專利名稱：油頁巖開采方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及原位地下油頁巖開采方法領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
油頁巖是指干酪根含量高，并可以分餾出相當量石油的細粒沉積巖，灰分的質(zhì)量分數(shù)大于40%，含油率在3. 5% 30%之間的固體可燃有機物。油頁巖和煤的區(qū)別在于它的灰分質(zhì)量分數(shù)大于40%。油頁巖必須經(jīng)加熱才能從中釋放出烴類氣體和液體，綜觀100多年來全球范圍內(nèi)對油頁巖的開發(fā)，基本可以概括為以下幾種途徑一、地面處理。地面處理包括油頁巖開采和礦石準備；加熱分解生產(chǎn)油母；加工油母生產(chǎn)精煉原料及有用的化學藥品等3個主要步驟，其中有“地下開采，地面干餾”和“地面開采，地面干餾”兩種通用方法。對于前者，油頁巖礦石被開采、運輸?shù)降孛?、粉碎，然后在地面容器中加熱來生產(chǎn)燃料液體和氣體；對于后者，油頁巖礦石被露天開采，然后粉碎、干餾加工。處理后的礦渣在礦場或其他地方堆放。 二、地下處理。在油頁巖的天然沉積環(huán)境中加熱油頁巖資源，生產(chǎn)油母，從而最小化或消除開采環(huán)節(jié)及在地面的熱分解。早期用來達到地下熱分解溫度的熱量來源于堆積油頁巖礦石一端的燃燒，如今已轉(zhuǎn)變思路，比如試圖通過斷裂巖層來促進油頁巖中的熱量傳遞和流體流動，從而提高地下燃燒過程的熱分解效率和采收率。三、混合型處理。先在地面加工近地表的油頁巖資源，然后在開挖巖石所形成的坑里緩慢加熱進行地下開采。雖然全球在油頁巖開采、加工、利用等許多重要方面取得了進步；但在提高能量效率、減少能量需求，最小化用水量、保護來自于地面處理和地下處理的地表水與地下水，減少、使用和處理廢棄的礦渣，開發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施滿足多種能量和礦藏資源的需求，降低風險、緩解以及解決潛在的社會經(jīng)濟因素等方而的諸多問題依然存在。全球能源短缺，開發(fā)油頁巖這種替代品，勢在必行。傳統(tǒng)開采油頁巖技術(shù)能耗高，經(jīng)濟效益低，對地下水污染嚴重，并且工藝流程復
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發(fā)明內(nèi)容
針對相關(guān)技術(shù)中存在的一個或多個問題，本發(fā)明的目的在于提供一種油頁巖開采方法，其通過由進氣管道端通過不同的管路通入含氧氣體(例如，氧氣)和可燃氣體，然后將其點燃后用管子輸送至地下油頁巖層，通過自熱加外熱的方式加熱油頁巖礦層，產(chǎn)生油氣，以實現(xiàn)快速、大規(guī)模、經(jīng)濟合理地從油頁巖礦層開采油氣的目的。根據(jù)本發(fā)明，提供一種油頁巖開采方法，所述方法包括在所述油頁巖中形成進氣管道以及出氣管道；在所述油頁巖中形成連通所述進氣管道與所述出氣管道的氣化通道； 由所述進氣管道通過不同的管路分別將可燃氣體與含氧氣體送入所述油頁巖層中，然后在有氧環(huán)境中將送入下面的可燃氣體在輸送可燃氣體的管路的下端管口點燃，以對所述油頁巖進行加熱；以及通過出氣管道回收所述油頁巖中干酪根熱分解后形成的油氣混合產(chǎn)品。
優(yōu)選地，所述方法進一步包括對所述氣化通道加壓以在所述油頁巖中形成縫隙。優(yōu)選地，所述方法進一步包括從所述出氣管道中排放的氣體中分離出CO2，并將分離出的(X)2通過獨立的管道或環(huán)空管引入所述油頁巖中，其中，所述環(huán)空管為設(shè)置在兩個同心管道之間的管道部分。優(yōu)選地，所述方法進一步包括從所述出氣管道中回收的油氣混合產(chǎn)品中分離出可燃氣體，并將所述可燃氣體通過獨立的管道或環(huán)空管引入所述油頁巖中，其中，所述環(huán)空管為設(shè)置在兩個同心管道之間的管道部分。所述可燃氣體包括甲烷或丙烷或其結(jié)合。 優(yōu)選地，所述加壓包括通過氣體或液體為加壓介質(zhì)進行加壓。優(yōu)選地，加熱所述油頁巖還包括通過獨立的管道從外部向所述油頁巖中引入可燃氣體。其中，所述可燃氣體包括甲烷、丙烷或其組合。優(yōu)選地，通過在所述進氣管道和所述出氣管道之間進行水平鉆孔或者充入高壓氣體或者加入水使所述出氣管道和所述進氣管道連通。優(yōu)選地，所述含氧氣體的含氧量大于20 %，或者所述含氧氣體為氧氣。本發(fā)明通過一種簡單、廉價、實用的工藝手段對油頁巖礦層進行開采，并且環(huán)境友好。本發(fā)明的方法工藝簡單，能耗低，并且可以將頁巖層中的干酪根加熱，從而更加經(jīng)濟合理地開采油頁巖礦層得到油氣產(chǎn)品。


