一种原位开采油页岩的方法技术

本发明专利技术涉及油页岩开采技术领域，提供了一种原位开采油页岩的方法；该方法包括：1)在油页岩分布区域的地表钻至少两口井至油页岩储层；2)对所述油页岩储层进行改造，使其产生裂缝；3)向所述油页岩储层注入含磁性纳米催化剂的支撑剂，使其分布在油页岩储层的裂缝中；4)将加热器放入所述加热井中，对所述油页岩储层加热；在加热条件下，在所述磁性纳米催化剂的作用下，所述油页岩储层中的干酪根裂解成含页岩油的产出物；5)通过生产井将所述产出物输出地表，进行分离及收集。本发明专利技术能实现在油页岩加热过程中降低油页岩的热解温度，加快未成熟的干酪根转换成油气资源并提高其转化率，同时降低原油粘度，提高原油品质。

A Method of In-situ Production of Oil Shale

The invention relates to the technical field of oil shale exploitation and provides a method for in-situ production of oil shale. The method includes: 1) drilling at least two wells to oil shale reservoir on the surface of oil shale distribution area; 2) reforming the oil shale reservoir to produce fractures; 3) injecting magnetic nanocatalyst-containing proppant into the oil shale reservoir to distribute it in the oil shale reservoir. 4) Put heater into the heating well to heat the oil shale reservoir; under the heating condition, under the action of the magnetic nanocatalyst, the kerogen in the oil shale reservoir is cracked into the output containing shale oil; 5) the output is exported to the surface through the production well for separation and collection. The invention can reduce the pyrolysis temperature of oil shale during heating, accelerate the conversion of immature kerogen into oil and gas resources, improve the conversion rate, reduce the viscosity of crude oil and improve the quality of crude oil.

