[发明专利]开采深层油页岩制取页岩油和油页岩气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种开采深层油页岩制取页岩油和油页岩气的技术，具体的是一种油页岩、页岩气开采地下热能开采技术，进行埋深100-3000米立井水平井高压注富氧和电热偶高温联合技术，实现油页岩、页岩气地下开采，油页岩、页岩气采用立井水平井高压注富氧和电热偶高温联合技术。

背景技术

目前开采主要有两方面：①干馏制取页岩油，进一步加工成轻质油品以及多种化工产品；②直接用作锅炉燃料，产生蒸汽，并进一步用于发电。油页岩干馏和燃烧后的页岩灰可用于生产水泥等建筑材料。工艺比较落后，井下开采有竖井、水平坑道采矿两种方式，适合于埋藏较深的矿床。直接开采是较原始的开采方式，局限性比较大，对生态环境的破坏也十分严重，主要表现在三个方面：

一、是生态及水质破坏严重。无论是露天采矿还是井下采矿，都需要把地下水位降低到含油页岩层的层位以下，开采1立方米油页岩，一般需要抽出25立方米的地下水；采矿水极大地增加了地表水、地下水中硫酸盐的含量。在巴西，油页岩采矿长期破坏着矿山及其附近的生态平衡和水位水质的稳定。

二、是灰渣污染严重。通过直接开采得到的油页岩用于提炼页岩油或直接燃烧，产生大量灰渣，如果不回收利用则不仅会造成空气污染，且废弃灰渣占地面积大，其中金属元素和微量元素渗入地下水体，危害人们生产生活。

三、是直接开采占地较多，一旦开垦就无法完全修复。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的：是提出一种开采深层油页岩制取页岩油和油页岩气的方法。本方法采用将油页岩在地下通过加热、大规模压裂，使油页岩产生气体运动通道，并通过注气、注富氧及电加热和可控燃烧将油页岩在地下点燃，使油页岩中发生催化裂解和燃烧裂解，碳氢化合物伴气体采出，就可以得到页岩油和油页岩气。

开采深层油页岩制取页岩油和油页岩气的方法，其特征是包括以下步骤：

a、首先在远离水层、断裂带、深部在100米-3000米的油页岩层钻三口水平井，两口采气水平井位置分别在油页岩层的底部、一口高压注气井位于上部倾角40°，井距为30米；两口采气立井，采用先进完井技术；

b、利用水平井进行大规模压裂，由于油页岩的储层一般呈低孔、低渗透率的物性特征，气流的阻力大，所有的井都需要实施储层压裂改造才能开采出来，使地层形成不规则缝隙，形成井与井之间联通，为下一步注气工作形成气体通道；

c、在高部位高压注入280℃热蒸汽，使地层温度提升，当地温达到220℃以上后，高压注气和电热偶高温后催化裂解，使矿层温度提升到600℃。

d、当注入蒸汽加热页岩层，注入一定注气量燃烧裂解，达到600℃以上时，直接改注富氧，既产生高温强氧化效应；

在燃烧氧化过程中温度快速升高，温度升高到120℃时表面水分蒸发完毕，温度升到150℃-180℃时放出页岩内部吸附气体，温度超过1

80℃时页岩中有机质开始分解出水分、二氧化碳及硫化氢等气体；页岩继续升温达到600℃时甚至更高至800℃，油页岩中焦油成分基本释放完毕；

e、立井、水平井采气井开采出高压混合气体净化分离后，可获得10％油燃料物质、20％氢气、10％甲烷、30％一氧化碳，根据产品需求，进一步深加工。

本发明采用将油页岩在地下通过加热、大规模压裂，使油页岩产生气体运动通道，并通过注气、注富氧及电加热和可控燃烧将油页岩在地下点燃，使油页岩中发生催化裂解和燃烧裂解，碳氢化合物伴气体采出，就可以得到页岩油和油页岩气，一般来说，1吨油页岩可提炼出38至378公升页岩油，页岩油加氢裂解精制后，可获得汽油、煤油、柴油、石蜡、石焦油等多种化工产品，能够产生较高的经济价值。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

1-油页岩层、2-采气站、3-注气站。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明：

实施例：参见附图1，开采深层油页岩制取页岩油和油页岩气的方法，其特征是包括以下步骤：

a、首先在远离水层、断裂带、深部在100米-3000米的油页岩层钻三口水平井，两口采气水平井位置分别在油页岩层的底部、一口高压注气井位于上部倾角40°，井距为30米；两口采气立井，采用先进完井技术；

b、利用水平井进行大规模压裂，由于油页岩的储层一般呈低孔、低渗透率的物性特征，气流的阻力大，所有的井都需要实施储层压裂改造才能开采出来，使地层形成不规则缝隙，形成井与井之间联通，为下一步注气工作形成气体通道；