本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結(jié)合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的油頁巖地下開采的結(jié)構(gòu)簡圖；以及圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的油頁巖開采方法的流程圖。
具體實施例方式考慮到相關(guān)技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種油頁巖開采方法。下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出。應理解，下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。本發(fā)明根據(jù)油頁巖礦層勘探詳情，通過鉆井相關(guān)技術(shù)在合適的井間距上布置進氣管道1 (或稱為注入井)及排氣管道3 (或稱為生產(chǎn)井)(圖2中所示的步驟Si)，如圖1所示。再通過諸如水平定向鉆打通進氣管道1和排氣管道3之間的油頁巖層7形成預制氣化通道5 (步驟S2)，從而構(gòu)建油頁巖地下開采結(jié)構(gòu)圖，圖1所示。根據(jù)本發(fā)明的一實施例， 還可以通過向進氣管道1通入高壓氣體來使得該進氣管道1和排氣管道3連通，從而形成氣化通道。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，可以通過向進氣通道1中灌入水，從而通過水壓來打通進氣通道1和排氣通道3之間的油頁巖層7，從而在進氣通道1和排氣通道3之間形成氣化通道5。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，進氣通道1、排氣通道3、以及氣化通道5構(gòu)建完成后，還可以進一步對氣化通道加壓，諸如，通過氣體或者液體為加壓介質(zhì)對地下油頁巖礦層 7進行加壓，從而在油頁巖層中形成縫隙，使得油頁巖層7松落，這樣有助于后續(xù)操作中，對油頁巖的加熱。油頁巖開采結(jié)構(gòu)構(gòu)建完成后，要先經(jīng)過點火階段。由進氣管道1端通入含氧氣體，
4例如，O2、含氧量大于20%的氣體，然后將可燃氣體點燃后用管子輸送至地下油頁巖層，或者在有氧環(huán)境中將送入下面的可燃氣體在輸送可燃氣體的管路的下端管口點燃，通過外部氣體的燃燒對該油頁巖層進行加熱，同時，也通過部分油頁巖的燃燒來對油頁巖本身進行加熱，即，通過自熱加外熱的方式來加熱油頁巖層(步驟S3)，使其中的干酪根熱解形成油氣混和產(chǎn)品。為了避免含氧氣體與可燃氣體混合后爆炸，分別通過獨立的管道通入該含氧氣體與可燃氣體。進而通過排氣通道3將地下氣化爐中得到的油氣混和產(chǎn)品抽到地表，經(jīng)過分離等手段得到輕質(zhì)油產(chǎn)品及煤氣產(chǎn)品(步驟S4)。根據(jù)本發(fā)明，上述的可燃氣體可以直接從外部通過獨立的管道中加入，諸如甲烷、 丙烷或其組合，當然，上述的可燃氣體也可以是從油頁巖熱解的油氣混合產(chǎn)品中分離出的甲烷、丙烷或其組合等烴類氣體，并且，通過獨立的管路或者環(huán)空管加入可燃氣體，所謂的環(huán)空管為設(shè)置在兩個同心管道之間的管道部分。根據(jù)發(fā)明的一實施例，從油頁巖熱解的油氣混合產(chǎn)品中分離出來的CO2通過獨立的管路或者環(huán)空管，回注入油頁巖礦層7。例如，在進氣管道1中設(shè)置有另一用于引入含氧氣體的管道(圖中未示出)，處于該進氣管道1和該另一用于引入含氧氣體的管道之間的部分為環(huán)空管，通過該環(huán)空管使得回注入油頁巖礦層7的(X)2氣體與其它氣體(諸如，含氧氣體等)相分離。通過將CO2氣體回注入油頁巖礦層中，增加油頁巖中含烴氣體的產(chǎn)量，降低了油頁巖析出的烯烴類氣體在油頁巖孔隙中的分壓，有利于頁巖氣等含烴氣體從油頁巖中解吸，提高油氣采收率。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，從經(jīng)由排氣通道3得到的油氣混合產(chǎn)品分離得到的可燃氣體返回到地下油頁巖礦層燃燒，為地下的加熱提供燃料，加熱油頁巖礦層，使其中的干酪根熱解形成油氣混和產(chǎn)品。