專利名稱：微波加熱地下油頁巖開采油氣的方法及其模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及原位油頁巖開采，特別涉及一種微波加熱地下油頁巖開采油氣的方法及其模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
油頁巖是一種低滲透性巖石，主要由礦物質(zhì)和干酪根組成，干酪根是石油和天然氣的地質(zhì)前體。中國油頁巖資源豐富，埋深在0-500m之間的資源約為2500億噸，500-1000m 之間的油頁巖資源為2500億噸。埋深小于300m的油頁巖資源可以通過露天開采，運(yùn)至干餾廠提煉出頁巖油；埋深大于300m的油頁巖只要通過對(duì)油頁巖礦層加熱轉(zhuǎn)化為頁巖油，然后利用生產(chǎn)井導(dǎo)至地面。后者技術(shù)目前尚處于研發(fā)階段，尚未進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)。目前，國際上油頁巖就地干餾開采方法很多。根據(jù)熱量傳遞的方式可以將加熱方式分為直接傳導(dǎo)加熱、對(duì)流加熱、輻射加熱。在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題就地干餾開采方法方法一，直接傳導(dǎo)加熱，如殼牌公司“傳導(dǎo)加熱地下油頁巖以賦予其滲透性并隨后采油”，直接利用電加熱棒對(duì)油頁巖層進(jìn)行傳導(dǎo)加熱，由于油頁巖的熱傳導(dǎo)系數(shù)低，存在傳熱速率慢的問題。就地干餾開采方法方法二，對(duì)流加熱和熱傳導(dǎo)加熱，如EGL公司提出利用閉合的平行的水平井進(jìn)行加熱油頁巖礦層，利用一系列的垂直井進(jìn)行采集生成的油氣。其過程是利用對(duì)流加熱方式加熱水平井筒，再利用高溫井筒以熱傳導(dǎo)方式加熱油頁巖礦層，該方法存在的缺點(diǎn)與殼牌公司電加熱棒加熱方式一樣，由于油頁巖的熱傳導(dǎo)系數(shù)低，存在傳熱速率慢的問題。就地干餾開采方法方法三，輻射加熱，如美國雷神公司提出利用微波加熱油頁巖礦層，由于油頁巖是一種微波弱吸收介質(zhì)，同樣存在油頁巖溫度升溫速率慢的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種微波加熱地下油頁巖開采油氣的方法及其模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，以加速油頁巖的加熱過程和降低加熱成本。一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種微波加熱地下油頁巖開采油氣的方法，包括對(duì)地下油頁巖礦層進(jìn)行水平造縫和垂直造縫，分別生成橫向裂縫和縱向裂縫，在生成的縱向裂縫中注入微波強(qiáng)吸收介質(zhì)；對(duì)所述油頁巖礦層和所述微波強(qiáng)吸收介質(zhì)進(jìn)行直接微波輻射加熱，并使得溫度升高的微波強(qiáng)吸收介質(zhì)傳導(dǎo)加熱所述油頁巖礦層，以及使得生成的油氣通過所述橫向裂縫導(dǎo)出。另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種微波加熱地下油頁巖開采油氣的模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括微波加熱系統(tǒng)，用于利用微波加熱油頁巖發(fā)及導(dǎo)出所述油頁巖的熱解產(chǎn)物，所述油頁巖包括填充有微波強(qiáng)吸收介質(zhì)的縱向裂縫；收集測量系統(tǒng)，用于進(jìn)行所述油頁巖的熱解產(chǎn)物的冷凝、收集和測量；計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，用于執(zhí)行溫度檢測和分析采集的數(shù)據(jù)；功率控制系統(tǒng)，用于控制微波產(chǎn)生的功率；其中，所述功率控制系統(tǒng)、所述收集測量系統(tǒng)和所述計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)分別與所述微波加熱系統(tǒng)相連。