一種用于油頁巖原位豎井壓裂化學干餾提取頁巖油氣裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種用于油頁巖原位豎井壓裂化學干餾提取頁巖油氣裝置，壓裂燃燒井及數(shù)個導出生產(chǎn)井位于地面至地下油頁巖層之間；壓裂燃燒井的壓裂室中設有水力套管噴頭；壓裂室墻壁上的裂縫與油氣通道連通，油氣通道的出口為導出生產(chǎn)井；導出生產(chǎn)井的氣液分離裝置分別通過抽油泵與成品油罐連接，通過排送機與燃氣發(fā)電裝置連通。通過設立壓裂燃燒井、導出生產(chǎn)井及附屬設備，利用油頁巖地下原位提取頁巖油，通過壓裂化學干餾頁巖油氣的化學熱強化處理過程，免去了對油頁巖礦的大量開采、避免了地上干餾帶來的環(huán)境污染。二是利用干餾后剩余的瀝青質(zhì)、固定碳，實現(xiàn)了地下連續(xù)干餾，熱量自給自足。具有投資少、運營成本低、環(huán)境污染小、資源利用率高和產(chǎn)油產(chǎn)氣見效快等優(yōu)點。
【專利說明】一種用于油頁巖原位豎井壓裂化學干餾提取頁巖油氣裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型公開一種用于油頁巖原位豎井壓裂化學干餾提取頁巖油氣裝置，利用油頁巖地下原位提取頁巖油，作為補充石油資源不足的非常規(guī)油氣能源，屬于石油干餾【技術領域】。
技術背景
[0002]目前，油頁巖可通過干餾技術煉制頁巖油人造石油，來替補天然石油；亦可利用其燃燒發(fā)電。在當前油價居高不下形勢下，頁巖煉油具有良好的經(jīng)濟效益，是補充天然石油不足的最現(xiàn)實可用的一大措施；油頁巖發(fā)電，對缺煤省、區(qū)更具有良好的經(jīng)濟、環(huán)保、社會效益。但是，傳統(tǒng)的開發(fā)模式都是采取地下開采，地上干餾生產(chǎn)頁巖油，其缺點很多:
[0003]( I)地上干餾采掘成本大；
[0004]( 2 )地上干餾土地占用量大；
[0005](3)地上干餾造成開采區(qū)大量的土地塌陷；
[0006](4)地上干餾后的殘渣處理難度大，大量堆積造成二次污染；
[0007](5)地上干餾后殘渣帶走大量熱量，殘渣的熱能不能利用，造成能源浪費；
[0008](6)地上干餾產(chǎn)生的廢氣、污水對環(huán)境污染超標。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本實用新型公開了一種用于油頁巖原位豎井壓裂化學干餾提取頁巖油氣裝置，從根本上解決了地下開采、地上干餾所帶來的上述缺點和問題。
[0010]本實用新型公開一種用于油頁巖原位豎井壓裂化學干餾提取頁巖油氣裝置，其特征在于:
[0011]I)壓裂燃燒井及數(shù)個導出生產(chǎn)井位于地面至地下油頁巖層之間；導出生產(chǎn)井以壓裂燃燒井為中心呈蜂窩形布局；
[0012]2)壓裂燃燒井內(nèi)加裝可燃氣和空氣輸入導管和電子點火系統(tǒng)；
[0013]3)壓裂燃燒井在油頁巖層階段為壓裂室，壓裂室中設有水力套管噴頭；
[0014]4)壓裂室墻壁上的裂縫與油氣通道連通，油氣通道的出口為導出生產(chǎn)井；
[0015]5)導出生產(chǎn)井的井口設有氣液分離裝置，分別通過抽油泵與成品油罐連接，通過排送機與燃氣發(fā)電裝置連通。
