[发明专利]一种油页岩油气资源原位开采方法

说明书

技术领域：

本发明一种油页岩油气资源原位开采方法，属于地下矿产资源开采技术领域，是一种综合利用水力压裂、金刚砂支撑、过热蒸汽热解等技术，对地下油页岩中的油气进行高效、绿色、节能开采的方法。

技术背景：

油页岩是在矿物机体中含有固体可燃有机质（油、气）的沉积岩，我国油页岩资源非常丰富，据统计1000m以内油页岩资源量为7199亿吨，按含油率6％计算，页岩油资源量为432亿吨，对油页岩油气资源的高效开采将极大缓解我国目前油气资源紧缺局面。

国内外对油页岩油气资源开采的主要方法有：露天开采高温炉干馏法与地下原位加热热解法两大类。其中，露天开采高温炉干馏法，主要开采埋深较浅的油页岩油气资源，其开采技术类似于煤矿或金属矿露天开采，将从矿层中剥离的油页岩矿块，运送至干馏厂经过一定处理后，通过高温热解提炼其中油气。而地下原位加热热解法，不同于露天开采高温炉干馏法，它是通过对地下矿体原位加热，实现油页岩油气资源的地下热解开采，由于不破坏地表、不污染环境，是一种更加绿色、有着广阔应用前景的开采方法。

目前，对油页岩油气地下原位加热的方法主要有：传导加热法、对流加热法和辐射加热法三大类。传导加热法的代表主要有壳牌ICP（In-situ Conversion Process）方法与埃克森美孚电压裂工艺，这两种方法都是利用电或者天然气进行加热开采油气；对流加热法的代表主要有Petro Probe公司的空气加热方法与太原理工大学的高温烃类气体对流加热法，这些方法均利用注入高温气体为油页岩层中油气的热解提供能量；辐射加热法的代表主要有美国伊利诺理工大学提出的射频加热法与Raytheon公司的RF／CF技术，该方法是利用无线射频来加热油页岩。

综合分析比较几种原位加热方法，可以发现：传导加热技术比较成熟，加热容易控制，但速度较慢，容易造成大量热量损失，成本较高，且由于油页岩的热膨胀，致使部分裂缝闭合，降低了油页岩的渗透性，而产生的油气压力较低，导致油气回收率较低；射频加热法穿透力强，加热速度较快，但成本较高，技术难度较大。相比较而言，对流加热法对油页岩加热速度较快，但由于容易形成流体的短路，使得热流不与油页岩换热就排出地层。由于油页岩地层的低渗透性，为了干馏气体顺利导出，应对油页岩地层进行压裂，增加其孔隙度和渗透率；同时，要保证这一孔隙度和渗透率，必需长期施加较高的注入流体压力，这对注入设备及地层管道均提出了较高的质量要求。

实验室研究发现，在无约束应力状态下高温热破裂会产生大量贯通的水平裂缝，这与油页岩的沉积地质作用过程密切相关。大部分油页岩均有沉积地质作用的过程，因此，油页岩矿床水平层理特别发育是油页岩矿层的基本特征。在油页岩储层油气资源开采过程中，提高油页岩层的热解面积有利于提高油气产出率，而提高油页岩矿层的渗透性，有利于提高产出油气的采出率。由此可见，提高油页岩矿层的热解面积与渗透性是对地下油页岩矿层中油气实现高效、绿色开采的核心与关键。

发明内容：

本发明一种油页岩油气资源原位开采方法的目的在于，克服上述现有技术中对流加热法的缺点与不足，根据实验研究发现的油页岩层地质特征，公开一种能够充分利用该地质特征，进行油页岩油气资源的高效、绿色、节能开采的方法。

本发明一种油页岩油气资源原位开采方法，其特征在于是在地下油页岩矿层厚度范围内，采用群井水压致裂技术对油页岩矿层进行分段压裂连通，为保持压裂裂缝的张开度与渗透性，在分段压裂连通过程中，在压裂液中按比例加入mm级金刚砂类支撑剂支撑裂缝；待整个油页岩矿层分段压裂连通全部完成后，将高温过热蒸汽以大排量中低压方式注入压裂油页岩矿层，并通过间歇式启闭生产井，实现加热区域油页岩充分热解，提高油气生产效率。

其具体实施的步骤为：

（1）在选定油页岩开采区域地面进行钻井布置，井组的布置方式呈田字式或带心环形式，一般4至5口井为一组；

（2）在选定井组井点位置，从地面实施钻孔至油页岩矿层下部位置，井底一般距矿层底部5～8m；

（3）一组井全部钻井完成后，对油页岩矿层在厚度方向上实施分段压裂，分段高度一般3～5m，分段压裂顺序为由下至上；

（4）在每一分段实施压裂时，选择田字式或带心环形式的中心井为压裂井，其余井为目标井，进行水力压裂连通；

（5）在每一分段压裂连通过程中，根据压裂面积大小，按30～50%比例注入mm级金刚砂，进行裂缝支撑；