[发明专利]一种地下原位提取油页岩中烃类化合物的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种油页岩中有机化合物的提取，具体说是利用近临界水作为介质进行页岩油的地下原位裂解，提取低渗透油页岩中有机化合物的技术。

技术背景：

油页岩又称油母页岩，是一种含有有机质的沉积岩，一般属于高矿物质的腐泥煤，为低热值固体化石燃料。油页岩作为一种非常规能源，储量巨大，发展前景广阔。随着世界经济的迅速发展，石油资源日益减少，油页岩作为一种重要的石油补充和替代能源，已经引起了全世界的关注。油页岩中的有机质分为两类：油母和沥青。油母不溶于一般有机溶剂，沥青可溶于有机溶剂。油母组成以碳、氢为主，并含有氧、氮、硫等元素的复杂化合物。目前油页岩中页岩油的提取主要是地上干馏法，需要将油页岩矿产剥离地表开采，运输、加工和提炼。地上干馏法不仅产生过程多环节，破坏了自然生态，而且在油页岩和半焦混合燃烧过程中污染物和粉尘的排放以及产生的废渣灰对周边环境影响极大。为了克服地上干馏法提取页岩油存在的问题，地下原位转化(In-situ conversion process)(ICP)技术无疑是最理想的提取页岩油的方法。ICP技术已经在荷兰、美国、俄罗斯和加拿大等各国展开了应用研究，其中荷兰壳牌石油公司开发的油页岩ICP技术是世界最早的一种地下干馏技术，通过直接给地下油页岩层加热，使其在地下进行裂解，生成油气，最后通过生产井把油气开采出来。环境污染小，不占用土地，对生态环境破坏程度小。随后有多种加热方式被讨论，但都是基于地下干馏的方法。

壳牌公司1987年申请了“传导加热地下油页岩以赋予其渗透性并随后采油”专利(CN87100890)。与本申请相关的是“加热油页岩并从而使其膨胀，然后注入流体，以水压裂膨胀的油页岩。水仅仅是作为水压裂的物质。

M.Pats的美国专利第3,515,213号，以概述的形式描述了用现场油页岩熟化的方法。虽然也提出了热蒸汽循环的方式，但是其中蒸汽是温度为315℃的“挥发性油页岩烃”或占主要部分的芳香烃。

美国艾克森美孚上游公司2004年申请了“从不可渗透的油页岩中采收碳氢化合物”(专利号CN 18975168A)专利，也是采用循环流体加热的方式，其中所注入流体为烃类或水或饱和水蒸汽。没有专门阐述流体水的作用，也没有提到近临界水的概念。

凯文.夏利夫提出了油页岩现场提取用的设备、系统和方法的专利(专利号CN 101292011A)，加热的流体为烷烃，一氧化碳，氢气，氖气，氦气，氮气等气体。

目前以近临界水作为热传导介质和溶剂，进行地下原位提取油页岩中的有机化合物还没有人提出。

由于油页岩热传导系数小，目前的ICP技术还存在热量损耗大，地下干馏加热的时间较长，按照专利CN 1875168A所述，干酪根裂解20％需要4-5年，裂解60-70％需要10年时间，耗能多，成本高，还存在加热中流体不容易控制等问题。

加热井、生产井、监测井的布局、岩石压裂纹的产生和加热方式在许多的专利中有阐述，也都大相径庭。

热流体的循环有不同方式，CN 18975168A公开了“采用双管套单井循环，”CN1676870A公开了“采用流体对流加热和交替加热”。

发明内容：

本发明的目的就是针对上述现有技术的不足，提供一种地下原位提取油页岩中烃类化合物的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种地下原位提取油页岩中烃类化合物的方法，其特征在于，包括以下顺序和步骤：

a、在圈定的提取油页岩中烃类化合物工作区域内至少布置两个以上工作井和一个以上生产井；

b、钻井进入油页岩矿层后，通过定向钻井连通工作井之间的底部；

c、采用定向爆破方式使油页岩向下堆积，产生规则和不规则的裂隙；

d、向工作井内注入水和惰性气体或温度为350-450℃的水蒸汽，当潜水面达到油页岩层顶板时停止注入；

e、封闭工作井和生产井，加热至油页岩层内形成300-350℃，5-10MPa近临界水的微环境，保持岩层内温度和压力3-5小时；

f、在循环的近临界水的作用下油页岩中的页岩油被裂解成不同链长的有机化合物，形成油水混合物；

g、油水混合物经生产井提升到地面，经油水分离系统将水分离后获得烃类化合物。

h、经油水分离系统分离后的水经过灭菌处理直接排回到地下，以保持地下水的平衡，或用于生产过热蒸汽用于下一个井区的加热。

本发明的目的还可以通过以下技术方案实现：