进行冷凝分离，得到页岩油气。因此油页岩原位注蒸汽热解技术是一种有效的开采方法。
通常，油页岩原位注蒸汽热解技术至少包含一口注入井和一口产出井，从注入井注入高温高压的流体，在油页岩内部产生裂缝，在热流体压力的作用下，产生的裂缝不容易闭合，会导致蒸汽在单一裂缝中流动，容易造成流体短路，使得流体与地层交换的热量减少，油页岩升温速率变慢。目前有以下两种方法可减小流体短路的影响，方法一：在不同方位上设置多口注采井，通过控制各口井阀门的开关和大小，进而控制入井流体的流动方向和流量大小，使得流体尽可能地向未反应区域移动。这种方法需要布置大量的井，并且各口井的开关时间和开关大小不易准确设置，使得热解流程复杂，操作不便。方法二：关闭产出井，向注入井注入一定流体后，进行焖井，增加热流体与油页岩接触的时间。根据注入压力降落情况，适时打开注入井补充适当量的流体，再进行焖井。重复进行注蒸汽、焖井操作，待油页岩热解反应完全，最后打开产出井对热解产物进行冷凝收集，获得页岩油气。这种方法耗时久，生产周期长，不适合现场大规模运用。
原位注蒸汽热解还存在热解产物在生产井遇冷凝结的问题，受油页岩地层压力和水的影响，到达产出井的混合流体温度远低于注入井蒸汽的温度，且生产井与产物收集装置相连接，两者进行热交换，导致生产井的温度降低，因此部分热解产物在生产井中遇冷凝结，堵塞管道，造成页岩油采收率低和油气运输效率低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种节能、高效的油页岩原位注蒸汽热解方法，以便能克服现有不足，同时解决油页岩原位注蒸汽热解过程中出现的热解产物在生产井遇冷凝结的问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。
一种页岩储层原位注蒸汽循环加热开采方法，该方法所涉及的结构包括顶板保温隔层、底板保温隔层、多点喷射双层管外管、多点喷射双层管内管、蒸汽发生器、加热器、循环加热器、绝热材料、导热材料、热能转换装置和产物收集装置，所述蒸汽发生器的输出部与加热器连接，用于加热蒸汽至所需温度；加热器的输出部与多点喷射双层管连接；所述多点喷射双层管外管尾部与热能转换装置连接，用于转换混合流体的热能；所述热能转换装置输出部与产物收集装置连接，用于收集热能转换后的热解产物；所述多点喷射双层管内管与循环加热器连接形成回路，用于加热多点喷射双层管内管内循环的蒸汽；所述顶板保温隔层以上，多点喷射双层管外管与多点喷射双层管内管环形空间中充填绝热材料，以防止热量散失；所述顶板保温隔层以下，多点喷射双层管外管与多点喷射双层管内管环形空间中充填导热材料，用于提高导热能力，提高油页岩热解速率。
进一步地，基于上述结构的油页岩原位注蒸汽循环加热开采方法，包括以下步骤：
S1、油页岩层与上覆岩层之间构建顶板保温隔层，在油页岩层之下构建底板保温隔层。
S2、在油页岩矿区内，根据油页岩走向及分布，至少钻一口斜井和直井至目标油页岩层。
S3、将所钻斜井和直井连通，并下入多点喷射双层管。在顶板保温隔层之上，多点喷射双层管环形空间中填充绝热材料。在顶板保温隔层之下，多点喷射双层管环形空间中填充导热材料。
S4、将多点喷射双层管内管与地面循环加热器连接形成回路。从内管注入端连续注入热蒸汽，对到达地面循环加热器的蒸汽加热后再注入。
S5、向外管注入热蒸汽，停注焖井，打开外管出口端将产生的页岩油气导至热能转换装置，进行热能转化。打开产物收集装置，进行产物收集。
S6、重复进行步骤S4、步骤S5操作，直至热解结束。
进一步地，绝热材料使用石棉，充填的绝热材料位于多点喷射双层管外管内壁。
进一步地，导热材料使用沙粒。
该发明的有益效果在于：本发明提出的油页岩原位注蒸汽循环加热开采方法，将多点喷射双层管运用到油页岩原位注蒸汽热解中，并设计出操作步骤。该方法具有以下优势：
(1)本发明方法同时具有对流传热和传导加热的优势，对于热流体高温高压产生单一裂缝，导致流体短路的问题，该方法利用循环注蒸汽热热传导方式加热油页岩层，并结合周期注蒸汽、焖井技术，使得油页岩层加速热解，形成更多的孔隙渗流通道，减小流体短路的影响，同时对流传热与热传导的方式相结合，可达到高效开发的目的。
(2)本发明方法由于采用多点喷射双层管技术，经外管孔眼流入的混合流体具有很高的温度，通过热能转换装置对混合流体的热能进行回收利用，可达到节能开发的目的。
(3)本发明方法中，热蒸汽在多点喷射双层管内管循环，对流入到内管与外管环形空间的混合流体起到加热作用，解决了混合流体运输过程中冷凝的问题。
附图说明
图1为本发明实施例开采结构的示意图。