本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種微波加熱地下油頁巖開采油氣的方法及應(yīng)用上述方法的模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，通過微波加熱油頁巖和吸收介質(zhì)，溫度迅速升高后的微波強(qiáng)吸收介質(zhì)，又以熱傳導(dǎo)方式加熱油頁巖，所以反應(yīng)系統(tǒng)中是以熱輻射和熱傳導(dǎo)兩種方式相結(jié)合加熱油頁巖，利用該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可以開展不同微波功率條件下，不同地區(qū)油頁巖微波開采的熱傳導(dǎo)規(guī)律和頁巖油采收率等情況，為不同地區(qū)微波加熱原位開采油頁巖工藝提供參數(shù)和開發(fā)思路。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖做一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的微波加地下熱油頁巖開采油氣方法的整體流程圖；圖2A是本發(fā)明實(shí)施例1的微波加熱油頁巖開采油氣方法的應(yīng)用原理圖；圖2B是本發(fā)明實(shí)施例1的微波加熱油頁巖開采油氣方法的具體流程圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例2的模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例2中微波加熱系統(tǒng)、收集測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例2的圖4中沿A-A’線的旋轉(zhuǎn)剖視圖。附圖標(biāo)號(hào)1微波發(fā)生器，2微波導(dǎo)入管，3波導(dǎo)管，4微波發(fā)射孔，5縱向裂縫，6反應(yīng)釜體，7保溫層，8、9、10、11溫度檢測器，12上封頭，13上油氣出口，14上油氣導(dǎo)出管，15壓力傳感器， 16壓力數(shù)顯儀表，17上套管式冷凝器，18氣液分離器，19,25液體收集罐，20,26電子天平， 21氣體質(zhì)量流量計(jì)，22下出油口，23下油氣導(dǎo)出管，24，下套管式冷凝器，27工作臺(tái)，觀蓋子，29,30,31,32溫度檢測器，33采油井，34橫向裂縫，35油頁巖礦層，36加熱井。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明實(shí)施例提供的微波加熱地下油頁巖開采油氣的方法及其模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是: 1.利用微波輻射加熱地下油頁巖礦層，2.利用微波輻射加熱微波強(qiáng)吸收介質(zhì)，微波強(qiáng)吸收介質(zhì)傳導(dǎo)加熱地下油頁巖礦層，兩種加熱方式共同使油頁巖中的干酪根熱解產(chǎn)生油氣，然后將油氣開采出來的方法。本發(fā)明實(shí)施例的構(gòu)思主要源于微波技術(shù)，微波對(duì)物質(zhì)具有介電熱效應(yīng)是通過離子遷移和極性分子的旋轉(zhuǎn)使分子運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)的，即極性分子相對(duì)靜態(tài)瞬間轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)，通過分子偶極以數(shù)十億的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生熱效應(yīng)。由于此瞬間變態(tài)是從被作用物質(zhì)內(nèi)部進(jìn)行，故常稱為內(nèi)加熱。由于油頁巖是熱的不良導(dǎo)體，利用直接傳導(dǎo)加熱和對(duì)流加熱速度十分緩慢。 通過本發(fā)明實(shí)施例的上述兩種加熱方式共同熱解干酪根，生成油氣，并通過壓裂制造的橫向裂縫導(dǎo)至采油井排至地面，有利于加速油頁巖的加熱過程和降低加熱成本。實(shí)施例1 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的一種微波加地下熱油頁巖開采油氣的方法的整體流程圖。