【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于富油煤开发，具体涉及一种邻层异相间接压裂与溶剂萃驱的富油煤开发新工艺。
技术介绍
1、经广泛文献及专利调研，目前富油煤的原位开发方式主要分为两类：
2、一类是外源性的注热/加热开发技术，通过微波加热、电加热、注高温水蒸气等方式，使富油煤层升温至400-600℃，促进富油煤裂解产出焦油及二氧化碳、一氧化碳、硫化氢等气体，负压抽采热解的油及气产物并进行地面分离；
3、一类是原位燃烧的地下气化技术，通过注入水蒸气、空气/氧气，点燃富油煤层进行持续燃烧，富油煤在800-1500℃的高温-特高温条件下裂解产气及产油。
4、目前富油煤原位热解所采用的微波加热、电加热、注过热水蒸气等技术，具有能耗高、地层能量不足、开采效率低等缺点；而地下燃烧气化技术，具有燃烧温度不易控制、富油煤层燃烧不可控且易坍塌导致气化终止、高温裂解气体产物污染大等缺点。因此，上述原位开发技术仍在技术探索阶段，尚未实现工业推广应用。
技术实现思路
1、本专利技术为解决上述技术问题，提供一种邻层异相间接压裂与溶剂萃驱的富油煤开发新工艺，以富油煤原位高效开发为目标，在邻层间接压裂、单井筒注入-产出、表面活性剂乳化增溶或掺稀油降粘、驱替增加地层产出能量、换热降低综合能耗、中低温裂解减少废气产出与排放等方面实现创新，实现了富油煤层的增温裂解、高效萃取及溶解、有效驱替产出与分离，提高了富油煤原位开发的开发效率及经济效益。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
3、（1）在顶底板砂岩中施工单直井和双水平井段；
4、（2）双水平井段异相同步间接压裂；
5、（3）安装增温、增压、换热、破乳分离等地面设备及井筒内注、采管路系统；
6、（4）对多种液体增温增压后注入富油煤层内；
7、（5）注入的多种液体液携带富油煤层中的焦油驱替产出采出液；
8、（6）对采出液换热降温；
9、（7）采出液破乳分离提取焦油；
10、（8）分离采出液并补充、换热增温，再加热、增压循环注入双水平井段。
11、步骤（1）具体为：由于富油煤层质软，在富油煤层中建井具有井筒易形变、裂缝难支撑的缺陷，因此采用在硬度高的富油煤层顶底板砂岩中建井，且砂岩在300～800℃条件下热稳定性更好，有利于保证井筒的长期稳定性；双水平井段包括位于富油煤层上方的上层水平井段和位于富油煤层下方的下层水平井段，上层水平井段和下层水平井段的同一端均与单直井垂直连通；
12、单直井和双水平井段的工艺参数具体如下：
13、为保证单直井容纳注液管路和产油管路，单直井在钻井时采用“双开”结构，且单直井的直径在不小于244.50mm（φ244.50mm、φ311.15mm、φ444.50mm）；上层水平井段和下层水平井段不小于118.00mm（φ118.00mm、φ215.9mm）；
14、单直井长度依据富油煤层深度而定，不超过3500m；上层水平井段和下层水平井段长度不超过600m；
15、为保证水平井段的砂岩稳定性及间接压裂效果，控制上层水平井段底部与富油煤层顶部的距离在1.5～2m，下层水平井段顶部与富油煤层底部的距离在1.5～2m；
16、由于井筒内涉及高温作业，要求单直井、水平井段均全段水泥固井，水泥采用抗高温、抗酸蚀的g级以上水泥，350℃条件下水泥凝固24小时后水泥石强度不低于25mpa，500℃条件下水泥凝固24小时后水泥石强度不低于15mpa，固井质量优质率不低于85%。
17、步骤（2）在上层水平井段和下层水平井段分别以50～80m间距施工喷砂射孔，上层水平井段仅向下喷砂射孔，下层水平井段仅向上喷砂射孔，上层的喷砂射孔与下层的喷砂射孔的位置在水平井段长度方向上依次异相间隔错开布置；喷砂射孔结束后，在上层水平井段和下层水平井段相邻最近的两个喷砂射孔段实施同步压裂，实现对两个喷砂射孔之间富油煤层的缝网贯通；
18、喷砂射孔和同步压裂的工艺参数具体如下：
19、喷砂射孔的地质选段选择测井gr值＜40api的低泥质含量砂岩井段；
20、单个喷砂射孔段长度控制在2～5m，同时根据富油煤层厚度3～20m调节，即富油煤层厚度越大、单个喷砂射孔段长度越长，喷砂射孔工艺采用连续油管水力喷砂单排射孔，射孔角度以垂直于富油煤层平面的方向；
21、先在上层水平井段向下喷砂射孔，依据间距50～80m及地质优选方法综合确定后，再对下层水平井段向上喷砂射孔，向上喷砂射孔的位置优选在上层相邻两个喷砂射孔的中间位置；