[0016]6)在壓裂燃燒井I的井口設有物料輸送機；物料輸送機分別與壓裂加壓裝置、力口熱裝置、氧化氣體裝置連通；
[0017]所述的水力套管噴頭，由上扶正器、噴槍、單向閥、下扶正器、篩管、引鞋組成，噴槍的表面設有噴嘴，噴槍的一端通過短接與套管連通，另一端通過單向閥與篩管連通；短接的外側(cè)套有上扶正器；篩管的管壁上均勻分布有若干篩孔，下扶正器套在篩管上，引鞋固定在篩管的頂部。
[0018]本實用新型的工作過程如下:[0019]在壓裂燃燒井的壓裂室中，采用水力套管噴頭對油頁巖層進行水力噴砂射孔，先泵入基液(水)和攜砂液2(T35%的砂漿進行切割階段，當攜砂液距噴嘴250m左右時，迅速提升泵速以確保獲得切割射孔所需的足夠的壓差(55?80MPa);在噴砂射孔2_3min后，將噴孔碎巖頂替；再泵入交聯(lián)胍膠和砂(比例2(T30:4(T60)以增加膨脹力度；壓后放噴，沖砂支撐壓裂縫隙；向井筒內(nèi)注入液體暫堵劑；通過可燃氣輸送管向燃燒室輸送LPG和空氣；利用電子點火系統(tǒng)點燃可燃氣；引燃油頁巖后，給油頁巖層加溫至55(T600°C，測得導出生產(chǎn)井來氣溫度達到200°C，停止供可燃氣，驅(qū)提部分頁巖油、氣通過油氣通道導出生產(chǎn)井至地面油氣分離裝置；繼續(xù)向井內(nèi)注入高壓空氣，使油頁巖層中干餾后剩余的浙青質(zhì)和固定碳發(fā)生氧化反應，在高溫條件下進行氧化反應，產(chǎn)生新的可燃氣體(同時驅(qū)提頁巖油、氣)通過油氣通道及導出生產(chǎn)井導出地面；導出地面的頁巖油、氣經(jīng)過地面氣液分離裝置分離，分離下來的頁巖油送至成品油罐存儲；經(jīng)氣液分離裝置分離下來的可燃氣體送至燃氣發(fā)電裝置用來發(fā)電。
[0020]本實用新型的積極效果在于:通過設立壓裂燃燒井、導出生產(chǎn)井及附屬設備，利用油頁巖地下原位提取頁巖油，通過壓裂化學干餾頁巖油氣的化學熱強化處理過程，免去了對油頁巖礦的大量開采、避免了地上干餾帶來的環(huán)境污染。二是利用干餾后剩余的浙青質(zhì)、固定碳，實現(xiàn)了地下連續(xù)干餾，熱量自給自足。具有投資少、運營成本低、環(huán)境污染小、資源利用率高和產(chǎn)油產(chǎn)氣見效快等優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型油頁巖原位豎井壓裂化學干餾方法原理圖；
[0022]圖2本本實用新型豎井分布結構示意圖；
[0023]圖3為本實用新型水力套管噴頭結構原理圖；
[0024]圖中:1、壓裂燃燒井；2、導出生產(chǎn)井；3、氣液分離裝置；4、成品油罐；5、燃氣發(fā)電裝置；6、油頁巖層；7、其他巖層；8、油氣通道；9、物料輸送機；10排送機；11、抽油泵；12、裂縫；13、壓裂液罐；14、LPG儲存罐；15、氧化劑罐；16、上扶正器；17、噴槍；18、噴嘴；19、單向閥；20、下扶正器；21、篩管；22、引鞋；23、套管；24、短接。
【具體實施方式】