如圖1所示，該方法包括100、對(duì)地下油頁巖礦層進(jìn)行水平造縫和垂直造縫，分別生成橫向裂縫和縱向裂縫，在生成的縱向裂縫中注入微波強(qiáng)吸收介質(zhì)；110、對(duì)所述油頁巖礦層和所述微波強(qiáng)吸收介質(zhì)進(jìn)行直接微波輻射加熱，并使得溫度升高的微波強(qiáng)吸收介質(zhì)傳導(dǎo)加熱所述油頁巖礦層，以及使得生成的油氣通過所述橫向裂縫導(dǎo)出。以下進(jìn)行詳細(xì)說明，請(qǐng)結(jié)合參閱圖2A和圖2B，其中，圖2A是本發(fā)明實(shí)施例1的微波加熱油頁巖開采油氣方法的應(yīng)用原理圖；圖2B是本發(fā)明實(shí)施例1的微波加熱油頁巖開采油氣方法的具體流程圖；圖1所示方法具體可以包括如下步驟步驟200，對(duì)油頁巖礦層進(jìn)行水平和垂直造縫，具體地，本發(fā)明實(shí)施例利用原油開采中的壓裂技術(shù)對(duì)油頁巖層制造多條橫向裂縫34，以提高油頁巖礦層的滲透率；在加熱井 36和采油井33之間的位置采用水力壓裂技術(shù)制造例如兩條縱向裂縫5，用來填充微波強(qiáng)吸收介質(zhì)，該微波強(qiáng)吸收介質(zhì)包括油頁巖半焦、石墨和人工合成微波吸收介質(zhì)等物質(zhì)。步驟210，微波發(fā)生器(圖中未繪示)產(chǎn)生的微波通過微波導(dǎo)入管(圖中未繪示)、 波導(dǎo)管3和微波發(fā)射孔4發(fā)射到油頁巖礦層35中，油頁巖礦層35會(huì)以兩種加熱方式被加熱①是微波發(fā)生器產(chǎn)生的微波以熱輻射的方式加熱油頁巖礦層35 ；②是微波發(fā)生器產(chǎn)生的微波以熱輻射的方式加熱縱向裂縫5中的微波強(qiáng)吸收介質(zhì)，溫度升高后的微波強(qiáng)吸收介質(zhì)又以熱傳導(dǎo)方式加熱周圍的油頁巖礦層35，兩種加熱方式可將油頁巖礦層很快加熱到 500°C以上。步驟220，有機(jī)質(zhì)裂解生成油氣，油氣會(huì)通過微小裂縫滲流到橫向裂縫34中，當(dāng)采油井33閥門打開時(shí)，由于采油井33井口壓力小于油頁巖礦層內(nèi)部壓力，油氣會(huì)通過橫向裂縫向采油井33運(yùn)移，最終通過采油井33排采到地面。本發(fā)明實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明實(shí)施例的方法是利用微波加熱，其屬于內(nèi)部加熱方式，電磁能直接作用于介質(zhì)分子轉(zhuǎn)換成熱，且透射性能使物料內(nèi)外介質(zhì)同時(shí)受熱，不需要僅靠熱傳導(dǎo)加熱油頁巖。油頁巖是微波弱吸收介質(zhì)，本發(fā)明實(shí)施例通過對(duì)油頁巖礦層進(jìn)行造縫，充填入微波強(qiáng)吸收介質(zhì)，故能有效提高微波吸收效率，使油頁巖礦層升溫迅速，提高了油頁巖的開采效率，并降低了開采成本。實(shí)施例2 本發(fā)明實(shí)施例2提供了一種微波加熱地下油頁巖開采油氣的模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。本模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要通過微波加熱油頁巖和微波強(qiáng)吸收介質(zhì)，微波強(qiáng)吸收介質(zhì)溫度升高后， 又以熱傳導(dǎo)方式加熱油頁巖，所以反應(yīng)系統(tǒng)中是以熱輻射和熱傳導(dǎo)兩種方式相結(jié)合加熱油頁巖，利用該模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可以開展不同微波功率下，不同地區(qū)油頁巖微波開采的熱傳導(dǎo)規(guī)律和頁巖油采收率等情況，為不同地區(qū)微波加熱原位開采油頁巖工藝提供參數(shù)和開發(fā)思路。