22、压裂方式采用水力压裂，压裂液体系为易破胶的胍胶体系，压裂砂采用石英砂，压裂液排量控制在1.5～4m3/min，填砂量控制在15～20m3/m，工作压力控制在地层压力的1.5～2.5倍；
23、压裂作业时，从上层水平井段、下层水平井段最末端（距离单直井最远端）的两个喷砂射孔段进行同步压裂，在监测到两侧压裂曲线出现同步压力异常变化时停止填砂，表明富油煤层实现上下部压裂缝网贯通，依次逐步对其余喷砂射孔段进行同步压裂。
24、步骤（3）中的地面设备及井筒管路系统包括焦油储罐、分离器、破乳池、换热器、增压机、増热器、注液管路和产油管路，破乳池的出口与分离器的进口连接，分离器的第一出口与焦油储罐的进口连接，分离器的第二出口与换热器的第一进口连接，换热器的第二进口与产油管路上端口连接，换热器的第一出口与破乳池的进口连接，换热器的第二出口与増热器的进口连接，増热器的出口与增压机的进口连接，增压机的出口与注液管路的上端口连接，注液管路和产油管路沿单直井的井筒竖向布置，注液管路的下端口伸入到上层水平井段端口内，注液管路下端部外圆与上层水平井段端口内圆之间设有上耐热密封桥塞，产油管路的下端口伸入到下层水平井段端口内，产油管路下端部外圆与下层水平井段端口内圆之间设有下耐热密封桥塞，耐热密封桥塞外径为φ114mm～φ210mm。
25、步骤（4）中的多种液体包括可与煤焦油互溶的表面活性剂溶液、稀油，多种液体根据富油煤的开发阶段进行交替注入；
26、步骤（4）-（8）的具体过程为：用于富油煤中焦油萃取、驱替的液体加入到破乳池内，再通过分离器后进入换热器的预热，接着进入到増热器内将液体温度提高到350～500℃，最后由增压机的增压后通过注液管路注入到上层水平井段，再由上层的喷砂射孔孔眼及其裂缝网络注入富油煤层，液体通过表面活性剂与煤基质表面油分子的“水包油”乳化与增溶作用、稀油与煤基质表面油分子相溶降粘作用，富油煤层在中低温裂解，注入的液体携带富油煤层中的焦油驱替产出形成采出液，采出液通过下层的喷砂射孔孔眼流入到下层水平井段，最后被产油管路向上抽到换热器内，采出液在换热器内对通过分离器分离出来的注入液体进行热交换，对注入液体进行预热，采出液降温后流本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种邻层异相间接压裂与溶剂萃驱的富油煤开发新工艺，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种邻层异相间接压裂与溶剂萃驱的富油煤开发新工艺，其特征在于：步骤（1）具体为：由于富油煤层质软，在富油煤层中建井具有井筒易形变、裂缝难支撑的缺陷，因此采用在硬度高的富油煤层顶底板砂岩中建井，且砂岩在300～800℃条件下热稳定性更好，有利于保证井筒的长期稳定性；双水平井段包括位于富油煤层上方的上层水平井段和位于富油煤层下方的下层水平井段，上层水平井段和下层水平井段的同一端均与单直井垂直连通；
3.根据权利要求2所述的一种邻层异相间接压裂与溶剂萃驱的富油煤开发新工艺，其特征在于：步骤（2）在上层水平井段和下层水平井段分别以50～80m间距施工喷砂射孔，上层水平井段仅向下喷砂射孔，下层水平井段仅向上喷砂射孔，上层的喷砂射孔与下层的喷砂射孔的位置在水平井段长度方向上依次异相间隔错开布置；喷砂射孔结束后，在上层水平井段和下层水平井段相邻最近的两个喷砂射孔段实施同步压裂，实现对两个喷砂射孔之间富油煤层的缝网贯通；
4.根据权利要求3所述的一种邻层异
5.根据权利要求4所述的一种邻层异相间接压裂与溶剂萃驱的富油煤开发新工艺，其特征在于：步骤（4）中的多种液体包括可与煤焦油互溶的表面活性剂溶液和/或稀油，多种液体根据富油煤的开发阶段进行交替注入；
6.根据权利要求5所述的一种邻层异相间接压裂与溶剂萃驱的富油煤开发新工艺，其特征在于：步骤（4）中多功液体及增温增压的性能参数具体为：表面活性剂溶液的界面张力要求≤5×10-3mN/m、洗油能力＞40%，稀油粘度要求≤10mPa·s（350℃条件下）；在500℃、8MPa实验室条件下，注入的液体仍为液体状态，且气化率≤10%；增压机作业压力的调整，应根据总液量产出速率控制，要求每米射孔段的液量产出速率控制在2～3L/min，最高井口泵入压力为富油煤层压力的0.3倍；增温方式采用光热、燃料加热或其他加热方式，优先利用光热集热熔盐塔所获取的400～600℃的熔盐流体，将热量换热给注入液使其提温至350～500℃；增压机对注入液体的增压根据产出液量进行注采压差调节，注采压差要保证产出液量在地面设备设计处理能力范围内，增压可提高地层能量，促进采出液运移产出。