[0025]根據(jù)圖1、圖2所示，壓裂燃燒井I及六口導出生產(chǎn)井2位于地面至地下油頁巖層6之間；導出生產(chǎn)井2以壓裂燃燒井I為中心呈蜂窩形布局；壓裂燃燒井I內(nèi)加裝可燃氣和空氣輸入導管和電子點火系統(tǒng)；壓裂燃燒井I在油頁巖層階段為壓裂室，壓裂室中設有水力套管噴頭；壓裂室墻壁上的裂縫12與油氣通道8連通，油氣通道8的出口為導出生產(chǎn)井2 ;導出生產(chǎn)井2的井口設有氣液分離裝置3，分別通過抽油泵11與成品油罐4連接，通過排送機10與燃氣發(fā)電裝置5連通；在壓裂燃燒井I的井口設有物料輸送機9 ;物料輸送機9分別與壓裂加壓裝置3、LPG儲存罐14、氧化劑罐15連通；
[0026]根據(jù)圖3，由上扶正器16、噴槍17、單向閥19、下扶正器20、篩管22、引鞋23、套管23、短接24組成水力套管噴頭，其中，噴槍17的表面設有噴嘴18，噴槍17的一端通過短接24與套管23連通，另一端通過單向閥19與篩管21連通；短接24的外側(cè)套有上扶正器16 ；篩管21的管壁上均勻分布有若干篩孔，下扶正器20套在篩管21上，引鞋22固定在篩管21的頂部。
[0027]結合扶余一長春嶺油頁巖礦作為實施基地，扶余一長春嶺油頁巖資源總儲量為452.74億噸。油頁巖平均品位5.53%，可工業(yè)開發(fā)的資源總量為180億，埋深160— 800m，頂板和底板均為灰褐色頁巖，油頁巖層平均厚度5m。
[0028]如附圖1所示，根據(jù)油頁巖層分布、走向，選定壓裂燃燒井和導出生產(chǎn)井具體位置，打一口壓裂燃燒井I (井口直徑200mm)和六口導出生產(chǎn)井2 (井口直徑200mm)通過地下巖層7至地下油頁巖層6中(距地面380米)；結合附圖2所示，壓裂燃燒井I位于中心，六口導出生產(chǎn)井2以壓裂燃燒井I為中心呈蜂窩形分布；在地面上打鉆壓裂燃燒井和導出生產(chǎn)井至地下油頁巖層，壓裂燃燒井鉆井深度應以不穿透油頁巖層為準，導出生產(chǎn)井應以穿透油頁巖層為準，所述的導出生產(chǎn)井以壓裂燃燒井為中心的呈蜂窩形布局。
[0029]2)在壓裂燃燒井中建立壓裂室，取出鉆井套管，通過壓裂燃燒井向油頁巖層注入高壓介質(zhì)，將油頁巖層壓裂出若干條I一3_的裂縫，填充縫隙支撐物石英砂，建立起油氣通道，具體步驟如下:
[0030]①通井和洗井；
[0031]②向井筒內(nèi)下入水力套管噴頭；
[0032]③封閉套管與巖壁空隙，使油頁巖層形成封閉的壓裂空間；
[0033]④采用水力套管噴頭對油頁巖層6進行水力噴砂射孔，在壓裂燃燒井I中通過物料輸送機9由壓裂液罐13向油頁巖層6注入基液(水)和攜砂液(2(T35%的砂漿)(切割階段)，當攜砂液距噴嘴250m左右時，迅速提升泵速以確保獲得切割射孔所需的足夠的壓差(55?80MPa)將油頁巖層6壓裂出I一3mm裂縫12，
[0034]⑤在噴砂射孔2_3min后，將噴空碎巖頂替；
[0035]⑥按照設計環(huán)空排量或環(huán)空最高壓力所允許的最高泵速由環(huán)空泵入胍膠基液，按照設計由油管的泵入交聯(lián)胍膠和砂增加膨脹力度；
[0036]⑦壓后放噴，剩下石英砂成為填充縫隙支撐物，形成多條油氣通道8，多條油氣通道8與導出生產(chǎn)井2匯集連通；
[0037]⑧向井筒內(nèi)注入液體暫堵劑；
[0038]⑨上提鉆具，上提鉆具至設計位置，繼續(xù)進行上層壓裂過程重復壓裂，直至油頁巖層全部壓裂完全。
[0039]3)在壓裂燃燒井建立燃燒室，
