用于油頁(yè)巖原位水平井壓裂化學(xué)干餾提取頁(yè)巖油氣的裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于油頁(yè)巖原位水平井壓裂化學(xué)干餾提取頁(yè)巖油氣的裝置，壓裂燃燒井盒導(dǎo)出生產(chǎn)井的斜井位于地面至地下油頁(yè)巖層上部位，兩者的水平井位于油頁(yè)巖層內(nèi)中與油頁(yè)巖層平行分布；壓裂燃燒井在油頁(yè)巖層階段為壓裂室，壓裂室中設(shè)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(dǎo)出生產(chǎn)井；導(dǎo)出生產(chǎn)井的井口設(shè)有氣液分離裝置。本實(shí)用新型壓裂燃燒井和導(dǎo)出生產(chǎn)井在油頁(yè)巖層中的平行走向分布，特別適應(yīng)于油頁(yè)巖層較薄的油礦開采，通過設(shè)立壓裂燃燒井、導(dǎo)出生產(chǎn)井及附屬設(shè)備，利用油頁(yè)巖地下原位提取頁(yè)巖油，通過壓裂化學(xué)干餾頁(yè)巖油氣的化學(xué)熱強(qiáng)化處理過程，免去了對(duì)油頁(yè)巖礦的大量開采、避免了地上干餾帶來的環(huán)境污染。
【專利說明】用于油頁(yè)巖原位水平井壓裂化學(xué)干餾提取頁(yè)巖油氣的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型公開一種用于油頁(yè)巖原位水平井壓裂化學(xué)干餾提取頁(yè)巖油氣的裝置，利用油頁(yè)巖地下原位提取頁(yè)巖油，作為補(bǔ)充石油資源不足的非常規(guī)油氣能源，屬于石油干餾【技術(shù)領(lǐng)域】。
技術(shù)背景
[0002]目前，油頁(yè)巖可通過干餾技術(shù)煉制頁(yè)巖油人造石油，來替補(bǔ)天然石油；亦可利用其燃燒發(fā)電。在當(dāng)前油價(jià)居高不下形勢(shì)下，頁(yè)巖煉油具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，是補(bǔ)充天然石油不足的最現(xiàn)實(shí)可用的一大措施；油頁(yè)巖發(fā)電，對(duì)缺煤省、區(qū)更具有良好的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、社會(huì)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(yè)巖油，其缺點(diǎn)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)地上干餾造成了大量的土地塌陷；
[0006](4)地上干餾后的殘?jiān)幚黼y度大，大量堆積造成二次污染；
[0007](5)地上干餾后排渣需用水冷卻，含熱殘?jiān)臒崮軟]有利用；
[0008](6)地上干餾產(chǎn)生的廢氣、污水對(duì)環(huán)境污染超標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本實(shí)用新型公開了一種用于油頁(yè)巖原位水平井壓裂化學(xué)干餾提取頁(yè)巖油氣的裝置，從根本上解決了地下開采、地上干餾所帶來的上述缺點(diǎn)和問題。
[0010]本實(shí)用新型公開的用于油頁(yè)巖原位水平井壓裂化學(xué)干餾提取頁(yè)巖油氣的裝置，其特征在于:
[0011]I)壓裂燃燒井包括斜井和水平井，其中，斜井位于地面至地下油頁(yè)巖層上部位，水平井位于油頁(yè)巖層內(nèi)上部與油頁(yè)巖層平行走向部位；導(dǎo)出生產(chǎn)井包括斜井和水平井，其中，斜井位于壓裂燃燒井的后方地面至地下油頁(yè)巖層下部位，以穿透油頁(yè)巖層，水平井位于油頁(yè)巖層中與油頁(yè)巖層平行走向部位；
[0012]2)壓裂燃燒井內(nèi)加裝可燃?xì)夂涂諝廨斎雽?dǎo)管和電子點(diǎn)火系統(tǒng)；
[0013]3)壓裂燃燒井在油頁(yè)巖層階段為壓裂室，壓裂室中設(shè)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(dǎo)出生產(chǎn)井；