如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例2的一種應(yīng)用于實(shí)施例1的開采方法的模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括微波加熱系統(tǒng)，用于利用微波加熱油頁巖和導(dǎo)出油頁巖的熱解產(chǎn)物，所述油頁巖包括填充有微波強(qiáng)吸收介質(zhì)的縱向裂縫；收集測量系統(tǒng)，用于進(jìn)行油頁巖的熱解產(chǎn)物的冷凝、收集和測量；計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，用于執(zhí)行溫度檢測和分析采集的數(shù)據(jù)；功率控制系統(tǒng)，用于控制微波產(chǎn)生功率的大?。黄渲?，所述功率控制系統(tǒng)、所述收集測量系統(tǒng)和所述計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)分別與所述微波加熱系統(tǒng)相連。作為優(yōu)選的實(shí)施例，上述功率控制系統(tǒng)與上述微波加熱系統(tǒng)中的微波發(fā)生器通過數(shù)據(jù)線相連，上述微波加熱系統(tǒng)中的油氣導(dǎo)出管與上述收集測量系統(tǒng)相連，上述微波加熱系統(tǒng)中的溫度檢測器通過數(shù)據(jù)線與上述計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)相連。后文會(huì)詳細(xì)描述，在此暫不展開詳述。具體地，計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件和數(shù)據(jù)的輸入輸出設(shè)備(如鍵
) ο圖4是本發(fā)明實(shí)施例2中微波加熱系統(tǒng)、收集測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖4 中沿A-A’線的旋轉(zhuǎn)剖視圖。結(jié)合參閱圖4-圖5，具體地，上述微波加熱系統(tǒng)包括微波發(fā)生器1、微波導(dǎo)入管2、微波波導(dǎo)管3、微波發(fā)射孔4、充填有微波強(qiáng)吸收介質(zhì)的縱向裂縫5、反應(yīng)釜體6、保溫層或保溫筒體7、溫度檢測器(8、9、10、11)、上封頭12、上、下油氣出口(13、22) 和油氣導(dǎo)出管14、23。上述反應(yīng)釜體6帶有蓋子28，由所述上封頭12進(jìn)行密封，所述反應(yīng)釜體6的蓋子觀上和釜體底部各有一出油氣口 13、22，分別與油氣導(dǎo)出管14、23相連。上述微波導(dǎo)入管2、上述溫度檢測器(8、9、10、11、29、30、31、32)、所述油氣導(dǎo)出管14分別卡在所述蓋子觀上。進(jìn)一步地，如圖4所示，該反應(yīng)釜體6外部套接著保溫筒體7，增加了該加熱裝置的保溫性能，降低了能耗。進(jìn)一步地，該反應(yīng)釜體6與該蓋子觀之間設(shè)置密封圈，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的效果。進(jìn)一步地，如圖5所示，本實(shí)施例中，該微波導(dǎo)入管2的數(shù)量為一個(gè)，該溫度檢測器的數(shù)量可選地為八個(gè)。分隔設(shè)置過圓心的“十”字線上，用于分別監(jiān)控油頁巖巖心中不同位置的溫度變化情況，將溫度變化情況進(jìn)行時(shí)時(shí)記錄，并傳輸至計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)。具體地，如圖4所示，該收集測量系統(tǒng)包括壓力傳感器15和壓力數(shù)顯儀16，套管式冷凝器17、24，氣液分離器18，氣體質(zhì)量流量計(jì)21和電子天平20 J6和液體收集罐19、 25。該壓力傳感器15和壓力數(shù)顯儀16與微波加熱系統(tǒng)中的油氣導(dǎo)出管14相連，該套管式冷凝器17J4分別與微波加熱系統(tǒng)中的油氣導(dǎo)出管14、23連接，該冷凝器17出口連接該氣液分離器18，氣液分離器18分別與氣體質(zhì)量流量計(jì)21和液體收集罐19相連，該冷凝器M 出口與液體收集罐25相連，液體收集罐19、25分別放置在該電子天平20 J6上，下套管式冷凝器M連接下液體收集罐25。進(jìn)一步地，如圖4所示，本實(shí)施例中，設(shè)有壓力傳感器15和壓力數(shù)顯儀16，用于檢測反應(yīng)釜體6內(nèi)的壓力變化情況。以下描述本發(fā)明實(shí)施例該模擬實(shí)驗(yàn)裝置的工作過程及原理
