[发明专利]一种油页岩原位提取页岩油气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种油页岩开采技术，特别涉及一种油页岩原位注高温氮气和烃类循环气提取页岩油、可燃气的方法。通过可燃烃类裂解气体工艺内燃烧再利用和裂解反应完成区域高余热循环使用，来实现油页岩裂解能量自给和能量的最大利用。此项技术方法可广泛运用于固体或凝态矿物燃料（油页岩、煤炭、稠油）原位开采中。

背景技术

化石能源是不可再生能源，来自美国地质局的数据显示，根据目前的石油开采量来计算，石油生产的最大规模将在本世纪三十年代出现，到本世纪中叶，可被利用的石油资源将走向枯竭。如果保持现在开采量，八十年内，天然气也将消耗尽。中国国家能源局数据显示，截止2012年，我国超过57%的石油依赖外国进口，所有的战略石油储备仅够使用4个月，对国家能源安全构成严重威胁。寻找和开发可替代能源成为当务之急。而油页岩以其巨大的储量成为世界各国能源开发的重点领域。

油页岩是一种特殊的沉积岩，内部赋存有丰富的有机质，有机质主要以干酪根的形式存在。加热至450℃时，干酪根裂解可得到页岩油和可燃气体。如何在热解过程中控制物理化学反应，使油页岩能量产出和消耗比最合理，成为技术可行性的关键因素。

目前，页岩油提取页岩油气的技术主要分两大类：地表干馏技术和原位转化技术。地表干馏方式在生产中都会给环境带来高污染气体、高酸性废水和弃渣，限制了这些技术的大面积推广。（参考文献：国内外非常规油气资源勘探开发现状及建议[J].天然气工业,2008,28（12）:7-10.）。油页岩原位开采技术可以解决地表干馏生产中的诸多问题，而对流加热又有加热速度快，热量扩散快的特点，被广泛采用。世界油页岩原位对流开采技术主要有以下几种：

1、太原理工蒸汽对流加热法

此技术全称对流加热油页岩开采油气的方法，该方法于2005年4月申请专利，申请号为200510012473.4，公开号为CN1676870A。该方法通过在地面布置群井，并采用压裂的方式使群井连通，将400℃-700℃的蒸汽沿注热井注入油页岩矿层，加热矿层使其中的干酪根热解形成油气，并经低温蒸汽或水携带沿生产井排到地面分离，最终形成油气产品。分离过程中可同时预热水，并采用注水井与生产井对流的方式提取枯竭的油页岩矿层围岩区域的余热。

2、雪弗龙CRUSH技术

2006年，雪弗龙公司和美国Los Alamos国家实验室联合开发了CRUSH技术，并于2007年2月申请了中国专利，申请号为200780013312.4，公开号为CN101421488A。该技术首先设计的含有2～5个四点井网单元，对页岩层进行爆破压裂，提高CO₂与干酪根接触的表面积，将高温CO₂以对流的方式从竖直井导入，通过一系列水平裂缝加热页岩层。生成的烃气经垂直井采出。

3、辐射加热技术-Raytheon公司的RF/CF技术

这种原位技术使用射频及注入超临界二氧化碳来加热油页岩到裂解温度，从而将液体和气体驱入生产井中。在地面，二氧化碳流体被分离并重新回注到注入井中，同时油和气被炼制成汽油、燃料油及其他产品。相比其他原位方法需要加热多年才能生产出油气，这种提取技术可以在仅仅几个月内就生产出油气。该技术可调节加到目的层的热能，以生成各种各样需要的产品。

4、中国矿业大学（北京）燃烧干馏法

此方法全称为钻井式油页岩原位气化干馏制油气系统及工艺方法，于2011年9月申请发明专利，申请号为20110282675.6，公布号为CN102383772A。该方法实施中先在油页岩层至少钻两口相互平行的定向井，定向水平井段在油页岩层底部，定向井水平段末端设置有点火井。在点火井内点火，进行逆向火力贯通，扩展气化干馏通道，疏松并加热油页干馏区域，使干馏区产生裂隙并产生页岩油气和可燃气体，经过地面分离后得到页岩油和可燃气体。

5、新奥气化采煤有限公司井内燃烧法

此方法于2011年12月申请专利，申请号为201110452216.8，公开号为CN102425399A。该方法现在油页岩中形成进气管道和出气管道，通过不同进气管道将可燃气和氧气注入井内，并在可燃气体输送管道口点燃，对油页岩加热。干酪根裂解生成油页岩油气。

发明内容

本发明的目的是提供一种油页岩原位提取页岩油气的方法，该方法通过向油页岩层注入热氮气和循环可燃烃类气体来原位裂解干酪根。