[0015]5)導(dǎo)出生產(chǎn)井的井口設(shè)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(jī)與燃?xì)獍l(fā)電裝置連通。
[0016]6)在壓裂燃燒井I的井口設(shè)有物料輸送機(jī)；物料輸送機(jī)分別與壓裂加壓裝置、力口熱裝置、氧化氣體裝置連通。
[0017]步驟3)所述的水力套管噴頭，主要由上扶正器、噴槍、單向閥、下扶正器、篩管、弓丨鞋組成，噴槍的表面設(shè)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]在壓裂燃燒井的壓裂室中，采用水力套管噴頭對(duì)油頁(yè)巖層進(jìn)行水力噴砂射孔，先泵入基液(水)和攜砂液20-35%的砂漿進(jìn)行切割階段，當(dāng)攜砂液距噴嘴250m左右時(shí)，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20-30:40-60)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?xì)廨斔凸芟蛉紵逸斔蚅PG和空氣；利用電子點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)燃可燃?xì)猓灰加晚?yè)巖后，給油頁(yè)巖層加溫至55(T600°C，測(cè)得導(dǎo)出生產(chǎn)井來氣溫度達(dá)到200°C，停止供可燃?xì)?，?qū)提部分頁(yè)巖油、氣通過油氣通道導(dǎo)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(yè)巖層中干餾后剩余的浙青質(zhì)和固定碳發(fā)生氧化反應(yīng)，在高溫條件下進(jìn)行氧化反應(yīng)，產(chǎn)生新的可燃?xì)怏w(同時(shí)驅(qū)提頁(yè)巖油、氣)通過油氣通道及導(dǎo)出生產(chǎn)井導(dǎo)出地面；導(dǎo)出地面的頁(yè)巖油、氣經(jīng)過地面氣液分離裝置分離，分離下來的頁(yè)巖油送至成品油罐存儲(chǔ)；經(jīng)氣液分離裝置分離下來的可燃?xì)怏w送至燃?xì)獍l(fā)電裝置用來發(fā)電。
[0019]本實(shí)用新型的積極效果在于:壓裂燃燒井和導(dǎo)出生產(chǎn)井在油頁(yè)巖層中的平行走向分布，特別適應(yīng)于油頁(yè)巖層較薄的油礦開采；通過設(shè)立壓裂燃燒井、導(dǎo)出生產(chǎn)井及附屬設(shè)備，利用油頁(yè)巖地下原位提取頁(yè)巖油，通過壓裂化學(xué)干餾頁(yè)巖油氣的化學(xué)熱強(qiáng)化處理過程，免去了對(duì)油頁(yè)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(shí)現(xiàn)了地下連續(xù)干餾，熱量自給自足。具有投資少、運(yùn)營(yíng)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(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型油頁(yè)巖原位豎井壓裂化學(xué)干餾方法原理圖；
[0021]圖2本本實(shí)用新型豎井分布結(jié)構(gòu)示意圖；
`[0022]圖3為本實(shí)用新型水力套管噴頭結(jié)構(gòu)原理圖；
[0023]圖中:1、壓裂燃燒井；2、導(dǎo)出生產(chǎn)井；3、氣液分離裝置；4、成品油罐；5、燃?xì)獍l(fā)電裝置；6、油頁(yè)巖層；7、其他巖層；8、油氣通道；9、物料輸送機(jī)；10排送機(jī)；11、抽油泵；12、裂縫；13、壓裂液罐；14、LPG儲(chǔ)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(shí)施方式】
[0024]根據(jù)圖1、圖2所示，壓裂燃燒井I包括斜井和水平井兩部分，其中，斜井位于地面至地下油頁(yè)巖層6上部位，水平井位于油頁(yè)巖層6內(nèi)上部與油頁(yè)巖層6平行走向部位；
