CN112983371A - 水平井同井缝间热流体及热流体耦合催化剂开采油页岩的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种水平井同井缝间热流体及热流体耦合催化剂开采油页岩的方法，属于石油开采技术领域。所述开采油页岩的方法，所述方法包括：对水平井井筒分段压裂，以形成多条垂直于水平井井筒的压裂裂缝，所述压裂裂缝分为第一组压裂裂缝和第二组压裂裂缝；在油管上对应于所述第一部分裂缝的位置射孔；经由所述油管和套管形成的环形空间，向所述第二组压裂裂缝注入水蒸气；以及在监测到有油气产物产出时，开启设置在所述水平井井口处的采油阀，所述油页岩中经加热得到的油气产物进入所述环形空间，并经所述第一组压裂裂缝对应的所述射孔进入所述油管被采出。通过上述方案，可以更加精细改善油页岩原位改质，提高加热效率，缩短油页岩开采周期。
Description
技术领域
本发明涉及石油开采技术领域，具体地涉及一种水平井同井缝间热流体及热流体耦合催化剂开采油页岩的方法。
背景技术
油页岩是指颗粒非常细，蕴含大量未成熟有机物或干酪根的沉积岩，通过高温加热(一般大于300℃)能将未成熟的干酪根热解转换为液态烃，国外称之为“能燃烧的岩石”。油页岩属于非常规油气资源。世界油页岩存储量巨大，是常规原油储量的四倍，分布于所有大洲的33个国家，共计600多处已知矿床，开采潜力巨大，因而其以资源丰富和开发利用的可行性而被列为21世纪非常重要的接替能源。随着我国能源需求迅速增大，对外依存度越来越高，为了降低这种趋势带来的风险，大规模的勘探开发油页岩资源对于缓解我国油气供需压力有着重要的意义。我国油页岩资源十分丰富，但如何有效地开发利用却很复杂。
作为接替能源，针对我国优质油页岩资源埋藏较深的特点，目前油页岩的开发主要有原位开采和地面干馏两种方式。与地面干馏相比，原位开采能够节省露天开采费用、降低开采过程中对环境污染，并且能够开采埋藏深的油页岩，适用范围广，具有很大的发展潜力，是现今工人的有效且对环境友好的开采方式，因而油页岩原位开采已成为未来油页岩大规模商业化开采的发展趋势。
随着研究的进展，原位开采技术取得了一定的突破，目前发展有电加热技术、对流加热技术、微波辐射技术和局部化学法加热技术等。其中，电加热技术的研究相对更为成熟，其最大的优势是比较容易控制。目前研究较多的电加热技术有ICP技术和Electrofrac技术。IPC技术由荷兰皇家壳牌公司提出，该法通过电加热方法开采油页岩。其基本工艺为：在油页岩层布置垂直加热井及生产井，将加热电极通过加热井植入油页岩储层加热，使其中的有机质热解形成油气产物，气液混合产物经生产井采到地面。为防止油气扩散及水污染，采用冷冻墙技术对开采区域进行封闭处理。裂隙的存在使油气产物的回收率得到提高，但该技术消耗电能巨大。ElectrofracTM技术由ExxonMobil公司于1990年提出。该技术主要分为三个程序：首先对油页岩层进行水力压裂，随后在水力压裂产生的裂缝中充填导电材料，最后通电使得导电材料发热用以加热油页岩并收集热解得到的产物。其基本思路是：在地面向油页岩层钻水平井，水力压裂后形成大规模垂直裂缝，将导电材料充填至产生的垂直裂缝中形成加热单元，通过加热井对地下油页岩层进行加热，当加热达到热解温度时，形成的热解产物便会通过这些裂缝进入采油井。但这两种方法都存在明显的缺点，即电加热的加热效率过低，能量损失过大。
