【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于富油煤开发，具体涉及一种富油煤层焦油循环式萃取-驱替系统。
技术介绍
1、目前，我国能源结构以化石能源为主、可再生能源为辅，同时化石能源是我国工业领域重要的燃料和大宗化工原料。由于“富煤、贫油、少气”的资源禀赋，我国化石能源资源中煤占94%、石油占2.5%、天然气占3.5%，煤是我国资源最丰富的化石能源。
2、近年来，我国西北地区发现大量的低煤阶富油煤资源，即煤炭中焦油产率超过7%，按照《矿产资源工业要求手册(2014年修订版)》中焦油产率分级标准，分为富油煤( 7%＜tar,d≤12%)、高油煤(tar,d＞12%)。新疆吐哈盆地的低阶富油煤油产率介于8%-15%，我国正在广泛开发的页岩油、致密油的含油率一般为5%-12%，富油煤的含油率与之相似甚至略高。
3、西北地区富油煤资源量约5500亿吨，潜在焦油资源量超过550亿吨，约为我国石油资源量740亿吨的74%。因此，富油煤已成为重要的煤基油气资源，可作为非常规石油资源进行开发，原位开采技术潜力巨大。但是，由于煤（固态）与油（液态）两种有机质具有天然吸附性，导致富油煤中的焦油通过原位采出技术难度大。
4、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：
5、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；
6、一类是原位燃烧的地下气化
7、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，提供一种富油煤层焦油循环式萃取-驱替系统，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、化学或物理高效萃取、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：一种富油煤层焦油循环式萃取-驱替系统，包括单直井、上层水平井段、下层水平井段和循环式注液萃取-驱替焦油装置，单直井垂直设置，单直井穿过富油煤层且下端位于富油煤层下方，上层水平井段位于富油煤层上方，下层水平井段位于富油煤层下方，上层水平井段和下层水平井段平行且上下对应设置，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；循环式注液萃取-驱替焦油装置的出液口通过注液管路与上层水平井段连通，循环式注液萃取-驱替焦油装置的进液口通过产油管路与下层水平井段连通。
3、上层水平井段底部通过沿长度方向施工的若干个上喷砂射孔孔眼与富油煤层顶部贯通，下层水平井段顶部通过沿长度方向施工的若干个下喷砂射孔孔眼与富油煤层底部贯通；上喷砂射孔孔眼与下喷砂射孔孔眼的位置在水平井段长度方向上依次异相间隔错开布置。
4、循环式注液萃取-驱替焦油装置包括焦油储罐、分离器、破乳池、换热器、增压机和増热器，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。
5、单直井的直径在不小于244.50mm；上层水平井段和下层水平井段直径不小于118.00mm，上耐热密封桥塞和下耐热密封桥塞的外径为φ114mm～φ210mm。
6、循环式注液萃取-驱替焦油装置的具体工作过程为：注入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，采出液降温后流入破乳池，接着经过分离器的分离，焦油和注入的液体分离，焦油流入焦油储罐内存储，向分离出的注入液体内补充加入新的注入液体，然后流入换热器内进行预热，预热后的液体经过増热器的加热，再经过增压机的增压，通过注液管路再次循环注入到上层水平井段，采出液经过产油管路向上抽到换热器内，从而采出液和注入的液体持续不断地进行循环，将富油煤层内的焦油经化学或物理萃取、驱替采出。
7、注入的液体包括可与煤焦油互溶的表面活性剂溶液和/或稀油。
8、采用上述技术方案，与现有技术的方式相比， 本专利技术克服了目前富油煤常规原位热解所采用的微波加热、电加热、注过热水蒸气、地下燃烧气化等技术存在的能耗高、开采效率低、控制难度大、高温裂解气体产物污染大等缺陷，具有以下优势：
9、（1）开采效率高：由于富油煤中固态煤基质与液态焦油分子均为有机质，具有吸附特性，常规单纯加热方式难以实现油分子与煤基质的分离，导致煤裂解产生的焦油难以顺利采出，而本技术利用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，能够将焦油从煤基质表面通过化学萃取及物理溶解方式剥离，并通过增压驱替方式顺利产出，开采效率高；