[0025]導(dǎo)出生產(chǎn)井2包括斜井和水平井兩部分(本實(shí)施例為3 口井)，其中，斜井位于壓裂燃燒井I的后方地面至地下油頁(yè)巖層6的下部位，以穿透油頁(yè)巖層6，水平井位于油頁(yè)巖層6中與油頁(yè)巖層平6行走向部位；導(dǎo)出生產(chǎn)井2以壓裂燃燒井I為中心呈扇形布局；壓裂燃燒井I內(nèi)加裝可燃?xì)夂涂諝廨斎雽?dǎo)管和電子點(diǎn)火系統(tǒng)；壓裂燃燒井I在油頁(yè)巖層階段為壓裂室，壓裂室中設(shè)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(dǎo)出生產(chǎn)井2 ;導(dǎo)出生產(chǎn)井2的井口設(shè)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(jī)10與燃?xì)獍l(fā)電裝置5連通；在壓裂燃燒井I的井口設(shè)有物料輸送機(jī)9 ;物料輸送機(jī)9分別與壓裂加壓裝置3、LPG儲(chǔ)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(shè)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]根據(jù)圖1、圖2所示，結(jié)合扶余三駿鄉(xiāng)油頁(yè)巖礦作為實(shí)施基地，扶余——長(zhǎng)春嶺油頁(yè)巖資源總儲(chǔ)量為452.74億噸。油頁(yè)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(yè)巖,油頁(yè)巖層平均厚度5m。
[0028]如附圖1所示，根據(jù)油頁(yè)巖層分布、走向、埋藏情況，在地面上打鉆斜井至地下油頁(yè)巖層6上部，并在油頁(yè)巖層6上部與油頁(yè)巖層6平行走向打鉆水平井，此為壓裂燃燒井I(井口直徑200mm)；
[0029]在壓裂燃燒井I的后方地面上打鉆數(shù)口通往油頁(yè)巖層6下部的斜井，應(yīng)以穿透油頁(yè)巖層6為準(zhǔn)，并與油頁(yè)巖層6下部與油頁(yè)巖層6平行走向打鉆數(shù)口水平井，此為導(dǎo)出生產(chǎn)井2 (井口直徑200mm);結(jié)合附圖2所示，壓裂燃燒井I位于中心，六口導(dǎo)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I和導(dǎo)出生產(chǎn)井2至地下油頁(yè)巖層6，導(dǎo)出生產(chǎn)井2應(yīng)以穿透油頁(yè)巖層6為準(zhǔn)，所述的導(dǎo)出生產(chǎn)井2以壓裂燃燒井I為中心的呈傘形布局。
[0030]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(yè)巖層注入高壓介質(zhì)，將油頁(yè)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:
[0031]①通井和洗井；
[0032]②向井筒內(nèi)下入水力套管噴頭；
[0033]③封閉套管與巖壁空隙，使油頁(yè)巖層形成封閉的壓裂空間；
[0034]④水力噴砂射孔，在壓裂燃燒井I中通過物料輸送機(jī)9由壓裂液罐13向油頁(yè)巖層6注入基液(水)和攜砂液(2(T35%的砂漿)(切割階段)，當(dāng)攜砂液距噴嘴250m左右時(shí)，迅速提升泵速以確保獲得切割射孔所需的足夠的壓差(55?SOMPa)將油頁(yè)巖層6壓裂出I一3mm裂縫12，
[0035]⑤在噴砂射孔2_3min后，將噴空碎巖頂替；
[0036]⑥按照設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)由油管的泵入交聯(lián)胍膠和砂(比例2(T30:4(T60)增加膨脹力度；
[0037]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(dǎo)出生產(chǎn)井2匯集連通；
[0038]⑧向井筒內(nèi)注入液體暫堵劑；