例如，申请号为CN87100890的专利主要涉及利用传导加热驱动工艺从地下油页岩矿层中直接开采油气的方法。该发明通过采用电加热的方式，给周围4口或12口加热井加热，通过传导的方式时油页岩层中的干酪根热解形成流态的油气，破裂油页岩层，进入生产井产出流体。该发明采用电加热方式，由于沿程热传导系数低，而注热井与生产井的井间距离较大，故加热的过程非常缓慢，同时导致沿矿层顶底大量散失热量，而且极易出现故障；油页岩中热解产生的油气压力比较低，加之加热过程中油页岩热膨胀，致使油页岩破裂裂缝容易闭合，导致油页岩中的油气回收率较低。
申请号为CN201521007560.6的专利介绍了一种油页岩地下原位开采的电加热器，在地面将压缩气体通过注入井注入加热器进行加热，通过真空保温系统减少散热，进而对油页岩层中的干酪根进行裂解，通过开采井将裂解形成的油气资源抽出地面进行油气分离。该方法虽然通过真空保温系统减少了一部分散热，但井间加热的方式仍存在热传导距离较大的问题，能量利用率仍较低，经济效益不佳。
申请号为CN200510012473.4的专利通过在地面布置群井，并采用压裂方式使群井连通。然后间隔轮换选择注热井与生产井，将400℃-700℃的蒸汽沿注热井注入油页岩矿层，加热矿层使其中的干酪根热解并形成油气，并经低温蒸汽或水携带沿生产井排到地面分离。该发明通过间隔轮换注热井与生产井的方式在一定程度上缓解了由于井间距离过大而引起的加热效率低的问题，但由于注入的热流体为水蒸气，而油页岩储层大多含有大量的黏土矿物，这些黏土矿物极易吸水膨胀而导致储层物性变差。过热水蒸气的热熔系数低，矿层加热缓慢。同时轮换注热井与生产井的工作制度的循环操作次数多，损耗与无用功加大，成本增加，效益下降。由于有些油页岩矿床位于干旱严重缺水的沙漠或戈壁，过热水蒸气加热用水量较大，导致该方法无法实施或成本过高，使企业经济效益很小。
申请号为CN200710139353.X的专利在上一专利的基础上，将高温水蒸气改为高温热流体，解决了高温过热水蒸气热容系数低以及用水量大的问题。但该发明存在高温烃类气体在高温条件下的安全性问题。根据上述描述，亟需寻找一种工艺简单，热利用率高且对油页岩储层伤害小的原位改质方法来改善现有技术存在的问题，其中最主要的就是解决井间加热法不可避免的由于井间距离较大而导致的热利用率低的问题。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种水平井同井缝间热流体及热流体耦合催化剂开采油页岩的方法，用于解决上述技术问题中的一者或多者。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种开采油页岩的方法，所述方法包括：对水平井井筒分段压裂，以形成多条垂直于水平井井筒的压裂裂缝，所述压裂裂缝分为第一组压裂裂缝和第二组压裂裂缝；在油管上对应于所述第一部分裂缝的位置射孔；经由所述油管和套管形成的环形空间，向所述第二组压裂裂缝注入水蒸气；以及在监测到有油气产物产出时，开启设置在所述水平井井口处的采油阀，所述油页岩中经加热得到的油气产物进入所述环形空间，并经所述第一组压裂裂缝对应的所述射孔进入所述油管被采出。
本发明实施例还提供一种开采油页岩的方法，所述方法包括：对水平井井筒分段压裂，以形成多条垂直于水平井井筒的压裂裂缝，所述压裂裂缝分为第一组压裂裂缝和第二组压裂裂缝，所述压裂液中含有用于降低所述油页岩热解温度的催化剂；在油管上对应于所述第一部分裂缝的位置射孔；经由所述油管和套管形成的环形空间，向所述第二组压裂裂缝注入水蒸气；以及在监测到有油气产物产出时，开启设置在所述水平井井口处的采油阀，所述油页岩中经加热得到的油气产物进入所述环形空间，并经所述第一组压裂裂缝对应的所述射孔进入所述油管被采出。
可选的，所述催化剂为Fe2O3或者CoCl2·6H2O。
