[发明专利]利用深层地热资源热采页岩气方法及系统在审

专利信息
申请号: 201710195765.9 申请日: 2017-03-29
公开(公告)号: CN107044275A 公开(公告)日: 2017-08-15
发明(设计)人: 孙致学;朱旭晨;孙治雷;姚军;张旭;刘熙远;吕抒桓;蔡明玉;李维娜;辛莹;周昊天;黄勇;王通;葛成红;徐进杰;姜传胤 申请(专利权)人: 中国石油大学(华东)
主分类号: E21B43/24 分类号: E21B43/24;E21B43/30;F24J3/08
代理公司: 成都玖和知识产权代理事务所(普通合伙)51238 代理人: 黎志红
地址: 266580 山*** 国省代码: 山东;37
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摘要:
搜索关键词: 利用 深层 地热资源 页岩 方法 系统
【说明书】:

技术领域

发明涉及利用深部地热资源热采页岩气技术,尤其是一种降低能耗、促进吸附气解吸、提高采出度和降低开采成本的利用深层地热资源热采页岩气方法及系统。

背景技术

非常规油气资源是一种新资源类型,主要包页岩气、页岩油、致密砂岩气、煤层气等。其中,页岩气为自生自储,在页岩微纳米级孔隙中连续聚集的天然气。页岩气是美国勘探开发最早和最成功的天然气类型之一。美国能源情报署(U.S. Energy Information Administration, EIA)的2013年年度能源展望报告中指出,美国国内天然气产量预计从2011年的23.0×1012 ft3增加到2040年33.1×1012 ft3,增加幅度为44%。其中,增长部分主要来自于页岩气产量增长,页岩气年产量预计从2011年的7.8×1012 ft3增长到2040年的16.7×1012 ft3。

全国性页岩气资源调查表明,在四川盆地、鄂尔多斯盆地、渤海湾盆地、松辽盆地、吐哈盆地、江汉盆地、塔里木盆地、准噶尔盆地等均有页岩气蕴藏的地质条件,发现了典型页岩层中局部的天然气富集。我国主要盆地和地区页岩气资源量约为15×1012 m3~30×1012 m3,与美国28.3×1012 m3大致相当,开发潜力巨大。由于非常规油气资源储层地质结构复杂,已掌握的地质勘探开发理论和常规油气开发技术不能完全适用于非常规油气资源,目前虽然非常规油气资源储量非常巨大,但它的开发处于起始阶段。北美地区经过多年的研究和开发实践,在页岩气形成机理、富集条件等方面已形成重要认识和技术。

页岩气藏中气体的赋存与常规油气藏不同。在页岩气藏中,天然气的赋存形式有如下三种:一是以吸附气的形式吸附在有机质和粘土颗粒表面;二是以自由气的形式存在于岩石基质孔隙和裂缝中;第三种是以少量气体溶解状态存在于干酪根、沥青等物质中。

一般页岩中吸附气含量占总含气量20%~85%,因此增加页岩气解吸速度是提高页岩气产量的关键。常规的降压解吸开采页岩气产量低、生产周期长。另外,地层压力降低有一定的限制,很大一部分吸附气不能解吸,降低了页岩气的采出程度。温度是影响页岩气吸附的一个重要因素,温度每升高1℃,页岩气吸附量降低约1.5%。通过升高地层温度来提高页岩气解吸速度是提高页岩气产量的一个重要途径。常规的加热方式需要注入热流体提高地层温度,但是由于页岩极低的渗透率,热流体的注入非常困难。

目前页岩气开采可采用直井和水平井,但以水平井为主。页岩储层需要压裂改造才能获得商业产量,多级水力压裂、重复压裂等储层改造技术是目前提升页岩气单井产量的主要技术。

综上所述,现有技术的页岩气热采方法及装置存在的技术问题是:采出程度低,需要注入热流体,热流体需要外部辅助加热,能耗高,受地层压力降低限制,很大一部分吸附气不能解吸,开采成本高等。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用深部地热资源降低能耗、促进吸附气解吸、提高采出度和降低开采成本的利用深层地热资源热采页岩气方法。

为实现上述目的而采用的技术方案是这样的,即一种利用深层地热资源热采页岩气方法,包括如下步骤:

第一步、井网布置,在生产区域内利用钻井设备,根据生产设计井眼的轨道以及生产设计井眼的轨迹参数利用地质导向钻井技术钻井形成水平井,在水平井中下入套管并注入水泥进行固井,之后在水平井段射孔完井,最后进行水平井的水平井段处多级压裂;采用排状井网,该排状井网分为两排,该两排井网分别位于水平井的两侧,每排井网布置四口埋藏井,所有埋藏井的结构相同;

第二步、埋藏井钻井,采用钻井设备依次钻穿过覆岩层、页岩气储层和位于页岩气储层下方的干热岩层,在钻孔中下入套管并注入水泥进行固井,分别在页岩气储层和干热岩层的井段进行射孔完井,位于页岩气储层井段位置处的射孔将页岩气储层与套管的内腔连通,位于干热岩层井段位置处的射孔将干热岩层与套管的内腔连通;

第三步、安装热采装置,将内腔中装有工质的重力热管装置下入至套管内腔下部,该重力热管装置位于套管底端与页岩气储层顶端之间的套管内腔段位置处,在将重力热管装置的顶端固定在油管底部,重力热管装置与页岩气储层之间位置处的套管内腔段和/或重力热管装置与干热岩层之间位置处的套管内腔段的重力热管装置外壁套装有封隔器;所述油管的顶部伸出套管的顶端后与地面控制设备连通,控制油管起下作业,将重力热管装置下放至目的层位;

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