从油页岩中现场提取油的设备、系统和方法技术方案

一种从油页岩中现场提取油的设备、系统和方法。本方法包括钻削在油页岩地层内的目的区域（２１０）的底部和顶部流体相通的一条流体管路（１１４）。本方法包括使目的区域（２１０）增产。本方法还包括注入加热流体（１２２）到目的区域（２１０）底部，以使加热流体（１２２）携带目的区域（２１０）中的干酪根进入到所注入的流体（１２２）中形成采出液（１２６）。本方法涉及含现场干酪根的采出液（１２６）从目的区域（２１０）的顶部到地表的形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及油页岩中石油的生产，尤其是从现场油页岩层中提取干酪根。
技术介绍
油页岩中的油是目前最大的未被利用的矿物燃料源之一。常规产油方法并不能从油页岩中得到油，这是因为油页岩中的油是以干酪根的形式存储的，不能从油页岩层中流出。干酪根是高分子量的碳水化合物，在它分解以从岩层中脱离之前，需要300摄氏度以上的温度。从油页岩中采油的常规工艺并不经济，要求页岩层有高的油含量，使得油价居高不下。比如，东犹他州中的油页岩沉积物在每吨页岩层10～60加仑油之间，而大部分常规的采油工艺只有在每吨页岩层含油达25加仑以上才有利可图，意味着许多岩层不适合用这些方法开采。因此，商业油页岩生产仍然不适合大规模开采。传统的油页岩产油工艺的范例之一是Shell开发的现场转化工艺(in-situ conversion process)(ICP)。在ICP过程中，在目的区域周围钻多口井，通过这些井循环冷冻剂得以在目的区域周围形成冰封，以阻止地层水进入目的区域。然后，在目的区域中央钻开两口井。将已在目的区域中的水抽出去，在其中一口井中安放电加热器，且在其被加热后，将另外一口井中的石油采出。ICP技术包括从油页岩中开采石油的基本原理。首先，目的区域中的水必须被排出或驱替以允许目的区域的温度达到所需值。然后，在油可以被提取之前需要大量的热能。ICP技术的缺点是要求钻多口井，且包括泵-->的损耗和井的冷冻要求。r>另一个传统的油页岩产油工艺的范例是条带开采工艺(strip miningprocess)。油页岩层被开采，表层需要处理大量油页岩以提取干酪根。虽然该工艺简单，但它却带来许多必须解决的环境问题。首先，条带开采本身很大程度上改变了地貌，而这些地另作它用需要好多年。第二，大量的油页岩材料在即使提取了干酪根之后，仍可能含有存在处理问题的油和其它化学残余物。另一个传统的油页岩产油工艺的范例是地下房柱开采工艺(underground room and pillar mining process)。该工艺昂贵，并且原地为开采室留下大量干酪根。该工艺仅在浅油页岩(大概小于1000英尺深)时才是经济的工艺，要求最小地层厚度为50～100英尺。在这种开采工艺中同样需要处理大量的油页岩。从前述讨论看，明显地需要一种从油页岩中经济地提取油的设备、系统和方法。这样一种设备、系统和方法将有利于从油页岩中现场提取油，并使从油页岩中提取油所必需的大量热能的效率达到最大。
技术实现思路
本专利技术是针对目前的工艺现状开发的，尤其是针对该领域中尚不能由目前可得到的油页岩提取系统完全解决的问题和需要而开发的。因而，本专利技术被开发来提供一种从油页岩提取油的设备、系统和方法，这样的设备、系统和方法能克服本领域中以上所讨论的许多或所有缺点。公开了一种从油页岩提取油的设备。该设备包括钻削单元(drillingunit)，该钻削单元用于钻削井以与油页岩层目的区域的顶部和底部流体相通。该设备还包括设置来使目的区域增产的增产模块(stimulation module)。该设备还包括设置来大体上在目的区域底部定位注入管的完井单元(completion unit)以及设置来将流体注入到目的区域中的注入单元(injectionunit)。注入单元可设置来将流体注入到目的区域中，以使流体驱替目的区域内的自由水。所注入的流体可以是商用天然气和/或来自井的采出的天然-->气。