可选的，所述方法还包括：在向所述第二组压裂裂缝注入水蒸气的时长达到第一预设时长时，停止注入所述水蒸气；以及取出所述油管，在所述油管上对应于所述第二组压裂裂缝的位置射孔后放回原位，所述油页岩中经加热得到的油气产物进入所述环形空间，并经所述第一组压裂裂缝对应的所述射孔和所述第二组压裂裂缝对应的所述射孔进入所述油管被采出。
可选的，所述方法还包括通过以下方式确定所述第一预设时长：在检测到经由所述第一组压裂裂缝对应的所述射孔进入所述油管而被采出的油气产物采出速率低于预设速率时，确定向所述第二组压裂裂缝注入水蒸气的时长达到所述第一预设时长。
可选的，在所述油管对应所述第二组压裂裂缝的位置设置配注阀，所述配注阀用于控制所述水蒸气的注入速度。
可选的，在所述环形空间对应于所述第一组压裂裂缝的位置设置注采分隔装置，所述油管的外壁和所述套管的内壁作为所述注采分隔装置的支撑端面。
可选的，所述注采分隔装置包括：两个封隔器；以及导流管，设置在所述两个封隔器之间，与所述环形空间相连通。
可选的，所述压裂裂缝至少为三级。
可选的，所述水蒸气的温度范围为400℃至700℃。
通过上述技术方案，通过对水平井对应的压裂裂缝中的部分裂缝注入热流体，该水平井对应的剩余的部分裂缝能够产出油页岩热解后的油气产物。并且上述方案可以更加精细改善油页岩原位改质，提高加热效率，缩短油页岩开采周期。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是本发明实施例提供的注采分隔装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的注采分隔装置的横截面示意图；
图3是本发明实施例提供的多级压裂水平井同井缝间电加热开采油页岩方法的电加热过程示意图；
图4是本发明实施例提供的偶数级裂缝注热，奇数级裂缝采油的过程示意图；
图5是本发明实施例提供的偶数级裂缝和奇数级裂缝采油的过程示意图；
图6是本发明实施例提供的多级压裂水平井同井缝间热流体开采油页岩方法的注水蒸气加热过程示意图；
图7是本发明实施例提供的偶数级裂缝注入水蒸气，奇数级裂缝采油的过程示意图；
图8是本发明实施例提供的偶数级裂缝和奇数级裂缝采油的过程示意图。
附图标记说明
1 注采分隔装置 1A 封隔器 1B 导流管
2 套管 3 油管 4 偶数级裂缝
5 奇数级裂缝 6 环形空间 7 压裂水平井
8 配注阀 9 注入孔 10 电加热导线
11 电加热材料
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
首先需要说明的是，本发明实施例中的术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征，并且在需要的情况下，这些技术特征所能达到的效果基本相同。
对于本发明任意实施例提供的开采油页岩方法来说，可以根据实际情况在孔对应的管道处以及管道连接处等位置设置一个或多个阀门，用以调整开采油页岩过程中的进度。
例如，如果需要向压裂裂缝中注入流体的话，可以考虑在套管上对应于压裂裂缝的位置处设置配注阀，用以控制流体是否可以注入至地层中以及流体注入地层时的注入速度等。
例如，还可以在套管与油管之间设置阀门，用于控制流体在套管与油管之间的环形空间流动，或者控制流体在油管内部流动。其中，本发明实施例提供的方案中需要在油管上进行射孔，以使得油气产物可以通过油管被产出，因而该阀门的位置可以与射孔的位置相对应。
考虑到开采油页岩的特殊性，本发明实施例还提供了一种注采分隔装置，可以将其设置在套管与油管之间，通过油管进入所述分隔装置中的流体，可以通过油管上的射孔进入至油管。
图1是本发明实施例提供的注采分隔装置的结构示意图。如图1所示，注采分隔装置1主要被分为两部分，即封隔器1A和导流管1B。其中，每个注采分隔装置1具有两个封隔器1A，导流管1B被设置在两个封隔器1A之间，所述封隔器1A能够控制导流管1B内的流体运动。