7.根据权利要求6所述的一种邻层异相间接压裂与溶剂萃驱的富油煤开发新工艺，其特征在于：步骤（5）的工艺参数具体为：为保证富油煤裂解效果及焦油采收率，在焦油采收率≤15%时，应选择稀油或其他有机溶剂液体；在焦油采收率＞15%时，应选择洗油效率高的表面活性剂溶液进行焦油乳化萃取；注入液采取长期稳定注入、交替驱替两种方式进行，开发前期应以长期稳定注入方式为主，开发后期可采用交替驱替方式进行。
8.根据权利要求7所述的一种邻层异相间接压裂与溶剂萃驱的富油煤开发新工艺，其特征在于：步骤（6）的工艺参数具体为：换热器采用适用于液体换热效率高的间壁式换热器，如沉浸蛇管式换热器，要求换热效率≥75%、换热后的采出液温度＜60℃。
9.根据权利要求8所述的一种邻层异相间接压裂与溶剂萃驱的富油煤开发新工艺，其特征在于：步骤（7）中的采出液若为表面活性剂乳化溶液，通过添加破乳剂进行破乳、焦油析出，将上层焦油、下层表面活性剂溶液进行分离；采出液若为稀油混合液，通过降温冷却方式，实现稀油在上、焦油在下，进而实现稀油与焦油的分离；
10.根据权利要求9所述的一种邻层异相间接压裂与溶剂萃驱的富油煤开发新工艺，其特征在于：步骤（8）的具体过程为：将分离完的表面活性剂溶液或稀油，在补充表面活性剂或稀油后，输入换热器进行增温，同时再经过增热器增温至350～500℃、增压机增压至系统运行注入压力后，再次循环注入井内。
...【技术特征摘要】
1.一种邻层异相间接压裂与溶剂萃驱的富油煤开发新工艺，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种邻层异相间接压裂与溶剂萃驱的富油煤开发新工艺，其特征在于：步骤（1）具体为：由于富油煤层质软，在富油煤层中建井具有井筒易形变、裂缝难支撑的缺陷，因此采用在硬度高的富油煤层顶底板砂岩中建井，且砂岩在300～800℃条件下热稳定性更好，有利于保证井筒的长期稳定性；双水平井段包括位于富油煤层上方的上层水平井段和位于富油煤层下方的下层水平井段，上层水平井段和下层水平井段的同一端均与单直井垂直连通；
3.根据权利要求2所述的一种邻层异相间接压裂与溶剂萃驱的富油煤开发新工艺，其特征在于：步骤（2）在上层水平井段和下层水平井段分别以50～80m间距施工喷砂射孔，上层水平井段仅向下喷砂射孔，下层水平井段仅向上喷砂射孔，上层的喷砂射孔与下层的喷砂射孔的位置在水平井段长度方向上依次异相间隔错开布置；喷砂射孔结束后，在上层水平井段和下层水平井段相邻最近的两个喷砂射孔段实施同步压裂，实现对两个喷砂射孔之间富油煤层的缝网贯通；
4.根据权利要求3所述的一种邻层异相间接压裂与溶剂萃驱的富油煤开发新工艺，其特征在于：步骤（3）中的地面设备及井筒管路系统包括焦油储罐、分离器、破乳池、换热器、增压机、増热器、注液管路和产油管路，破乳池的出口与分离器的进口连接，分离器的第一出口与焦油储罐的进口连接，分离器的第二出口与换热器的第一进口连接，换热器的第二进口与产油管路上端口连接，换热器的第一出口与破乳池的进口连接，换热器的第二出口与増热器的进口连接，増热器的出口与增压机的进口连接，增压机的出口与注液管路的上端口连接，注液管路和产油管路沿单直井的井筒竖向布置，注液管路的下端口伸入到上层水平井段端口内，注液管路下端部外圆与上层水平井段端口内圆之间设有上耐热密封桥塞，产油管路的下端口伸入到下层水平井段端口内，产油管路下端部外圆与下层水平井段端口内圆之间设有下耐热密封桥塞，耐热密封桥塞外径为φ114mm～φ210mm。
5.根据权利要求4所述的一种邻层异相间接压裂与溶剂萃驱的富油煤开发新工艺，其特征在于：步骤（4）中的多种液体包括可与煤焦油互溶的表面活性剂溶液和/或稀油，多种液体根据富油煤的开发阶段进行交替注入；
6.根据权利要求5所...
【专利技术属性】
技术研发人员：王刚，姚光庆，王国昌，杨曙光，伏海蛟，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：
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