本發(fā)明通過鉆井的手段在油頁巖地下礦層中構(gòu)建一定數(shù)量的進氣/出氣管道，通過加壓壓裂等方式在地下礦層中在進出管道之間形成氣化通道，然后由進氣管道端通入含氧氣體，然后將其點燃后用管子輸送至地下油頁巖層，通過自熱加外熱的方式加熱油頁巖層，使其中的干酪根熱解形成油氣混和產(chǎn)品。進而從生產(chǎn)井中得到可能從油頁巖礦層中生產(chǎn)出的焦油和/或其它產(chǎn)品，得到的可燃氣體可以部分返回地下油頁巖礦層燃燒供熱，繼續(xù)生產(chǎn)上述產(chǎn)品。從而本發(fā)明實現(xiàn)了快速、大規(guī)模、經(jīng)濟合理地從油頁巖礦層開采油氣的目的。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
權(quán)利要求
1.一種油頁巖開采方法，其中，所述方法包括在所述油頁巖中形成進氣管道以及出氣管道；在所述油頁巖中形成連通所述進氣管道與所述出氣管道的氣化通道；由所述進氣管道通過不同的管路分別將可燃氣體與含氧氣體送入所述油頁巖層中，然后在有氧環(huán)境中將送入下面的可燃氣體在輸送可燃氣體的管路的下端管口點燃，以對所述油頁巖進行加熱；以及通過所述出氣管道回收所述油頁巖中干酪根熱分解后形成的油氣混合產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述方法進一步包括對所述氣化通道加壓以在所述油頁巖中形成縫隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述方法進一步包括從所述出氣管道中回收的油氣混合產(chǎn)品中分離出CO2,并將分離出的CO2通過獨立的管道或環(huán)空管引入所述油頁巖中，其中，所述環(huán)空管為設(shè)置在兩個同心管道之間的管道部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的方法，其中，所述方法進一步包括從所述出氣管道中回收的油氣混合產(chǎn)品中分離出可燃氣體，并將所述可燃氣體通過獨立的管道或環(huán)空管引入所述油頁巖中，其中，所述環(huán)空管為設(shè)置在兩個同心管道之間的管道部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述可燃氣體包括甲烷或丙烷或其結(jié)合。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述加壓包括通過氣體或液體為加壓介質(zhì)進行加壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，對所述油頁巖進行加熱還包括通過獨立的管道從外部向所述油頁巖中引入可燃氣體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述可燃氣體包括甲烷、丙烷或其組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過在所述進氣管道和所述出氣管道之間進行水平鉆孔或者充入高壓氣體或者加入水使所述出氣管道和所述進氣管道連通。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述含氧氣體的含氧量大于20%，或者所述含氧氣體為氧氣。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種油頁巖開采方法，該方法包括在油頁巖中形成進氣管道以及出氣管道；在油頁巖中形成連通進氣管道與出氣管道的氣化通道；通過不同進氣管道分別將可燃氣體與氧氣送入井下，然后在有氧環(huán)境中將送入下面的可燃氣體在輸送可燃氣體下端管口點燃，以對油頁巖進行加熱；以及通過出氣管道回收油頁巖中干酪根熱分解后形成的油氣混合產(chǎn)品。本發(fā)明通過一種簡單、廉價、實用的工藝手段對油頁巖礦層進行開采，并且環(huán)境友好。本發(fā)明的方法工藝簡單，能耗低，并且可以將頁巖層中的干酪根加熱，從而更加經(jīng)濟合理地開采油頁巖礦層得到油氣產(chǎn)品。
文檔編號E21B43/34GK102425399SQ20111045221
公開日2012年4月25日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者喬軍, 劉洪濤, 陳 峰 申請人:新奧氣化采煤有限公司