将图1中示出的注采分隔装置1设置在套管与油管之间，对应的注采分隔装置的横截面示意图如图2所示。
具体的，注采分隔装置1设置在套管2与油管3之间时，油管3的外壁和套管2的内壁能够作为注采分隔装置1的支撑端面。其中，若注采分隔装置1中的封隔器1A处于封闭状态，则两个封隔器1A之间的流体无法进入油管。
本发明该实施例提供的注采分隔装置，不仅能够封闭油管和套管形成的环形空间，还能够起到隔热的作用。
实施例一
针对现有技术开采油页岩的效率较低的问题，本发明提供了一种通过对水平井及井间进行加热以高效开采油页岩的方法。具体的，本发明该实施例提供的开采油页岩的方法的具体步骤如下所示。
步骤1：先采用压裂液对水平井的井筒分段压裂，以能够形成多条裂缝。其中，从所述多条裂缝中选定一部分垂直于水平井井筒的压裂裂缝作为第一组压裂裂缝，并从所述多条裂缝中再选定一部分垂直于水平井井筒的压裂裂缝作为第二组压裂裂缝。
步骤2：在油管上对应于第一组压裂裂缝的位置和对应于第二组压裂裂缝的位置均进行射孔。
步骤3：将电加热材料通过由油管和套管形成的环形空间，被送入至裂缝中。其中，在送入电加热材料后，处于井筒内的所述环形空间内可以留存部分电加热材料。
步骤4：控制电加热材料工作，以加热所述油页岩。
步骤5：开启水平井井口处的采油阀，在油页岩地层内热解形成的油气产物可以通过对应的射孔进入油管而被采出。
本发明实施例提供的方案，通过对水平井对应的压裂裂缝中的部分裂缝填充加热材料实现对油页岩层的加热，就能够实现通过该水平井对应的剩余的部分裂缝产出油页岩。也就是说，该方案可以通过一口井完成对油页岩储层的加热和油页岩的开采，因而能够有效降低油页岩开采成本，提升经济效益，并且还能够提高井平均产量。
相较于目前传统的通过井间传热的热传导方式加热油页岩层来说，通过本发明实施例提供的方案，改进为通过缝间热传导的方式，可以更加精细改善油页岩原位改质。因而具有热利用率低和油页岩采收效率高的优点。
另外，在将油页岩地层加热到一定程度后，第二组压裂裂缝中的油气产物也可以通过对应的射孔进入油管中，即第二组压裂裂缝既可以用作“注热缝”，也可以用作“采油缝”，能够大大提高注采效率和生产效率。
在一些可选实施例中，可以将现有的热传导方式与本发明提供的方案相结合，即在通过井间热传导的同时，对每一个井的井缝间也进行如本发明所述的热传导处理方式，可以进一步提高油页岩的采收效率。
在一些可选实施例中，所述第一组压裂裂缝中的裂缝与所述第二组压裂裂缝中的裂缝可以以一定间隔进行排列。例如，可以通过第一组压裂裂缝与第二组压裂裂缝交叉排列(即第一组压裂裂缝为奇数级裂缝，第二组压裂裂缝为偶数级裂缝)，或者每隔两个第二组压裂裂缝穿插一个第一组压裂裂缝，或者以多种规律组合的方式来设置第一组压裂裂缝与第二组压裂裂缝的排序等。选定合适的排序方式可以有效提高井产量和降低生产成本，因而所述第一组压裂裂缝与第二组压裂裂缝之间的具体排序，可以根据压裂裂缝的分布情况、压裂裂缝自身状态(例如压裂裂缝的长度和宽度等)和油页岩层状态等综合确定。
其中，考虑到并非所有垂直于水平井井筒的压裂裂缝都可用于通过电加热开采油页岩，因而可以考虑每隔一段距离选取一条合适的压裂裂缝用于填充电加热材料或者用作产出油页岩。例如，可以每隔15米至30米，选定一条裂缝作为所述第一组压裂裂缝或者作为第二组压裂裂缝。
对于本发明实施例提供的方案来说，涉及到的电加热材料可以是铁铬铝合金或者镍铬合金等，还可以是涂覆有纳米材料的材料等。
实施例二
现结合一具体实施例来解释本发明提供的多级压裂水平井同井间电加热开采油页岩的方法。
