[发明专利]一种油页岩与煤互层协同原位开采的方法

说明书

本发明公开了一种油页岩与煤互层协同原位开采的方法，基于油页岩与煤互层伴生的地质特点，采用微波加热的方法，原位共加热油页岩与煤，使油页岩与煤共同热解，转化成液态和气态的有机质，然后经由孔隙和裂缝通道流入井筒，由生产井产出。本发明用微波加热的原位热解方法，将机械的物理开采转化为电磁的化学热解开采，由物理采煤变为化学采气，降低了不必要的热能消耗，提高了油页岩与煤炭的热解效率，增加了热解产物的品质等级，降低了对环境的污染。

技术领域

本发明涉及油页岩开采技术领域，更具体的说是涉及一种油页岩与煤互层协同原位开采的方法。

背景技术

油页岩属于非常规油气资源的一种，需用加热的方式将有机质转化，获得页岩油和热解气等优质燃料。我国的油页岩资源极其丰富，其中一部分资源是与煤炭资源伴生的，即以油页岩和煤炭互层形式或油页岩顶板形式存在，这部分油页岩资源主要作为煤炭机械开采的伴生矿物被采掘到地面进行炼化，此种方法不仅造成了资源浪费，而且污染了生态环境，不利于我国碳中和目标的实现。

现有油页岩和煤炭的开采方法主要包括机械挖掘开采和地下开采，其中机械挖掘开采是将油页岩或者煤炭挖掘出来，然后在地面进行炼化，但存在对环境污染大、能量利用效率低的问题；煤炭的地下开采是在高温下注入气化剂，然后在地下原位对煤炭进行气化，但存在加热效率慢、可控性差、地下水资源易污染的问题；油页岩的地下开采包括地下电加热法、地下流体对流加热法、地下微波(电磁)加热法，但是地下电加热法存在加热速度慢、处理时间长、能量利用率低的缺陷，地下流体对流加热法存在热量损失大、水资源消耗大的缺陷，地下微波(电磁)加热法的技术虽然还不成熟，但却体现出了巨大的潜力。

微波加热技术具有加热速度快、转化效率高、可控性强、能耗低、污染小的特点，可在地面条件下高效热解油页岩或煤炭。若将微波加热技术应用到地下，结合油页岩和煤互层伴生的埋藏特点，对油页岩和煤共同进行热解转化，不仅可以减少资源浪费，降低污染物排放，而且油页岩与煤的共热解往往具有协同效应，可提高能量的综合利用效率。

因此，如何提供一种油页岩与煤互层协同原位开采的方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明解决了油页岩在煤炭伴生条件下，机械方法所造成的资源浪费和环境污染的问题，采用微波加热的原位共热解方法，将机械的物理开采转化为电磁的化学热解开采，由物理采煤变为化学采气，降低了不必要的热能消耗，提高了油页岩与煤炭的热解效率，增加了热解产物的品质等级，减少了对环境的污染。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种油页岩与煤互层协同原位开采的方法，包括以下步骤：

(1)通过测井解释曲线，判断油页岩与煤炭互层伴生的埋深，以及二者伴生的界面；

(2)通过同轴电缆，将由地面产生的微波传导入井下；

(3)将微波的天线对准油页岩的层位，开启微波源，对油页岩进行辐射加热；

(4)将油页岩加热到热解温度，用井下温度监测器，监测油页岩在近井筒的温度，调节微波的加热参数；

(5)油页岩层在高温热解下，将温度传至煤层，煤层在油页岩的高温传导下，升温至低温热解区域；

油页岩在加热条件下转化成为半焦，可作为煤炭热解的催化剂，提高煤炭热解的效率以及热解产物的品质；反之亦然；

并且由于油页岩的热解温度普遍是要高于煤炭热解温度的，可以利用油页岩热解产物的高温区域，将温度传至煤层，使煤炭随之热解；

(6)在油页岩与煤炭共热解下，形成大量的孔隙和裂缝空间作为共热解油气产物的流动通道，进一步提高油气的流动速度，减少了油气在高温地层内的赋存时间，即减少了油气产物二次热解的概率，也提高了油气的产量。