[发明专利]一种辅助油页岩原位开采用催化燃烧装置及其使用方法

说明书

一种辅助油页岩原位开采用催化燃烧装置及其使用方法，属于能源开采领域，包括井下加热系统、地面油气收集系统及催化燃烧系统，井下加热系统用于向开采井井内输送所需要的气体，对油页岩层进行加热；地面油气收集系统用于对油气产物的分级收集，催化燃烧系统用于对不凝性有机可燃气体预热和初次点火，并进行催化燃烧，燃烧后的高温气体产物进入油页岩层，对油页岩层进行高温加热。本发明在油页岩原位开采中使用催化燃烧装置，利用不凝性气体进行催化燃烧放热，产生的高温气体可对油页岩层进行加热，起到辅助热解油页岩的作用，降低油页岩原位开采成本。同时使具有毒害性质的不凝性气体通过催化燃烧转换为无毒无害气体，可降低对人体及环境的危害。

技术领域

本发明涉及能源开采领域，特别涉及一种辅助油页岩原位开采用催化燃烧装置及其使用方法。

背景技术

能源是人类生产生活进步、社会繁荣发展的重要物质基础之一，同时也是现代经济的命脉，严重影响着国家的安全和社会的稳定。面对世界范围内日益紧张的石油资源，寻找其经济合理的替代能源成为了学者们的研究重点。油页岩作为一种重要的非常规能源，以其储量大、分布广等优点，受到了世界各国的密切关注。

油页岩是一种富含有机物的沉积岩，其内部的有机物干酪根经过热解后可以产生与石油性质相近的页岩油。油页岩在开采初期，以地面露天开采为主，直接进行地面干馏获取页岩油及其副产品。这样的开采方式对土壤、植被、水和大气的污染都很大。原位开采方法相较于地面开采，不需要进行采矿、运输，也不需要建设地面干馏设备等大型相关配套装置，因此油页岩原位开采方法受到了前所未有的重视，成为了目前的研究热点。

但是，无论是地面干馏，还是地下原位热解，在消耗大量热量的同时，有机质热解之后产生的不凝性气体，特别是其中含有大量的具有毒害性质的有机气体，会对人体及环境造成不可忽视的危害。同时，这些有机气体大多具有可燃性，在一定的条件下可以发生燃烧反应。

发明内容

本发明的目的是提供一种辅助油页岩原位开采用催化燃烧装置及其使用方法，充分利用不凝性有机可燃气体燃烧放热，为地下原位热解提供热量，同时，使具有毒害性质的有机气体通过燃烧反应转化为无毒无害气体，减少对人体和环境的危害。

本发明为实现上述目的采用的技术方案是：一种辅助油页岩原位开采用催化燃烧装置，包括：井下加热系统、地面油气收集系统及催化燃烧系统，

所述井下加热系统包括空压机系统、稳压罐、气体管道及井下加热器，空压机系统与稳压罐的进口相连接；稳压罐的出口通过气体管道与开采井内部连通，在所述稳压罐的出口处设置有单向阀；井下加热器设置在气体管道的井下端，井下加热器与可编程逻辑器件PLD电性连接；

所述地面油气收集系统包括分级冷凝装置、油水分离器、废水处理器、重油储集罐、三相分离器及轻油储集罐，分级冷凝装置的入口通过管路与生产井内部连通，分级冷凝装置的出口通过管路与油水分离器连接；废水处理器、重油储集罐和三相分离器分别通过管路与油水分离器连接；轻油储集罐与三相分离器通过管路连接；

所述催化燃烧系统包括有机气体在线检测器、催化燃烧器、空气补偿系统和气体泵，催化燃烧器包括预热室和燃烧室，预热室内设置有电阻丝，电阻丝与可编程逻辑器件PLD电性连接；燃烧室与预热室连通，燃烧室为双层结构，且内层套设在外层内部，二者为分体式结构，燃烧室的内层由蜂窝状陶瓷构成，蜂窝状陶瓷表面形成载有催化剂的α-氧化铝层，燃烧室内设置有点燃器、温度探测器、气体浓度检测器和火焰探测器，同时点燃器、温度探测器、气体浓度检测器和火焰探测器均与可编程逻辑器件PLD电性连接；有机气体在线检测器的进气端通过管路与三相分离器连接，有机气体在线检测器的出气端通过管路与催化燃烧器进气口连通，同时有机气体在线检测器与可编程逻辑器件PLD电性连接；空气补偿系统与催化燃烧器的燃烧室通过管路连接，同时空气补偿系统与可编程逻辑器件PLD电性连接，空气补偿系统设置有温度控制系统，该温度控制系统与催化燃烧器内的温度探测器及气体浓度检测器电性连接；气体泵通过管路与催化燃烧器出气口连接，同时气体泵通过管路与气体管道连通。