首先，向水平井中注入压裂液，以使得储层产生压裂裂缝，在间距15米至30米的范围之间选取裂缝，选取的裂缝按照奇数级裂缝和偶数级裂缝分为两组，并且至少选取三级裂缝。其中，奇数级裂缝可以用作原油流通的通道，偶数级裂缝可以用作填充电加热材料和原油流通的通道。
然后将油管插入套管中，使得油管与套管之间形成一环形空间。所述油管与套管之间形成的环形空间用作下入电加热材料和加热导线的通道以及原油流向井口的通道。所述油管作为原油流向井口的通道。
取出油管，先根据需求在油管上相应的位置设置阀门后，在油管上对应于奇数级裂缝的位置和对应于偶数级裂缝的位置射孔，再将油管和套管下入至对应的位置。
电加热材料通过环形空间被填充至偶数级裂缝中，在垂直于裂缝的环形管道中也有一些电加热材料。
通过电加热导线接通电源，电加热材料工作，开始持续发热以加热油页岩地层。为了得到较好的采油效果，可以将电加热材料的工作温度设置在预设温度范围内。例如预设温度范围可以为430℃至520℃，优选为450℃至500℃。
可选的，电加热材料的工作温度具体可以通过如下放下进行调控：周期性为电加热材料供电，或者调控电源的输出电流等。
在达到油页岩热解温度以后，在油页岩地层内热解的油气产物先经偶数级裂缝流入奇数级裂缝，再经由奇数级裂缝对应的射孔流入油管而被产出。
在电加热材料工作一定时长(所述时长具体可以根据产出的油气产物的状态、组成成分、成分比例以及产出趋势等因素确定)后，断开电源。同时去出电加热导线把处于管路上的阀门设置成开启状态，奇数级裂缝和偶数级裂缝中的油气产物都会通过裂缝的对应射孔进入油管中被产出。
实施例三
现结合图3至图5详细解释本发明实施例提供的多级压裂水平井同井缝间电加热开采油页岩的方法开采油页岩的过程。
如图3所示，压裂水平井7的井筒中注入有油管3和套设在油管3外侧的套管2，油管3和套管2之间形成有环形空间6。
与偶数级裂缝4对应的管道上设置有配注阀8(设置在套管3处)和注入孔9，与奇数级裂缝5对应的管道上设置有注采分隔装置1(与油管2的射孔相对应，且设置在所述环形空间6内)。
电加热导线10处于环形空间6中，能够为电加热材料11提供电源。
如图4所示，在加热过程中，电加热材料11能够经由偶数级裂缝4向油页岩地层传递热量。打开压裂水平井7井口处的采油阀(图中未示出)热解后的油气产物可以从偶数级裂缝4进入奇数级裂缝5，然后同奇数级裂缝5中的油气产物流入注采分隔装置1的导流管和环形空间6内，继而通过油管3上对应于奇数级裂缝3的射孔进入油管3被采出。
当油页岩热解到一定程度时，可以停止为电加热材料11提供电源，取出电加热导线10，解封注采分隔装置1中的封隔器，并开启配注阀8。如图5所示，热解后的油气产物可以同时从奇数级裂缝5和偶数级裂缝4对应的射孔进入油管3被采出。
实施例四
本发明实施例还提供了一种多级压裂水平井同井缝间电加热耦合催化剂开采油页岩的方法。本发明该实施例提供的多级压裂水平井同井缝间电加热耦合催化剂开采油页岩的方法的具体步骤如下所示。
步骤1：先采用压裂液对水平井的井筒分段压裂，以能够形成多条裂缝。其中，从所述多条裂缝中选定一部分垂直于水平井井筒的压裂裂缝作为第一组压裂裂缝，并从所述多条裂缝中再选定一部分垂直于水平井井筒的压裂裂缝作为第二组压裂裂缝。
其中，所述压裂液中含有用于降低所述油页岩热解温度的催化剂。例如，所述催化剂可以为Fe2O3或者CoCl2·6H2O。
步骤2：在油管上对应于第一组压裂裂缝的位置和对应于第二组压裂裂缝的位置均进行射孔。
步骤3：将电加热材料通过由油管和套管形成的环形空间，被送入至裂缝中。其中，在送入电加热材料后，处于井筒内的所述环形空间内可以留存部分电加热材料。
步骤4：控制电加热材料工作，以加热所述油页岩。
步骤5：开启水平井井口处的采油阀，在油页岩地层内热解形成的原油可以通过对应的射孔进入油管而被采出。