本设备包括热输送单元，该热输送单元被设置来加热流体，以使加热流体带走现场干酪根以形成采出流体(production fluit)。热输送单元可设置成在表层处用太阳能收集器和/或气体燃烧器加热流体。热输送单元包括井下燃烧器(downhole burner)，该井下燃烧器被设置来加热井中的流体，而不会给流体引入燃烧副产物。在一个实施方式中，本设备包括循环单元，以使流体循环通过邻井(offset well)以在用热输送单元加热流体之前预热流体。本设备还包括可以是管的采出模块以产生采出流体。本设备包括处理模块，该处理模块被设置来将采出流体加热到目标温度、如需要则添加天然气以提供富氢(excess hydrogen)，并使采出流体在催化反应器上反应。这样，处理模块可将采出流体的烃裂解为更小、更具有商业价值的烃。增产模块可进一步配置来使第二目的区域增产，该第二目的区域可在井中位于比第一目的区域更高的位置。完井单元可设置来大体上在第二目的区域底部定位注入管。本设备还包括隔离单元(isolation unit)，该隔离单元被设置来使井和第一目的区域隔离。注入单元可进一步被设置来将流体注入至第二目的区域。热输送单元可进一步被设置来加热流体，以使加热流体的能量带走第二目的区域中的现场干酪根以形成采出流体。公开了一种从油页岩提取油的方法。本方法可包括钻削井以与目的区域的顶部和底部流体相通。井可包括一口或多口井，且井可以是垂直井或水平井。该方法还包括使目的区域增产，以及大体上在目的区域的底部定位注入管。该方法还包括将流体注入至目的区域，以及加热流体以使加热流体带走现场干酪根以形成采出流体。该方法可包括生产采出流体。该方法以将采出流体加热到目标温度，以及在催化反应器中处理采出流体以减小带走的干酪根的平均分子量作为结束。该方法还包括将天然气加入到采出流体，以使有少量氢可用于在催化反应器中的反应。在一个实施方式中，该方法包括大体上在目的区域的顶部定位采出管，其中生产采出流体的步骤包括使采出流体流到采出管上。该方法包括穿过油页岩层设置生产套管(production casing)、大体上在目的区域的底部-->附近给生产套管打孔、大体上在目的区域的顶部附近给生产套管打孔。在包括生产套管的方法中，定位注入管的步骤还包括在生产套管内定位注入管，且生产采出流体的步骤可包括使采出流体上流过形成在生产套管和注入管之间的环。使采出流体上流过形成在生产套管和注入管之间的环的步骤包括在环中定位采出管，以及使生产的采出流体上流采出管。公开了一种从油页岩现场提取油的系统。该系统包括三相分离器和液力耦合器(fluid coupling)，其中三相分离器被设置来将产品流体分离为油、水和天然气，而液力耦合器被设置来将分离出的水送到水处理系统、将分离出的油送至油储存设备，以及将分离出的天然气送至天然气储存设备。该系统还包括钻削单元，所述钻削单元用于钻削井以与油页岩层的目的区域的顶部和底本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从油页岩中提取油的设备，所述设备包括：　　　　钻削单元，其被设置来钻到油页岩层的目的区域的顶部和所述目的区域的底部的至少一条流体管路；　　　　增产模块，其被设置来使所述目的区域增产；　　　　完井单元，其被设置成大体上在所述目的区域的所述底部定位注入管；　　　　注入单元，其被设置来将流体注入到所述目的区域中；　　　　热输送单元，其被设置来加热流体，以使加热的流体带走干酪根，形成采出流体；和　　　　采出模块，其产生所述采出流体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-9-14 60/716,647;US 2006-9-13 11/531,6941.一种用于从油页岩中提取油的设备，所述设备包括：
钻削单元，其被设置来钻到油页岩层的目的区域的顶部和所述目的区
域的底部的至少一条流体管路；
增产模块，其被设置来使所述目的区域增产；