如圖5所示，在油頁巖巖心相應(yīng)位置鉆好微波波導(dǎo)管3的孔位、溫度檢測器8、9、 10、11、29、30、31、32的孔位，分別在溫度檢測器8和9及10和11之間位置把油頁巖剖開， 填充微波強(qiáng)吸收介質(zhì)。將該油頁巖巖心裝入反應(yīng)釜體6中，蓋好蓋子觀并進(jìn)行密封，然后將微波波導(dǎo)管3、溫度檢測器8、9、10、11、29、30、31、32插入對(duì)應(yīng)位置，把功率控制系統(tǒng)、微波加熱系統(tǒng)、收集測量系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)連接好，打開電源，開始利用微波加熱。油頁巖礦層和微波強(qiáng)吸收介質(zhì)溫度開始升高，微波強(qiáng)吸收介質(zhì)的溫度上升的要比油頁巖礦層迅速，溫度快速升高的微波強(qiáng)吸收介質(zhì)會(huì)以熱傳導(dǎo)的方式加熱油頁巖礦層，在兩種加熱方式共同作用下，油頁巖礦層溫度會(huì)很快上升到裂解溫度。反應(yīng)產(chǎn)物頁巖油以氣體形式由油氣導(dǎo)出口 13排出，以液體形式于油氣導(dǎo)出口 22排出，然后經(jīng)套管式冷凝器1734冷凝，經(jīng)冷凝器17出來的油氣進(jìn)入氣液分離器18，氣體經(jīng)氣體質(zhì)量流量計(jì)21排出，液體直接排入液體收集罐19，經(jīng)冷凝器M出來的液體直接排入液體收集罐25。本發(fā)明實(shí)施例所述的模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，能夠完成以下兩方面的工作(1)模擬不同功率條件下微波加熱進(jìn)行熱傳導(dǎo)的效果；(2)模擬添加不同微波強(qiáng)吸收介質(zhì)提高油頁巖熱解產(chǎn)物采收率的效果。依據(jù)上述原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在XX分院建立了一臺(tái)微波加熱地下油頁巖開采油氣的模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，通過對(duì)遼寧撫順油頁巖成功開展了不同功率條件下微波加熱進(jìn)行熱傳導(dǎo)效果模擬實(shí)驗(yàn)和添加不同微波吸收劑提高油頁巖熱解產(chǎn)物采收率的實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)微波加熱油頁巖時(shí)，起先溫度上升很快，但后期溫度上升非常慢，最后溫度停留在400°C左右，沒有完全達(dá)到油頁巖裂解溫度，加入微波強(qiáng)吸收劑以后溫度上升明顯加快，頁巖油的采收率從原來的39. 4%增加至69. 3% ；主要因?yàn)橛晚搸r礦層和微波強(qiáng)吸收介質(zhì)溫度同時(shí)升高，微波強(qiáng)吸收介質(zhì)的溫度上升的要比油頁巖礦層迅速多，微波強(qiáng)吸收介質(zhì)最高溫度能達(dá)到800°C左右，溫度快速升高的微波強(qiáng)吸收介質(zhì)會(huì)以熱傳導(dǎo)的方式加熱油頁巖礦層，在兩種加熱方式共同作用下，油頁巖礦層溫度會(huì)很快上升到裂解溫度。由此可見，本發(fā)明實(shí)施例所述模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，可以對(duì)不同地區(qū)的油頁巖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究?？梢蚤_展不同功率條件下、不同微波吸收介質(zhì)條件下，不同地區(qū)油頁巖微波加熱時(shí)的熱傳導(dǎo)規(guī)律和頁巖油采收率情況，建立評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。通過注吸收介質(zhì)微波加熱油頁巖實(shí)驗(yàn)研究，可以分析同一實(shí)驗(yàn)條件下注與不注微波吸收介質(zhì)對(duì)油頁巖熱傳導(dǎo)和頁巖油采收率的影響，研究不同功率條件下，注入與不注吸收介質(zhì)對(duì)油頁巖熱傳導(dǎo)和頁巖油采收率的影響，最終優(yōu)化不同地區(qū)微波加熱工藝參數(shù)和開發(fā)思路。