与上述实施例提供的方案相比，该实施例提供的方案提出采用具有催化剂的压裂液对水平井井筒分段压裂，在压裂过程中，催化剂将伴随着压裂液的滤失，进入油页岩层内部，从而降低油页岩热解温度，缩短加热过程，提高油页岩的采收速度。
本发明实施例提供的多级压裂水平井同井缝间电加热耦合催化剂开采油页岩的方法，还可以适用于井间裂缝距离较大的情况。
其中，在压裂液中加入催化剂后，可以通过催化剂降低油页岩的热解温度，因此电加热材料的工作温度范围也可以相应的调低，具体温度范围可以根据实际开采情况确定。
另外，采用本发明实施例提供的多级压裂水平井同井缝间电加热耦合催化剂开采油页岩的方法开采油页岩的具体细节与益处，可参与上述有关实施例一至实施例三的记载，于此不再赘述。
实施例五
本发明实施例还提供了一种多级压裂水平井同井缝间热流体开采油页岩的方法，其具体步骤如下所示。
步骤1：先采用压裂液对水平井的井筒分段压裂，以能够形成多条裂缝。其中，从所述多条裂缝中选定一部分垂直于水平井井筒的压裂裂缝作为第一组压裂裂缝，并从所述多条裂缝中再选定一部分垂直于水平井井筒的压裂裂缝作为第二组压裂裂缝。
步骤2：在油管上对应于第一组压裂裂缝的位置进行射孔。
步骤3：向由油管和套管形成的环形空间中注入水蒸气，所述水蒸气能够被注入至第二组压裂裂缝中。
步骤4：在监测到有油气产物产出时，开启水平井井口处的采油阀，在油页岩地层内热解形成的油气产物可以通过与第一组压裂裂缝对应的射孔进入油管而被采出。
本发明实施例提供的方案，通过对水平井对应的压裂裂缝中的部分裂缝填充加热材料实现对油页岩层的加热，就能够实现通过该水平井对应的剩余的部分裂缝产出油页岩。也就是说，该方案可以通过一口井完成对油页岩储层的加热和油页岩的开采，因而能够有效降低油页岩开采成本，提升经济效益，并且还能够提高井平均产量。
相较于目前传统的通过井间传热的热传导方式加热油页岩层来说，通过本发明实施例提供的方案，改进为通过缝间热传导的方式，也就是将“线加热”改进到“面加热”，因而可以更加精细改善油页岩原位改质，提高加热效率，缩短油页岩开采周期。
另外，本发明该方案涉及的工艺简单，操作方便，易于实施，能够实现在油田上的大规模应用，具有广泛的应用前景。
在一些可选实施例中，所述第一组压裂裂缝中的裂缝与所述第二组压裂裂缝中的裂缝可以以一定间隔进行排列。例如，可以通过第一组压裂裂缝与第二组压裂裂缝交叉排列(即第一组压裂裂缝为奇数级裂缝，第二组压裂裂缝为偶数级裂缝)，或者每隔两个第二组压裂裂缝穿插一个第一组压裂裂缝，或者以多种规律组合的方式来设置第一组压裂裂缝与第二组压裂裂缝的排序等。选定合适的排序方式可以有效提高井产量和降低生产成本，因而所述第一组压裂裂缝与第二组压裂裂缝之间的具体排序，可以根据压裂裂缝的分布情况、压裂裂缝自身状态(例如压裂裂缝的长度和宽度等)和油页岩层状态等综合确定。
其中，考虑到并非所有垂直于水平井井筒的压裂裂缝都可用于通过电加热开采油页岩，因而可以考虑每隔一段距离选取一条合适的压裂裂缝用于填充电加热材料或者用作产出油页岩。
实施例六
现结合一具体实施例来解释本发明提供的多级压裂水平井同井间热流体开采油页岩的方法。
首先，向水平井中注入压裂液，以使得储层产生压裂裂缝，从产生的压裂裂缝中按照间隔顺序选取两组压裂裂缝，例如将奇数级裂缝作为第一组压裂裂缝，将偶数级裂缝作为第二组压裂裂缝。其中，需要至少选取三级裂缝。其中，奇数级裂缝可以用作原油流通的通道，偶数级裂缝可以用作注入水蒸气和原油流通的通道。
然后将油管插入套管中，使得油管与套管之间形成一环形空间。所述油管与套管之间形成的环形空间用作注入水蒸气的通道以及原油流向井口的通道。所述油管作为原油流向井口的通道。