完井单元，其被设置成大体上在所述目的区域的所述底部定位注入
管；
注入单元，其被设置来将流体注入到所述目的区域中；
热输送单元，其被设置来加热流体，以使加热的流体带走干酪根，形
成采出流体；和
采出模块，其产生所述采出流体。
2.按照权利要求1所述的设备，其中所述注入单元还被设置来将所
述流体注入到所述目的区域中，以使所述流体驱替所述目的区域内的自由
水。
3.按照权利要求1所述的设备，其中所述热输送单元还被设置来加
热所述流体，以使得在所述目的区域的所述底部处所述流体的温度高于
300摄氏度。
4.按照权利要求1所述的设备，其中所述热输送单元还被设置来加
热所述流体，以使得在所述目的区域的所述底部处所述流体的温度高于
400摄氏度。
5.按照权利要求1所述的设备，其中所述热输送单元还被设置来在
表层处加热所述流体，且其中所述注入管包括真空绝缘管。
6.按照权利要求5所述的设备，其中在表层处加热所述流体包括用
至少一个太阳能收集器加热所述流体。
7.按照权利要求5所述的设备，其中在表层处加热所述流体包括用
天然气燃烧器加热所述流体。
8.按照权利要求1所述的设备，其中所述热输送单元包括井下燃烧
器，所述井下燃烧器被设置来加热所述至少一条流体管路内的所述流体。
9.按照权利要求1所述的设备，还包括处理模块，所述处理模块被
设置来将所述采出流体加热到目标温度，并使得所述采出流体在催化反应
器中反应。
10.按照权利要求9所述的设备，其中所述目标温度包括大于350摄
氏度的温度。
11.按照权利要求1所述的设备，其中所述钻削单元包括螺旋管钻削
单元。
12.按照权利要求1所述的设备，其中所述增产模块包括爆炸装置。
13.按照权利要求1所述的设备，其中所述采出模块包括大体上定位
在所述目的区域的所述顶部处的采出管。
14.按照权利要求1所述的设备，其中：
所述目的区域包括第一目的区域；
其中所述增产模块还被设置来使第二目的区域增产；
其中所述完井单元还被设置成大体上在所述第二目的区域的所述底
部定位所述注入管；
所述设备包括隔离单元，所述隔离单元被设置来使所述至少一条流体
管路与所述第一目的区域隔离；
其中所述注入单元还被设置来将所述流体注入到所述第二目的区域
中；以及
其中所述热输送单元还被设置来加热所述流体，以使加热的流体的能
量带走所述第二目的区域中的现场干酪根，形成所述采出流体。
15.按照权利要求14所述的设备，其中所述隔离单元包括桥塞或水
泥塞。
16.一种用于从油页岩中提取油的方法，所述方法包括：
钻削到油页岩层的目的区域的顶部和所述目的区域的底部的至少一
条流体管路；
使所述目的区域增产；
大体上在所述目的区域的所述底部处定位注入管；
将流体注入到所述目的区域；
加热所述流体，以使加热的流体带走现场干酪根，形成采出流体；以
及
产生所述采出流体。
17.按照权利要求16所述的方法，其中将流体注入到所述目的区域
的所述步骤还包括在高于地层流体压力并低于地层压裂压力的压力下将
所述流体注入到所述目的区域中，以使所述流体驱替所述目的区域内的自
由水。
18.按照权利要求16所述的方法，还包括：将所述采出流体加热到
目标温度，以及在催化反应器中处理所述采出流体以减少所携带的干酪根
的平均分子量。
19.按照权利要求18所述的方法，还包括：将天然气添到所述采出
流体，以使得有少量氢可用于在所述催化反应器中的反应。
20.按照权利要求16所述的方法，还包括大体上在所述目的区域的
所述顶部定位采出管，且其中产生所述采出流体的所述步骤包括使所述采
出流体上流到所述采出管。
21.按照权利要求16所述的方法，还包括穿过油页岩层设置采出套
管、大体上在所述目的区域的所述底部附近给所述采出套管射孔、大体上
在所述目的区域的所述顶底部附近给所述采出套管射孔，其中定位所述注...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯文夏利夫，
申请(专利权)人：凯文夏利夫，
类型：发明
国别省市：US[美国]