微波加热地下油页岩开采油气的方法及其模拟实验系统技术方案

本发明专利技术实施例提供了一种微波加热地下油页岩开采油气的方法及其模拟实验系统，该方法包括：对地下油页岩矿层进行水平造缝和垂直造缝，分别生成横向裂缝和纵向裂缝，在生成的纵向裂缝中注入微波强吸收介质；对所述油页岩矿层和所述微波强吸收介质进行直接微波辐射加热，并使得温度升高的微波强吸收介质传导加热所述油页岩矿层，以及使得生成的油气通过所述横向裂缝导出。本发明专利技术实施例的方法利用微波加热，并通过对油页岩矿层进行造缝，填充入微波强吸收介质，故能有效提高微波吸收效率，使油页岩矿层升温迅速，提高油页岩的油气开采效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及原位油页岩开采，特别涉及一种微波加热地下油页岩开采油气的方法及其模拟实验系统。
技术介绍
油页岩是一种低渗透性岩石，主要由矿物质和干酪根组成，干酪根是石油和天然气的地质前体。中国油页岩资源丰富，埋深在0-500m之间的资源约为2500亿吨，500-1000m 之间的油页岩资源为2500亿吨。埋深小于300m的油页岩资源可以通过露天开采，运至干馏厂提炼出页岩油；埋深大于300m的油页岩只要通过对油页岩矿层加热转化为页岩油，然后利用生产井导至地面。后者技术目前尚处于研发阶段，尚未进入工业化生产。目前，国际上油页岩就地干馏开采方法很多。根据热量传递的方式可以将加热方式分为直接传导加热、对流加热、辐射加热。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题就地干馏开采方法方法一，直接传导加热，如壳牌公司“传导加热地下油页岩以赋予其渗透性并随后采油”，直接利用电加热棒对油页岩层进行传导加热，由于油页岩的热传导系数低，存在传热速率慢的问题。就地干馏开采方法方法二，对流加热和热传导加热，如EGL公司提出利用闭合的平行的水平井进行加热油页岩矿层，利用一系列的垂直井进行采集生成的油气。其过程是利用对流加热方式加热水平井筒，再利用高温井筒以热传导方式加热油页岩矿层，该方法存在的缺点与壳牌公司电加热棒加热方式一样，由于油页岩的热传导系数低，存在传热速率慢的问题。就地干馏开采方法方法三，辐射加热，如美国雷神公司提出利用微波加热油页岩矿层，由于油页岩是一种微波弱吸收介质，同样存在油页岩温度升温速率慢的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种微波加热地下油页岩开采油气的方法及其模拟实验系统，以加速油页岩的加热过程和降低加热成本。一方面，本专利技术实施例提供了一种微波加热地下油页岩开采油气的方法，包括对地下油页岩矿层进行水平造缝和垂直造缝，分别生成横向裂缝和纵向裂缝，在生成的纵向裂缝中注入微波强吸收介质；对所述油页岩矿层和所述微波强吸收介质进行直接微波辐射加热，并使得温度升高的微波强吸收介质传导加热所述油页岩矿层，以及使得生成的油气通过所述横向裂缝导出。另一方面，本专利技术实施例提供了一种微波加热地下油页岩开采油气的模拟实验系统，包括微波加热系统，用于利用微波加热油页岩发及导出所述油页岩的热解产物，所述油页岩包括填充有微波强吸收介质的纵向裂缝；收集测量系统，用于进行所述油页岩的热解产物的冷凝、收集和测量；计算机处理系统，用于执行温度检测和分析采集的数据；功率控制系统，用于控制微波产生的功率；其中，所述功率控制系统、所述收集测量系统和所述计算机处理系统分别与所述微波加热系统相连。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是本专利技术实施例提供的一种微波加热地下油页岩开采油气的方法及应用上述方法的模拟实验系统，通过微波加热油页岩和吸收介质，温度迅速升高后的微波强吸收介质，又以热传导方式加热油页岩，所以反应系统中是以热辐射和热传导两种方式相结合加热油页岩，利用该实验系统可以开展不同微波功率条件下，不同地区油页岩微波开采的热传导规律和页岩油采收率等情况，为不同地区微波加热原位开采油页岩工艺提供参数和开发思路。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例1的微波加地下热油页岩开采油气方法的整体流程图；图2A是本专利技术实施例1的微波加热油页岩开采油气方法的应用原理图；图2B是本专利技术实施例1的微波加热油页岩开采油气方法的具体流程图；图3是本专利技术实施例2的模拟实验系统的整体结构示意图；图4是本专利技术实施例2中微波加热系统、收集测量系统的结构示意图；图5是本专利技术实施例2的图4中沿A-A’线的旋转剖视图。附图标号1微波发生器，2微波导入管，3波导管，4微波发射孔，5纵向裂缝，6反应釜体，7保温层，8、9、10、11温度检测器，12上封头，13上油气出口，14上油气导出管，15压力传感器， 16压力数显仪表，17上套管式冷凝器，18气液分离器，19,25液体收集罐，20,26电子天平， 21气体质量流量计，22下出油口，23下油气导出管，24，下套管式冷凝器，27工作台，观盖子，29,30,31,32温度检测器，33采油井，34横向裂缝，35油页岩矿层，36加热井。具体实施例方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供的微波加热地下油页岩开采油气的方法及其模拟实验系统是: 1.