取出油管，先根据需求在油管上相应的位置设置阀门后，在油管上对应于奇数级裂缝的位置射孔，再将油管和套管下入至原位置。
通过偶数级裂缝注入水蒸气。其中，水蒸气的温度范围可以为400℃至700℃。
在注入水蒸气，油页岩裂解后，油气产物会经奇数级裂缝对应的射孔流入油管而被产出。
在注入水蒸气的时长达到第一预设时长时，停止注入水蒸气。其中，所述第一预设时长的具体可以通过以下方式进行确定：检测油气产物采出速率，在确定油气产物采出速率低于预设速率时，可以确定向偶数级裂缝注入水蒸气的时间达到了第一预设时长。其中，所述第一预设时长还可以根据实验室数据确定，或者根据经验数据确定等。
再取出油管，取下设置在油管上的阀门等配件，对偶数级裂缝对应的油管位置处进行射孔，再将油管下入至原位置，然后实现全部裂缝同时采油。
实施例七
现结合图6至图8详细解释本发明实施例提供的多级压裂水平井同井缝间热流体开采油页岩的过程。
如图6所示，压裂水平井7的井筒中注入有油管3和套设在油管3外侧的套管2，油管3和套管2之间形成有环形空间6。
与偶数级裂缝4对应的管道上设置有配注阀8(设置在套管3处)和注入孔9，与奇数级裂缝5对应的管道上设置有注采分隔装置1(与油管2的射孔相对应，且设置在所述环形空间6内)。
通过环形空间6注入水蒸气，水蒸气经注采分隔装置1和配注阀8后进入偶数级裂缝4。此时注入偶数级裂缝4中的水蒸气会持续加热油页岩地层。
在注入水蒸气持续一段时间之后，油页岩开始热解。如图7所示，热解后的油气产物会通过奇数级裂缝5对应的射孔进入油管3而被采出。
当油页岩热解到一定程度时，可以停止注入水蒸气。
然后取出油管，取下设置在油管上的阀门等配件，对偶数级裂缝对应的油管位置处进行射孔，再将油管下入至原位置。如图8所示，热解后的油气产物可以同时从奇数级裂缝5和偶数级裂缝4对应的射孔进入油管3被采出。
实施例八
本发明实施例还提供了一种多级压裂水平井同井缝间热流体耦合催化剂开采油页岩的方法。本发明该实施例提供的多级压裂水平井同井缝间热流体耦合催化剂开采油页岩的方法的具体步骤如下所示。
步骤1：先采用压裂液对水平井的井筒分段压裂，以能够形成多条裂缝。其中，从所述多条裂缝中选定一部分垂直于水平井井筒的压裂裂缝作为第一组压裂裂缝，并从所述多条裂缝中再选定一部分垂直于水平井井筒的压裂裂缝作为第二组压裂裂缝。
其中，所述压裂液中含有用于降低所述油页岩热解温度的催化剂。例如，所述催化剂可以为Fe2O3或者CoCl2·6H2O。
步骤2：在油管上对应于第一组压裂裂缝的位置和进行射孔。
步骤3：向由油管和套管形成的环形空间中注入水蒸气，所述水蒸气能够被注入至第二组压裂裂缝中。
步骤4：在监测到有油气产物产出时，开启水平井井口处的采油阀，在油页岩地层内热解形成的油气产物可以通过与第一组压裂裂缝对应的射孔进入油管而被采出。
步骤5：停止注入水蒸气，取出油管，并取下油管上设置的阀门，再将油管放回至原位置。在油页岩地层内热解形成的油气产物既可以通过与第一组压裂裂缝对应的射孔进入油管被采出，又可以通过与第一组压裂裂缝对应的射孔进入油管被采出。
与上述实施例提供的方案相比，该实施例提供的方案提出采用具有催化剂的压裂液对水平井井筒分段压裂，在压裂过程中，催化剂将伴随着压裂液的滤失，进入油页岩层内部，从而降低油页岩热解温度，缩短加热过程，提高油页岩的采收速度。
本发明实施例提供的多级压裂水平井同井缝间热流体耦合催化剂开采油页岩的方法，还可以适用于井间裂缝距离较大的情况。
其中，在压裂液中加入催化剂后，可以通过催化剂降低油页岩的热解温度，因此所需的水蒸气的温度范围也可以相应的调低，具体温度范围可以根据实际开采情况确定。