即開展地下干餾開采油頁巖實(shí)驗(yàn)，對(duì)于加快地下干餾開采油頁巖開發(fā)的步伐及實(shí)現(xiàn)地下油頁巖開采生產(chǎn)具有良好的推廣應(yīng)用前景。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種微波加熱地下油頁巖開采油氣的方法，其特征在于，所述方法包括對(duì)地下油頁巖礦層進(jìn)行水平造縫和垂直造縫，分別生成橫向裂縫和縱向裂縫，在生成的縱向裂縫中注入微波強(qiáng)吸收介質(zhì)；對(duì)所述油頁巖礦層和所述微波強(qiáng)吸收介質(zhì)進(jìn)行直接微波輻射加熱，并使得溫度升高的微波強(qiáng)吸收介質(zhì)傳導(dǎo)加熱所述油頁巖礦層，以及使得生成的油氣通過所述橫向裂縫導(dǎo)出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波加熱地下油頁巖開采油氣的方法，其特征在于，所述對(duì)地下油頁巖礦層進(jìn)行水平造縫和垂直造縫，分別生成橫向裂縫和縱向裂縫，在生成的縱向裂縫中注入微波強(qiáng)吸收介質(zhì)，包括在地下的油頁巖礦層中生成多條水平方向的橫向裂縫；鉆加熱井和采油井，在所述加熱井和所述采油井之間，縱向壓裂所述油頁巖礦層以生成至少一條縱向裂縫，將微波強(qiáng)吸收介質(zhì)注入所述縱向裂縫中；所述對(duì)所述油頁巖礦層和所述微波強(qiáng)吸收介質(zhì)進(jìn)行直接微波輻射加熱，并使得溫度升高的微波強(qiáng)吸收介質(zhì)傳導(dǎo)加熱油頁巖礦層，以及使得生成的油氣通過所述橫向裂縫導(dǎo)出， 包括利用微波加熱所述油頁巖礦層和所述微波強(qiáng)吸收介質(zhì)，使得所述微波強(qiáng)吸收介質(zhì)溫度升高后以熱傳導(dǎo)方式加熱周圍的油頁巖礦層，熱解干酪根，生成油氣，所述油氣通過所述橫向裂縫導(dǎo)出至所述采油井并排出至地面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微波加熱地下油頁巖開采油氣的方法，其特征在于，所述利用微波加熱所述油頁巖礦層和所述微波強(qiáng)吸收介質(zhì)，包括利用微波發(fā)生器產(chǎn)生的微波以熱輻射的方式加熱所述油頁巖礦層；以及， 利用微波發(fā)生器產(chǎn)生的微波以熱輻射的方式加熱所述微波強(qiáng)吸收介質(zhì)，使得溫度升高后的微波強(qiáng)吸收介質(zhì)又以熱傳導(dǎo)方式加熱周圍的油頁巖礦層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的微波加熱地下油頁巖開采油氣的方法，其特征在于，所述微波強(qiáng)吸收介質(zhì)包括油頁巖半焦、石墨或者人工合成微波吸收介質(zhì)。
5.一種微波加熱地下油頁巖開采油氣的模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括微波加熱系統(tǒng)，用于利用微波加熱油頁巖和導(dǎo)出所述油頁巖的熱解產(chǎn)物，所述油頁巖包括填充有微波強(qiáng)吸收介質(zhì)的縱向裂縫；收集測量系統(tǒng)，用于進(jìn)行所述油頁巖的熱解產(chǎn)物的冷凝、收集和測量； 計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，用于執(zhí)行油頁巖溫度檢測和分析采集的數(shù)據(jù)； 功率控制系統(tǒng)，用于控制微波產(chǎn)生的功率；其中，所述功率控制系統(tǒng)、所述收集測量系統(tǒng)和所述計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)分別與所述微波加熱系統(tǒng)相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述微波加熱系統(tǒng)包括微波發(fā)生器、微波導(dǎo)入管、波導(dǎo)管、反應(yīng)釜體、油氣導(dǎo)出管和溫度檢測器；所述反應(yīng)釜體帶有蓋子， 所述蓋子和所述反應(yīng)釜體以封頭進(jìn)行密封，所述波導(dǎo)管上有微波發(fā)射孔，便于微波導(dǎo)出，所述波導(dǎo)管、所述油氣導(dǎo)出管和所述溫度檢測器分別卡在所述蓋子上，并進(jìn)行了密封。