一种开采薄夹层油页岩的方法技术

本发明专利技术涉及一种开采薄夹层油页岩的方法，其包括：步骤一：从油页岩分布区域的地表向下设置第一完井井筒和第二完井井筒，第一完井井筒和第二完井井筒均贯穿同一油页岩层；步骤二：采用人工压裂的方法，在油页岩层中均形成连通第一完井井筒与第二完井井筒的裂缝；步骤三：向第一完井井筒中注入水蒸汽，从第二完井井筒中采集油气。向第一完井井筒注入水蒸汽，水蒸汽进入到该裂缝中。水蒸汽将热量带入到油页岩层中。油页岩层受热升温，当油页岩层中的温度达到油页岩层中的干酪根受热分解。油气进入到第二完井井筒，并从第二完井井筒采出。水蒸汽的含热量大，采用水蒸气加热地层升温快，更环保。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种油气开采技术，特别涉及一种开采薄夹层油页岩的方法。
技术介绍
油页岩指颗粒非常细、蕴含大量未成熟有机物或干酪根的沉积岩。可以通过对油页岩高温加热(350-500℃)而将未成熟的干酪根热解转换为液态烃。我国油页岩资源十分丰富，据国土资源部2005年委托吉林大学做的新一轮油气资源评价结果显示，我国油页岩资源折算成页岩油资源为476.44亿吨，页岩油可回收资源为119.79亿吨，仅次于美国，居世界第二位，主要分布在吉林的农安、桦甸和汪青的罗子沟，辽宁的抚顺，广东的茂名，山东的龙口和甘肃的窑街等地。与美国的油页岩地质特征相比，我国油页岩资源埋藏较深，油页岩平均厚度约为20-30m，且多夹有砂岩，泥岩等。而且相当一部分为含油率小于5％的贫矿，而含油率大于10％的富矿较少，主要介于5％-10％含油率的资源。油页岩的开采方式分为地表干馏和原位开采两种。迄今为止，全球几乎所有从油页岩中提炼出的石油都是通过地表干馏，一般采用房柱法采煤技术通过露天采矿或地下采矿开采油页岩，然后把采出的矿石输送到干馏炉中，通过加热使其中的干酪根转化成液态烃，并将烃类馏分与矿物馏分分开。这种技术已有200多年历史，技术相对成熟，加热周期短，可以进行商业化开采。但这种技术也有较大的局限性，比如占地多；干馏后的残渣需要进行处理，浪费水资源；二氧化碳排放量大，对空气造成污染；同时需要对采矿区进行回填，否则容易造成地层塌陷；对于埋藏较深(大于400m)的油页岩资源无法用该技术进行开采。原位开采是指通过对油页岩储层进行高温加热将油页岩中的固体干酪根转换为液态烃，再通过传统的石油天然气钻井采油工艺将液态烃从地下开采出来。自20世纪80年代开始，国外许多石油公司开始研究和发展了油页岩原位开采技术。根据加热方式不同,主要分为电加热，流体对流加热，辐射加热等。电加热技术的典型代表是壳牌的ICP技术和埃克森美孚上游公司的Electrofrac技术，并分别都在美国和中国申请了专利。但电加热技术成本较高；而且井下加热器容易出现故障，不易修理；由于岩石是热的不良导体，所以加热周期很长，一般都需要2-4年；对油页岩的含油率和油页岩的单层厚度要求很高，在我国很难找到适合该技术的高品位油页岩储层。流体加热技术的典型代表是雪佛龙的CRUSH技术及美国页岩油公司的CCR技术，也分别在美国和中国申请了相关的专利。流体加热技术的核心是要形成有效的热连通，但无论是雪佛龙的碎石化技术，还是美国页岩油公司所谓的机械压裂方式，对于薄层，夹层多的油页岩储层很难形成足够的裂缝，并且注入的普通水蒸汽很难达到干酪根热解所需的温度。辐射加热技术的典型代表是美国雷神公司提出的射频微波加热RF/CF技术，采用射频及注入超临界二氧化碳来加热油页岩储层到裂解温度，但由于油页岩本身是一种微波弱吸收介质，同样存在升温速度慢，加热效率低等不足。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提出了一种开采薄夹层油页岩的方法，其包括以下步骤：步骤一：从油页岩分布区域的地表向下设置第一完井井筒和第二完井井筒，第一完井井筒和第二完井井筒均贯穿同一油页岩层；步骤二：采用人工压裂的方法，在油页岩层中均形成连通第一完井井筒与第二完井井筒的裂缝；步骤三：向第一完井井筒中注入水蒸汽，从第二完井井筒中采集油气。在一个具体的实施例中，第一完井井筒和第二完井井筒均穿过多层油页岩层，在均被第一完井井筒和第二完井井筒贯穿的多层油页岩层中形成裂缝。在一个具体的实施例中，在步骤二中，对第一完井井筒和第二完井井筒分别进行人工压裂，以在均被第一完井井筒和第二完井井筒贯穿的油页岩层中从第一完井井筒延伸出的裂缝和从第二完井井筒延伸出的裂缝相互接通。在一个具体的实施例中，人工压裂的方法包括以下步骤：第一步：将第一完井井筒和第二完井井筒中的一个设置为目标井筒，第二步：将目标井筒位于最下方且需要被压裂的油页岩层作为目标层；第三步：对目标层进行水力喷砂射孔，以在目标层内形成垂直于目标井筒的井壁的射孔孔眼；第四步：向目标井筒内注入压裂液，以在目标层中从射孔孔眼处压裂出沿目标井筒的径向向外延伸的裂缝；第五步：向目标井筒内填砂，目标井筒内的砂层没过目标层；第六步：将第五步中目标层上方最接近的且需要被压裂的油页岩层设为新的目标层；第七步：重复第三步至第六步，直至需要被压裂的油页岩层均被压裂，然后清除目标井筒内的填砂。