另外，采用本发明实施例提供的多级压裂水平井同井缝间热流体耦合催化剂开采油页岩的方法开采油页岩的具体细节与益处，可参与上述有关实施例五至实施例七的记载，于此不再赘述。
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，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种开采油页岩的方法，其特征在于，所述方法包括：
对水平井井筒分段压裂，以形成多条垂直于水平井井筒的压裂裂缝，所述压裂裂缝分为第一组压裂裂缝和第二组压裂裂缝；
在油管上对应于所述第一部分裂缝的位置射孔；
经由所述油管和套管形成的环形空间，向所述第二组压裂裂缝注入水蒸气；以及
在监测到有油气产物产出时，开启设置在所述水平井井口处的采油阀，所述油页岩中经加热得到的油气产物进入所述环形空间，并经所述第一组压裂裂缝对应的所述射孔进入所述油管被采出。
2.一种开采油页岩的方法，其特征在于，所述方法包括：
对水平井井筒分段压裂，以形成多条垂直于水平井井筒的压裂裂缝，所述压裂裂缝分为第一组压裂裂缝和第二组压裂裂缝，所述压裂液中含有用于降低所述油页岩热解温度的催化剂；
在油管上对应于所述第一部分裂缝的位置射孔；
经由所述油管和套管形成的环形空间，向所述第二组压裂裂缝注入水蒸气；以及
在监测到有油气产物产出时，开启设置在所述水平井井口处的采油阀，所述油页岩中经加热得到的油气产物进入所述环形空间，并经所述第一组压裂裂缝对应的所述射孔进入所述油管被采出。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述催化剂为Fe2O3或者CoCl2·6H2O。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在向所述第二组压裂裂缝注入水蒸气的时长达到第一预设时长时，停止注入所述水蒸气；以及
取出所述油管，在所述油管上对应于所述第二组压裂裂缝的位置射孔后放回原位，所述油页岩中经加热得到的油气产物进入所述环形空间，并经所述第一组压裂裂缝对应的所述射孔和所述第二组压裂裂缝对应的所述射孔进入所述油管被采出。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括通过以下方式确定所述第一预设时长：
在检测到经由所述第一组压裂裂缝对应的所述射孔进入所述油管而被采出的油气产物采出速率低于预设速率时，确定向所述第二组压裂裂缝注入水蒸气的时长达到所述第一预设时长。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述油管对应所述第二组压裂裂缝的位置设置配注阀，所述配注阀用于控制所述水蒸气的注入速度。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述环形空间对应于所述第一组压裂裂缝的位置设置注采分隔装置，所述油管的外壁和所述套管的内壁作为所述注采分隔装置的支撑端面。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述注采分隔装置包括：
两个封隔器；以及
导流管，设置在所述两个封隔器之间，与所述环形空间相连通。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一组压裂裂缝中的裂缝与所述第二组压裂裂缝中的裂缝间隔排列。
10.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征在于，所述水蒸气的温度范围为400℃至700℃。
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