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述反應(yīng)釜體外部套接著保溫筒體。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述波導(dǎo)管位于所述反應(yīng)釜體中央，所述反應(yīng)釜體的底部和上部分別設(shè)置有與所述油氣導(dǎo)出管相連的油氣導(dǎo)出口。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度檢測器包括多個(gè)熱電偶。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)熱電偶平均分布在以所述波導(dǎo)管為中心的十字形的四個(gè)分支上。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述反應(yīng)釜體與所述蓋子之間設(shè)置有密封圈。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述功率控制系統(tǒng)與所述微波加熱系統(tǒng)中的微波發(fā)生器通過數(shù)據(jù)線相連，所述微波加熱系統(tǒng)中的油氣導(dǎo)出管與所述收集測量系統(tǒng)相連，所述微波加熱系統(tǒng)中的溫度檢測器通過數(shù)據(jù)線與所述計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)相連。
13.根據(jù)權(quán)利要求5-12中任一項(xiàng)所述的模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述收集測量系統(tǒng)包括上/下套管式冷凝器、氣液分離器、氣體流量計(jì)、上/下電子天平和上/下液體收集罐；所述上/下套管式冷凝器的進(jìn)口與所述微波加熱系統(tǒng)中的上/下油氣導(dǎo)出管連接，所述上套管冷凝器出口連接所述氣液分離器，所述氣液分離器的液相出口接入所述上液體收集罐，所述氣液分離器的氣相出口與所述氣體流量計(jì)相連，所述上/下液體收集罐分別設(shè)置在所述上/下電子天平上，所述下套管式冷凝器連接所述下液體收集罐。
14.根據(jù)權(quán)利要求5-12中任一項(xiàng)所述的模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述微波強(qiáng)吸收介質(zhì)包括油頁巖半焦、石墨或者人工合成微波吸收介質(zhì)。
15.根據(jù)權(quán)利要求5-12中任一項(xiàng)所述的模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述縱向裂縫為通過對(duì)所述油頁巖進(jìn)行水力壓裂而生成。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種微波加熱地下油頁巖開采油氣的方法及其模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，該方法包括對(duì)地下油頁巖礦層進(jìn)行水平造縫和垂直造縫，分別生成橫向裂縫和縱向裂縫，在生成的縱向裂縫中注入微波強(qiáng)吸收介質(zhì)；對(duì)所述油頁巖礦層和所述微波強(qiáng)吸收介質(zhì)進(jìn)行直接微波輻射加熱，并使得溫度升高的微波強(qiáng)吸收介質(zhì)傳導(dǎo)加熱所述油頁巖礦層，以及使得生成的油氣通過所述橫向裂縫導(dǎo)出。本發(fā)明實(shí)施例的方法利用微波加熱，并通過對(duì)油頁巖礦層進(jìn)行造縫，填充入微波強(qiáng)吸收介質(zhì)，故能有效提高微波吸收效率，使油頁巖礦層升溫迅速，提高油頁巖的油氣開采效率。
文檔編號(hào)E21B43/24GK102261238SQ201110231169
公開日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2011年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月12日
發(fā)明者劉人和, 姚建軍, 崔思華, 方朝合, 李小龍, 王義鳳, 王盛鵬, 王紅巖, 葛稚新, 薛華慶, 鄭德溫 申請(qǐng)人:中國石油天然氣股份有限公司