[0039]?上提鉆具，上提鉆具至設(shè)計(jì)位置，繼續(xù)進(jìn)行上層壓裂過程重復(fù)壓裂，直至油頁(yè)
巖層全部壓裂完全。
[0040]3)在壓裂燃燒井建立燃燒室，
[0041]第一步，洗井，將井內(nèi)的砂水提出地面，[0042]第二步，井口加裝至油頁(yè)巖層下0.5m密封套管，利用膨脹劑封閉套管與井壁空隙；
[0043]第三步，在井內(nèi)加裝可燃?xì)夂涂諝廨斎雽?dǎo)管和電子點(diǎn)火系統(tǒng)，封閉井口，在油頁(yè)巖層段形成燃燒室；
[0044]第四步，LPG儲(chǔ)存罐14和氧化劑罐15通過物料輸送機(jī)9由壓裂燃燒井I向油頁(yè)巖層6加入LPG和空氣,利用電子點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)燃可燃?xì)猓?br> [0045]第六步，引燃油頁(yè)巖后，給油頁(yè)巖層6加溫至55(T600°C，測(cè)得導(dǎo)出生產(chǎn)井2來氣溫度達(dá)到200°C，停止供可燃?xì)猓?qū)提部分頁(yè)巖油、氣通過油氣通道8導(dǎo)出生產(chǎn)井2至地面油氣分離裝置3 ；
[0046]4)通過物料輸送機(jī)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(shí))，使油頁(yè)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(jìn)行氧化反應(yīng)，產(chǎn)生新的可燃?xì)怏w(同時(shí)驅(qū)提頁(yè)巖油、氣)，再由油氣通道8通過導(dǎo)出生產(chǎn)井2導(dǎo)出地面進(jìn)入到氣液分離裝置3，實(shí)現(xiàn)地下原位提取頁(yè)巖油、氣；
[0047]5)導(dǎo)出地面的頁(yè)巖油、氣經(jīng)過地面氣液分離裝置3分離，分離下來的頁(yè)巖油通過抽油泵11送至成品油罐4存儲(chǔ)銷售。
[0048]6)經(jīng)氣液分離裝置3分離下來的可燃?xì)怏w通過排送機(jī)10送至燃?xì)獍l(fā)電裝置5用來發(fā)電。
【權(quán)利要求】
1.一種用于油頁(yè)巖原位水平井壓裂化學(xué)干餾提取頁(yè)巖油氣的裝置，其特征在于: 主要由壓裂燃燒井、數(shù)個(gè)導(dǎo)出生產(chǎn)井及氣液分離裝置、抽油泵、成品油罐、排送機(jī)、燃?xì)獍l(fā)電裝置、物料輸送機(jī)、壓裂加壓裝置、加熱裝置、氧化氣體裝置構(gòu)成； 所述的壓裂燃燒井包括斜井和水平井，其中，斜井位于地面至地下油頁(yè)巖層上部位，水平井位于油頁(yè)巖層內(nèi)上部與油頁(yè)巖層平行走向部位；在壓裂燃燒井內(nèi)加裝可燃?xì)夂涂諝廨斎雽?dǎo)管和電子點(diǎn)火系統(tǒng)；壓裂燃燒井在油頁(yè)巖層階段為壓裂室，壓裂室中設(shè)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(dǎo)出生產(chǎn)井； 所述的導(dǎo)出生產(chǎn)井包括斜井和水平井，其中，斜井位于壓裂燃燒井的后方地面至地下油頁(yè)巖層下部位，以穿透油頁(yè)巖層，水平井位于油頁(yè)巖層中與油頁(yè)巖層平行走向部位；導(dǎo)出生產(chǎn)井的井口設(shè)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(jī)與燃?xì)獍l(fā)電裝置連通；在壓裂燃燒井的井口設(shè)有物料輸送機(jī)；物料輸送機(jī)分別與壓裂加壓裝置、力口熱裝置、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(shè)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(hào)】E21B43/247GK203499663SQ201320223397
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月28日
【發(fā)明者】趙金岷 申請(qǐng)人:吉林省眾誠(chéng)汽車服務(wù)連鎖有限公司