[0040]第一步，洗井，將井內(nèi)的砂水提出地面，
[0041]第二步，井口加裝至油頁巖層下0.5m密封套管，利用膨脹劑封閉套管與井壁空隙；
[0042]第三步，在井內(nèi)加裝可燃氣和空氣輸入導管和電子點火系統(tǒng)，封閉井口，在油頁巖層段形成燃燒室；
[0043]第四步，LPG儲存罐14和氧化劑罐15通過物料輸送機9由壓裂燃燒井I向油頁巖層6加入LPG和空氣,利用電子點火系統(tǒng)點燃可燃氣；
[0044]第六步，引燃油頁巖后，給油頁巖層6加溫至55(T600°C，測得導出生產(chǎn)井2來氣溫度達到200°C，停止供可燃氣，驅(qū)提部分頁巖油、氣通過油氣通道8導出生產(chǎn)井2至地面油氣分離裝置3 ；[0045]通過向油頁巖層6中通入氧化劑與油頁巖干餾后所含的浙青質(zhì)和固定碳發(fā)生氧化反應，產(chǎn)生的熱能作為后續(xù)干餾之熱源，遞進式干餾后期油頁巖，生成的頁巖油、氣通過
[0046]4)通過物料輸送機9由氧化劑罐15繼續(xù)向壓裂燃燒井I內(nèi)注入高壓空氣(空氣:IOOOm3/小時)，使油頁巖層6中干餾后剩余的浙青質(zhì)和固定碳在高溫條件下進行氧化反應，產(chǎn)生新的可燃氣體(同時驅(qū)提頁巖油、氣)，再由油氣通道8通過導出生產(chǎn)井2導出地面進入到氣液分離裝置3，實現(xiàn)地下原位提取頁巖油、氣；
[0047]5)導出地面的頁巖油、氣經(jīng)過地面氣液分離裝置3分離，分離下來的頁巖油通過抽油泵11送至成品油罐4存儲銷售；
[0048]6)經(jīng)氣液分離裝置3分離下來的可燃氣體通過排送機10送至燃氣發(fā)電裝置5用來發(fā)電。
【權利要求】
1.一種用于油頁巖原位豎井壓裂化學干餾提取頁巖油氣裝置，其特征在于主要由壓裂燃燒井、數(shù)個導出生產(chǎn)井及氣液分離裝置、抽油泵、成品油罐、排送機、燃氣發(fā)電裝置、物料輸送機、壓裂加壓裝置、加熱裝置、氧化氣體裝置構成，其中:在壓裂燃燒井內(nèi)加裝可燃氣和空氣輸入導管和電子點火系統(tǒng)；壓裂燃燒井及數(shù)個導出生產(chǎn)井位于地面至地下油頁巖層之間；導出生產(chǎn)井以壓裂燃燒井為中心呈蜂窩形布局；壓裂燃燒井在油頁巖層階段為壓裂室，壓裂室中設有水力套管噴頭；壓裂室墻壁上的裂縫與油氣通道連通，油氣通道的出口為導出生產(chǎn)井；導出生產(chǎn)井的井口設有氣液分離裝置，分別通過抽油泵與成品油罐連接，通過排送機與燃氣發(fā)電裝置連通；在壓裂燃燒井的井口設有物料輸送機；物料輸送機分別與壓裂加壓裝置、加熱裝置、氧化氣體裝置連通； 壓裂室中所述的水力套管噴頭，由上扶正器、噴槍、單向閥、下扶正器、篩管、引鞋組成，噴槍的表面設有噴嘴，噴槍的一端通過短接與套管連通，另一端通過單向閥與篩管連通；短接的外側(cè)套有上扶正器；篩管的管壁上均勻分布有若干篩孔，下扶正器套在篩管上，引鞋固定在篩管的頂部。
【文檔編號】E21B43/26GK203499664SQ201320223668
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年4月28日 優(yōu)先權日:2013年4月28日
【發(fā)明者】趙金岷 申請人:吉林省眾誠汽車服務連鎖有限公司