利用微波辐射加热地下油页岩矿层，2.利用微波辐射加热微波强吸收介质，微波强吸收介质传导加热地下油页岩矿层，两种加热方式共同使油页岩中的干酪根热解产生油气，然后将油气开采出来的方法。本专利技术实施例的构思主要源于微波技术，微波对物质具有介电热效应是通过离子迁移和极性分子的旋转使分子运动而实现的，即极性分子相对静态瞬间转变为动态，通过分子偶极以数十亿的高速旋转产生热效应。由于此瞬间变态是从被作用物质内部进行，故常称为内加热。由于油页岩是热的不良导体，利用直接传导加热和对流加热速度十分缓慢。 通过本专利技术实施例的上述两种加热方式共同热解干酪根，生成油气，并通过压裂制造的横向裂缝导至采油井排至地面，有利于加速油页岩的加热过程和降低加热成本。实施例1 图1为本专利技术实施例1的一种微波加地下热油页岩开采油气的方法的整体流程图。如图1所示，该方法包括100、对地下油页岩矿层进行水平造缝和垂直造缝，分别生成横向裂缝和纵向裂缝，在生成的纵向裂缝中注入微波强吸收介质；110、对所述油页岩矿层和所述微波强吸收介质进行直接微波辐射加热，并使得温度升高的微波强吸收介质传导加热所述油页岩矿层，以及使得生成的油气通过所述横向裂缝导出。以下进行详细说明，请结合参阅图2A和图2B，其中，图2A是本专利技术实施例1的微波加热油页岩开采油气方法的应用原理图；图2B是本专利技术实施例1的微波加热油页岩开采油气方法的具体流程图；图1所示方法具体可以包括如下步骤步骤200，对油页岩矿层进行水平和垂直造缝，具体地，本专利技术实施例利用原油开采中的压裂技术对油页岩层制造多条横向裂缝34，以提高油页岩矿层的渗透率；在加热井 36和采油井33之间的位置采用水力压裂技术制造例如两条纵向裂缝5，用来填充微波强吸收介质，该微波强吸收介质包括油页岩半焦、石墨和人工合成微波吸收介质等物质。步骤210，微波发生器(图中未绘示)产生的微波通过微波导入管(图中未绘示)、 波导管3和微波发射孔4发射到油页岩矿层35中，油页岩矿层35会以两种加热方式被加热①是微波发生器产生的微波以热辐射的方式加热油页岩矿层35 ；②是微波发生器产生的微波以热辐射的方式加热纵向裂缝5中的微波强吸收介质，温度升高后的微波强吸收介质又以热传导方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种微波加热地下油页岩开采油气的方法，其特征在于，所述方法包括：对地下油页岩矿层进行水平造缝和垂直造缝，分别生成横向裂缝和纵向裂缝，在生成的纵向裂缝中注入微波强吸收介质；对所述油页岩矿层和所述微波强吸收介质进行直接微波辐射加热，并使得温度升高的微波强吸收介质传导加热所述油页岩矿层，以及使得生成的油气通过所述横向裂缝导出。

【技术特征摘要】
1.一种微波加热地下油页岩开采油气的方法，其特征在于，所述方法包括对地下油页岩矿层进行水平造缝和垂直造缝，分别生成横向裂缝和纵向裂缝，在生成的纵向裂缝中注入微波强吸收介质；对所述油页岩矿层和所述微波强吸收介质进行直接微波辐射加热，并使得温度升高的微波强吸收介质传导加热所述油页岩矿层，以及使得生成的油气通过所述横向裂缝导出。2.根据权利要求1所述的微波加热地下油页岩开采油气的方法，其特征在于，所述对地下油页岩矿层进行水平造缝和垂直造缝，分别生成横向裂缝和纵向裂缝，在生成的纵向裂缝中注入微波强吸收介质，包括在地下的油页岩矿层中生成多条水平方向的横向裂缝；钻加热井和采油井，在所述加热井和所述采油井之间，纵向压裂所述油页岩矿层以生成至少一条纵向裂缝，将微波强吸收介质注入所述纵向裂缝中；所述对所述油页岩矿层和所述微波强吸收介质进行直接微波辐射加热，并使得温度升高的微波强吸收介质传导加热油页岩矿层，以及使得生成的油气通过所述横向裂缝导出， 包括利用微波加热所述油页岩矿层和所述微波强吸收介质，使得所述微波强吸收介质温度升高后以热传导方式加热周围的油页岩矿层，热解干酪根，生成油气，所述油气通过所述横向裂缝导出至所述采油井并排出至地面。3.根据权利要求2所述的微波加热地下油页岩开采油气的方法，其特征在于，所述利用微波加热所述油页岩矿层和所述微波强吸收介质，包括利用微波发生器产生的微波以热辐射的方式加热所述油页岩矿层；以及， 利用微波发生器产生的微波以热辐射的方式加热所述微波强吸收介质，使得温度升高后的微波强吸收介质又以热传导方式加热周围的油页岩矿层。4.根据权利要求1-3中任一项所述的微波加热地下油页岩开采油气的方法，其特征在于，所述微波强吸收介质包括油页岩半焦、石墨或者人工合成微波吸收介质。5.一种微波加热地下油页岩开采油气的模拟实验系统，其特征在于，所述模拟实验系统包括微波加热系统，用于利用微波加热油页岩和导出所述油页岩的热解产物，所述油页岩包括填充有微波强吸收介质的纵向裂缝；收集测量系统，用于进行所述油页岩的热解产物的冷凝、收集和测量； 计算机处理系统，用于执行油页岩温度检测和分析采集的数据； 功率控制系统，用于控制微波产生的功率；其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：方朝合，李小龙，郑德温，葛稚新，王红岩，王盛鹏，崔思华，姚建军，王义凤，薛华庆，刘人和，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11