10、（2）开发稳定性好、技术可控：本技术采用富油煤层顶底板砂岩的异相同步间接压裂对富油煤层进行缝网贯通，水平井段及人工主裂缝建立在脆性砂岩中更稳定，富油煤层在上、下井筒的异相同步压裂下形成复杂缝网，能够实现长期、稳定的开采过程，避免了地下燃烧气化、电加热等技术容易发生富油煤层燃烧及坍塌情况所导致的开采通道封堵、开发停止的问题；
11、（3）废气产物污染少：由于富油煤在中低温（300～600℃）主要裂解产油、中高温（≥600℃）主要产气的特征，本专利技术采用控温在350～500℃的中低温度段进行开发本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种富油煤层焦油循环式萃取-驱替系统，其特征在于：包括单直井、上层水平井段、下层水平井段和循环式注液萃取-驱替焦油装置，单直井垂直设置，单直井穿过富油煤层且下端位于富油煤层下方，上层水平井段位于富油煤层上方，下层水平井段位于富油煤层下方，上层水平井段和下层水平井段平行且上下对应设置，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；循环式注液萃取-驱替焦油装置的出液口通过注液管路与上层水平井段连通，循环式注液萃取-驱替焦油装置的进液口通过产油管路与下层水平井段连通。
2.根据权利要求1所述的一种富油煤层焦油循环式萃取-驱替系统，其特征在于：上层水平井段底部通过沿长度方向施工的若干个上喷砂射孔孔眼与富油煤层顶部贯通，下层水平井段顶部通过沿长度方向施工的若干个下喷砂射孔孔眼与富油煤层底部贯通；上喷砂射孔孔眼与下喷砂射孔孔眼的位置在水平井段长度方向上依次异相间隔错开布置。
3.根据权利要求1或2所述的一种富油煤层焦油循环式萃取-驱替系统，其特征在于：循环式注液萃取-驱替焦油装置包括焦油储罐、分离器、破乳池、换热器、增压机和増热器，破乳池的出口与分离器的进
4.根据权利要求3所述的一种富油煤层焦油循环式萃取-驱替系统，其特征在于：单直井的直径在不小于244.50mm；上层水平井段和下层水平井段直径不小于118.00mm，上耐热密封桥塞和下耐热密封桥塞的外径为φ114mm～φ210mm。
5.根据权利要求3所述的一种富油煤层焦油循环式萃取-驱替系统，其特征在于：循环式注液萃取-驱替焦油装置的具体工作过程为：注入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，采出液降温后流入破乳池，接着经过分离器的分离，焦油和注入的液体分离，焦油流入焦油储罐内存储，向分离出的注入液体内补充加入新的注入液体，然后流入换热器内进行预热，预热后的液体经过増热器的加热，再经过增压机的增压，通过注液管路再次循环注入到上层水平井段，采出液经过产油管路向上抽到换热器内，从而采出液和注入的液体持续不断地进行循环，将富油煤层内的焦油经化学或物理萃取、驱替采出。
6.根据权利要求5所述的一种富油煤层焦油循环式萃取-驱替系统，其特征在于：注入的液体包括可与煤焦油互溶的表面活性剂溶液和/或稀油。
...【技术特征摘要】
1.一种富油煤层焦油循环式萃取-驱替系统，其特征在于：包括单直井、上层水平井段、下层水平井段和循环式注液萃取-驱替焦油装置，单直井垂直设置，单直井穿过富油煤层且下端位于富油煤层下方，上层水平井段位于富油煤层上方，下层水平井段位于富油煤层下方，上层水平井段和下层水平井段平行且上下对应设置，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；循环式注液萃取-驱替焦油装置的出液口通过注液管路与上层水平井段连通，循环式注液萃取-驱替焦油装置的进液口通过产油管路与下层水平井段连通。
2.根据权利要求1所述的一种富油煤层焦油循环式萃取-驱替系统，其特征在于：上层水平井段底部通过沿长度方向施工的若干个上喷砂射孔孔眼与富油煤层顶部贯通，下层水平井段顶部通过沿长度方向施工的若干个下喷砂射孔孔眼与富油煤层底部贯通；上喷砂射孔孔眼与下喷砂射孔孔眼的位置在水平井段长度方向上依次异相间隔错开布置。
3.根据权利要求1或2所述的一种富油煤层焦油循环式萃取-驱替系统，其特征在于：循环式注液萃取-驱替焦油装置包括焦油储罐、分离器、破乳池、换热器、增压机和増热器，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...
【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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