【技术实现步骤摘要】
一种原位开采油页岩的方法
本专利技术涉及油页岩开采
，具体地，提供了一种原位开采油页岩的方法。
技术介绍
油页岩是指颗粒非常细，蕴含大量未成熟有机物或干酪根的沉积岩。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报道，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。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，且含油率大于10％的富矿较少，主要是介于5-10％含油率的资源。油页岩的开采方式主要分为地面干馏和原位开采。长期以来，油页岩的开发几乎都是通过将岩石采出到地面的方式进行，但这种地面干馏的开采方式局限性大，对生态环境的破坏也十分严重，因此原位开采成为油页岩开采的必然趋势。原位开采是指通过对油页岩储层进行高温加热(350-500℃)将油页岩中的固体干酪根转化为液态烃，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。根据加热方式的不同，原位开采主要分为电加热、流体对流加热和辐射加热。电加热技术的典型代表是荷兰壳牌公司的ICP(In-situconversionprocess)技术和美国埃克森美孚上游公司的Electrofrac技术。壳牌公司利用ICP技术在美国科罗拉多州的皮森斯盆地进行了8次现场先导试验，目前也在约旦进行先导试验，但这种技术中加热方式的加热时间长(2-4年)，能耗高，井下加热器容易发生故障，所以一直未能大规模推广。美国埃克森美孚上游公司采用循环流体加热的方式，其中的注入流体为烃类或水或饱和水蒸气。流体加热技术的核心是要形成有效的热通道，但对于薄层，夹层多的油页岩储层很难形成足够的裂缝，且注入普通热水蒸汽很难达到干酪根热解所需的温度。辐射加热技术是采用射频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、加热效率低等缺陷。吉林大学申请的专利CN101871339B提出采用注入水和惰性气体的水蒸气，形成近临界水的微环境。另外，专利文献CN103361100A公开了一种采用溶剂超临界或亚临界萃取油页岩的工艺方法，专利文献CN103074096A提出了一种超临界流体萃取页岩油的装置及利用该装置萃取页岩油的方法，但这些方法只能应用在地表干馏，不适合用于地下原位开采油页岩。可见，现有的原位开采方法存在能耗高、电加热时间过长导致安全性低等问题。另外，原位开采方法中，干酪根的转化率一般为50％，为了提高开采效率，干酪根的转化率也有待提高。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种能耗低、干酪根转化率高的原位开采油页岩的方法。本专利技术提供了一种原位开采油页岩的方法，该方法包括：1)在油页岩分布区域的地表钻至少两口井至油页岩储层，作为加热井和生产井；2)对所述油页岩储层进行改造，使其产生裂缝，提高所述油页岩储层的孔隙度和渗透率；3)向所述油页岩储层注入含磁性纳米催化剂的支撑剂，使其均匀分布在油页岩储层的裂缝中；4)将加热器放入所述加热井中，对所述油页岩储层加热；在加热条件下，在所述磁性纳米催化剂的作用下，所述油页岩储层中的干酪根裂解成含页岩油、干馏气、固体含碳残渣和热解水的产出物；5)通过生产井将所述产出物输出地表，进行分离及收集。本专利技术将含磁性纳米催化剂的支撑剂注入到油页岩储层中，利用磁性纳米催化剂尺寸小、比表面积大和稳定性高等特点，能实现在油页岩加热过程中降低油页岩的热解温度，加快未成熟的干酪根转换成油气资源并提高其转化率，同时降低原油粘度，提高原油品质。另外，由于磁性纳米催化剂带有磁性，在加热结束后，可在外加磁场作用下方便分离回收催化剂，减少对环境的污染，继而可实现对油页岩资源在原位条件下高效、安全、环保、经济有效地开采。附图说明通过结合附图对示例性实施例进行更详细的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。图1为本专利技术的实施例的原位开采油页岩的方法的示意图。附图标记说明1-加热井；2-生产井；3-页岩顶板；4-油页岩储层；5-裂缝；6-含磁性纳米催化剂的支撑剂；7-页岩底板；8-水力压裂设备。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本专利技术的优选实施方式。虽然附图中显示了本专利技术的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本专利技术更加透彻和完整，并且能够将本专利技术的范围完整地传达给本领域的技术人员。本专利技术提供了一种原位开采油页岩的方法，该方法包括：1)在油页岩分布区域的地表钻至少两口井至油页岩储层，作为加热井和生产井；2)对所述油页岩储层进行改造，使其产生裂缝，提高所述油页岩储层的孔隙度和渗透率；3)向所述油页岩储层注入含磁性纳米催化剂的支撑剂，使其均匀分布在油页岩储层的裂缝中；4)将加热器放入所述加热井中，对所述油页岩储层加热；在加热条件下，在所述磁性纳米催化剂的作用下，所述油页岩储层中的干酪根裂解成含页岩油、干馏气、固体含碳残渣和热解水的产出物；5)通过生产井将所述产出物输出地表，进行分离及收集。本专利技术所采用的磁性纳米催化剂是指任何能实现干酪根加热裂解形成页岩油等产物的带有磁性的纳米级催化剂。所述磁性纳米催化剂包含磁性介质和催化剂组分(即活性组分)。其中，所述磁性介质可以是Fe3O4，也可以是含Fe3O4的载体，优选为Fe3O4。所述催化剂组分选自过渡金属，优选所述过渡金属为Pt、Pd和Ni中的至少一种。按照一种优选的实施方式，所述磁性纳米催化剂为负载型催化剂，其中的载体为磁性介质Fe3O4，催化剂组分为Pt、Pd和Ni中的至少一种。优选地，所述磁性纳米催化剂中，所述催化剂组分的含量为0.01-0.1重量％。本专利技术中，所述磁性纳米催化剂具有以下特征：(1)具有较高的比表面积，比表面积激增，粒子表面官能团、活性位密度及选择性吸附能力变大；(2)催化剂组分可均匀分布在纳米微粒(磁性载体)表面，可避免一般催化剂载体孔隙扩散的限制；(3)微粒尺寸为纳米级，能使催化剂均匀分散在液相(即水)中，因此，微粒表面的催化活性基团容易与反应物接触并反应；(4)具有磁响应性，在外加磁场的作用下，磁性纳米催化剂可以方便地分离回收(分离效率通常为99％)；(5)在反应体系中，磁性纳米催化剂具有较高的稳定性，还具有纳米效应所赋予的特异催化活性和选择性。所述磁性纳米催化剂可通过水解法制得，另外，所述磁性纳米催化剂是以分布在支撑剂上的形式注入到油页岩储层中的，因此在实际操作本专利技术的方法时，所述磁性纳米催化剂可伴随着与支撑剂的混合来当场制得的(例如在步骤2)之前制备)，从而得到所述含磁性纳米催化剂的支撑剂。所述支撑剂优选为陶粒支撑剂，陶粒支撑剂耐高温高碱，在高温高碱下的破损率较低。更优选所述陶粒支撑剂的粒度为20-40目。按照一种实施方式，所述含磁性纳米催化剂的支撑剂通过以下方法制备得到：a、将三价铁盐与二价铁盐的混合溶液与碱性水溶液接触，经水解、结晶，形成Fe3O4微粒；b、将Fe3O4微粒作为载体，在Fe3O4微粒上负载所述过渡金属，制得负载型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原位开采油页岩的方法，该方法包括：1)在油页岩分布区域的地表钻至少两口井至油页岩储层，作为加热井和生产井；2)对所述油页岩储层进行改造，使其产生裂缝，提高所述油页岩储层的孔隙度和渗透率；3)向所述油页岩储层注入含磁性纳米催化剂的支撑剂，使其均匀分布在油页岩储层的裂缝中；4)将加热器放入所述加热井中，对所述油页岩储层加热；在加热条件下，在所述磁性纳米催化剂的作用下，所述油页岩储层中的干酪根裂解成含页岩油、干馏气、固体含碳残渣和热解水的产出物；5)通过生产井将所述产出物输出地表，进行分离及收集。

【技术特征摘要】
1.一种原位开采油页岩的方法，该方法包括：1)在油页岩分布区域的地表钻至少两口井至油页岩储层，作为加热井和生产井；2)对所述油页岩储层进行改造，使其产生裂缝，提高所述油页岩储层的孔隙度和渗透率；3)向所述油页岩储层注入含磁性纳米催化剂的支撑剂，使其均匀分布在油页岩储层的裂缝中；4)将加热器放入所述加热井中，对所述油页岩储层加热；在加热条件下，在所述磁性纳米催化剂的作用下，所述油页岩储层中的干酪根裂解成含页岩油、干馏气、固体含碳残渣和热解水的产出物；5)通过生产井将所述产出物输出地表，进行分离及收集。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述磁性纳米催化剂包含磁性介质和催化剂组分，所述磁性介质为Fe3O4，所述催化剂组分为过渡金属，优选所述过渡金属为Pt、Pd和Ni中的至少一种。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述磁性纳米催化剂中，所述催化剂组分的含量为0.01-0.1重量％。4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述含磁性纳米催化剂的支撑剂通过以下方法制备得到：a、将三价铁盐和二价铁盐的混合溶液与碱性水溶液接触，经水解、结晶，形成Fe3O4微粒；b、以所述Fe3O4微粒作为载体，在Fe...

【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，郭鹏，高诚，
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