图中标记说明：1、顶板保温隔层；2、底板保温隔层；3、多点喷射双层管外管；4、多点喷射双层管内管；5、蒸汽发生器；6、加热器；7、循环加热器；8、绝热材料；9、导热材料；10、热能转换装置；11、产物收集装置；12、上覆岩层；13、油页岩层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便更好的理解本发明。
实施例
本发明实施例中的页岩储层原位注蒸汽循环加热开采方法，该方法所涉及的结构包括顶板保温隔层1、底板保温隔层2、多点喷射双层管外管3、多点喷射双层管内管4、蒸汽发生器5、加热器6、循环加热器7、绝热材料8、导热材料9、热能转换装置10和产物收集装置11，如图1所示。所述蒸汽发生器5的输出部与加热器6连接，用于加热蒸汽至所需温度；加热器6的输出部与多点喷射双层管连接；所述多点喷射双层管外管3尾部与热能转换装置10连接，用于转换混合流体的热能；所述热能转换装置10输出部与产物收集装置11连接，用于收集热能转换后的热解产物；所述多点喷射双层管内管4与循环加热器7连接形成回路，用于加热多点喷射双层管内管4内循环的蒸汽。在所述顶板保温隔层1以上，多点喷射双层管外管3与多点喷射双层管内管4环形空间中充填绝热材料8，以防止热量散失。在所述顶板保温隔层1以下，多点喷射双层管外管3与多点喷射双层管内管4环形空间中充填导热材料9，用于提高导热能力，提高油页岩热解速率。
在该实施例中，绝热材料8使用石棉，充填的绝热材料8位于多点喷射双层管外管3内壁。导热材料9使用沙粒。
基于上述结构的油页岩原位注蒸汽循环加热开采方法，包括以下步骤：
S1、油页岩层13与上覆岩层12之间构建顶板保温隔层1，在油页岩层13之下构建底板保温隔层2。
S2、在油页岩矿区内，根据油页岩走向及分布，至少钻一口斜井和直井至目标油页岩层。
S3、将所钻斜井和直井连通，并下入多点喷射双层管。在顶板保温隔层1之上，多点喷射双层管环形空间中填充绝热材料8。在顶板保温隔层之下，多点喷射双层管环形空间中填充导热材料9。
S4、将多点喷射双层管内管4与地面循环加热器7连接形成回路。从内管注入端连续注入热蒸汽，对到达地面循环加热器7的蒸汽加热后再注入。
S5、向外管注入热蒸汽，停注焖井，打开外管出口端将产生的页岩油气导至热能转换装置10，进行热能转化。打开产物收集装置11，进行产物收集。
S6、重复进行步骤S4、步骤S5操作，直至热解结束。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种页岩储层原位注蒸汽循环加热开采方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、油页岩层与上覆岩层之间构建顶板保温隔层，在油页岩层之下构建底板保温隔层；
S2、在油页岩矿区内，根据油页岩走向及分布，至少钻一口斜井和直井至目标油页岩层；
S3、将所钻斜井和直井连通，并下入多点喷射双层管；在顶板保温隔层之上，多点喷射双层管环形空间中填充绝热材料；在顶板保温隔层之下，多点喷射双层管环形空间中填充导热材料；
S4、将多点喷射双层管内管与地面循环加热器连接形成回路；从内管注入端连续注入热蒸汽，对到达地面循环加热器的蒸汽加热后再注入；
S5、向外管注入热蒸汽，停注焖井，打开外管出口端将产生的页岩油气导至热能转换装置，进行热能转化；打开产物收集装置，进行产物收集；
S6、重复进行步骤S4、步骤S5操作，直至热解结束；
该方法所涉及的结构包括顶板保温隔层、底板保温隔层、多点喷射双层管外管、多点喷射双层管内管、蒸汽发生器、加热器、循环加热器、绝热材料、导热材料、热能转换装置和产物收集装置，所述蒸汽发生器的输出部与加热器连接，用于加热蒸汽至所需温度；加热器的输出部与多点喷射双层管连接；所述多点喷射双层管外管尾部与热能转换装置连接，用于转换混合流体的热能；所述热能转换装置输出部与产物收集装置连接，用于收集热能转换后的热解产物；所述多点喷射双层管内管与循环加热器连接形成回路，用于加热多点喷射双层管内循环的蒸汽；所述顶板保温隔层以上，多点喷射双层管外管与多点喷射双层管内管环形空间中充填绝热材料，以防止热量散失；所述顶板保温隔层以下，多点喷射双层管外管与多点喷射双层管内管环形空间中充填导热材料，用于提高导热能力，提高油页岩热解速率。
2.根据权利要求1所述的页岩储层原位注蒸汽循环加热开采方法，其特征在于：所述绝热材料使用石棉，充填的绝热材料位于多点喷射双层管外管内壁。
3.根据权利要求1所述的页岩储层原位注蒸汽循环加热开采方法，其特征在于：所述导热材料使用沙粒。
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