在一个具体的实施例中，方法还包括在步骤三后的步骤四，步骤四：向第二完井井筒中注入水蒸汽，从第一完井井筒中采集油气。在一个具体的实施例中，水蒸汽为过热水蒸汽。在一个具体的实施例中，第一完井井筒和/或第二完井井筒采用隔热套管完井。在一个具体的实施例中，在步骤三中，还向第一完井井筒注入催化剂，催化剂用于降低油页岩层中的干酪根的热解温度。在一个具体的实施例中，催化剂包括氧化铝载体负载镍。在一个具体的实施例中，第一完井井筒和第二完井井筒均为多个，多个第一完井井筒和多个第二完井井筒均匀分布在方格式的井网上，第一完井井筒将相邻的第二完井井筒分隔开来，第二完井井筒将相邻的第一完井井筒分隔开来。在一个具体的实施例中，第一完井井筒和第二完井井筒均为套管完井井筒，在所述步骤一之后和所述步骤二之前，还对第一完井井筒和第二完井井筒进行射孔。在第一完井井筒和第二完井井筒之间的单层油页岩层中形成连通第一完井井筒和第二完井井筒的裂缝。向第一完井井筒注入水蒸汽，水蒸汽进入到该裂缝中。水蒸汽将热量带入到油页岩层中。油页岩层受热升温，当油页岩层中的温度达到油页岩层中的干酪根受热分解。干酪根受热分解成气态或液体的烃，这些烃被从第一完井井筒继续注入的水蒸汽或该水蒸汽的冷凝水带入到第二完井井筒中。这样就可以直接从第二完井井筒内采集这些烃，从而实现了对油页岩的开采。尤其是，水蒸汽的含热量大，采用水蒸气加热地层升温快，更环保。附图说明在下文中将基于实施例并参考附图来对本专利技术进行更详细的描述。其中：图1显示本专利技术的实施例1中对单个完井井筒进行分层压裂施工的示意图；图2显示本专利技术的实施1中对油页岩层进行开采的示意图；图3显示本专利技术的实施2中的井网的布局的示意图。在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术作进一步说明。实施例1:如图1所示，在油页岩分布区域中，油页岩储层距离地表500m。油页岩储层包括多层油页岩层以及多层砂岩层。多层油页岩层在竖直方向上依次层叠。在本实施例中，油页岩层的数量为三层，从下至上依次为底层油页岩层7、中层油页岩层6以及顶层油页岩层4。每层砂岩层5均位于相邻两层油页岩层之间，砂岩层5将相邻两层油页岩层分隔开来。油页岩层为薄夹层，油页岩层的单层厚度约为5m，平均含油率高达13％，全含水量为4％。对该油页岩储层中的油气的开采，包括以下步骤：在油页岩分布区域内，从地表竖直向下钻取两口相互间隔的裸井，即第一裸井和第二裸井。第一裸井和第二裸井之间的距离为20m。第一裸井和第二裸井均贯穿所有的油页岩层。对第一裸井进行完井施工形成第一完井井筒1。即向第一裸井中下入多个套管。在第一裸井内，多个套管依次连接，套管的外周壁均抵接于第一裸井的内周壁。多个套管支撑第一裸井，并将第一裸井的井壁与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开采薄夹层油页岩的方法，其特征在于，包括：步骤一：从油页岩分布区域的地表向下设置第一完井井筒和第二完井井筒，所述第一完井井筒和所述第二完井井筒均贯穿同一油页岩层；步骤二：采用人工压裂的方法，在所述油页岩层中均形成连通所述第一完井井筒与所述第二完井井筒的裂缝；步骤三：向所述第一完井井筒中注入水蒸汽，从第二完井井筒中采集油气。

【技术特征摘要】
1.一种开采薄夹层油页岩的方法，其特征在于，包括：步骤一：从油页岩分布区域的地表向下设置第一完井井筒和第二完井井筒，所述第一完井井筒和所述第二完井井筒均贯穿同一油页岩层；步骤二：采用人工压裂的方法，在所述油页岩层中均形成连通所述第一完井井筒与所述第二完井井筒的裂缝；步骤三：向所述第一完井井筒中注入水蒸汽，从第二完井井筒中采集油气。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一完井井筒和所述第二完井井筒均穿过多层油页岩层，在均被所述第一完井井筒和所述第二完井井筒贯穿的多层所述油页岩层中形成所述裂缝。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤二中，对所述第一完井井筒和所述第二完井井筒分别进行人工压裂，以在均被所述第一完井井筒和所述第二完井井筒贯穿的油页岩层中从所述第一完井井筒延伸出的裂缝和从所述第二完井井筒延伸出的裂缝相互接通。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述人工压裂的方法包括以下步骤：第一步：将所述第一完井井筒和所述第二完井井筒中的一个设置为目标井筒，第二步：将目标井筒位于最下方且需要被压裂的油页岩层作为目标层；第三步：对目标层进行水力喷砂射孔，以在目标层内形成垂直于目标井筒的井壁的射孔孔眼；第四步：向目标井筒内注入压裂液，以在目标层中从所述射孔孔眼处压裂出沿目标井筒的径向向外延伸的裂缝；第五步：向目标井筒内填砂，目标井筒内的砂层没过所...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪友平，苏建政，龙秋莲，张汝生，王益维，孟祥龙，高媛萍，张喜顺，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11