[发明专利]一种油页岩地下原位加热的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种油页岩的开采技术，特别涉及一种油页岩地下原位加热的方法，该方法可以从油页岩中原位获得页岩油和气体燃料即可燃气体,也可从煤中原位获得可燃气体。

背景技术

目前，已知的煤或油页岩地下气化的方法是：钻井、贯通、点燃、鼓风和抽出产品气体。该方法的缺点是获得的可燃气体热值较低。这是由于有机物在地下气化区域燃烧时会产生大量稳流气体混入可燃气体中。该方法在俄罗斯NO.2385412号专利中公开了，分类号是：МПК E21MB43/295。

另一已知的方法是：钻至少一口井，深度贯穿矿层作业区间；制造至少一条贯穿钻井的裂缝，向其中填入导电材料，插入两个电极，使电极与导电材料接触，向电极通电，使得裂缝中的电流一部分或完全沿着导电材料行进，从而通过导电材料的电阻放热作用，释放出足够的热量实现矿藏中固定有机质的热解。该方法存在的缺点是工艺复杂，施工强度大，而且导电材料可能具有毒性，污染环境和地下水。该方法在俄罗斯NO.2349745号专利中公开了，分类号是：МПК E21B43/24。

壳牌的电加热技术，简称ICP技术，壳牌公司的Mahogany研究工程一直致力于革新壳牌原位转化工艺，并于1987年1月17日申请专利“加热油页岩的采油方法”，申请号87100890，公开号CN87100890A。其原理是在加热井中插入电加热器，一般加热距地表300～600 m深度的油页岩。岩层被缓慢地加热到400～500℃，将油页岩中的干酪根转变为原油和天然气，再运用传统的采油方法将生成物（原油和天然气）抽汲到地面。

比起传统的地面干馏处理，缓慢的、较低温度的原位加热生成的碳排放明显较低。壳牌ICP 处理法生成大约1/3 的天然气和2/3 的轻质原油。生成的天然气用来发电或者销售。壳牌公司已经证实ICP处理法每生产1桶原油当量的产品需要用水少于3桶 。

埃克森美孚于2008年3月7日申请了专利“用于原位地层加热的电阻加热器”，申请号200880009037.3，公开号为CN10163655A。该技术通过水力压裂油页岩，向裂缝中注入一种导电材料， 形成加热部分，利用介质电阻原位加热油页岩。原理是运用水平井中生成的垂直裂缝，填充导电介质得到一个导电区，该导电区将页岩油加热到热解温度，生成可以用传统采油技术采出的原油和天然气。

埃克森美孚于2007年10月10日申请了专利“使用水力压裂生产井、通过原位加热增强页岩油生产”，申请号200780046031.9，公开号为CN101558216A。压裂技术被早期的埃克森美孚公司视为30多个备选技术中最有吸引力的技术，加热体平面热源中的线性热传导可能是进入富集矿石层并将其转化为原油和天然气的最有效方法。根据埃克森美孚公司的经验，平面加热器较井孔加热器需要的加热井更少，且占地面积更小。埃克森的原位技术可能也需要采取策略以阻止地层水侵入，并保护地层水免受生成的碳水化合物和其他组分的污染。但需要大量的电能用以加热。

辐射加热技术：Raytheon公司的RF/CF 技术。

这种原位技术使用射频及注入超临界二氧化碳来加热油页岩到裂解温度，从而将液体和气体驱入生产井中。在地面，二氧化碳流体被分离并重新回注到注入井中，同时油和气被炼制成汽油、燃料油及其他产品。相比其他原位方法需要加热多年才能生产出油气，这种提取技术可以在仅仅几个月内就生产出油气。该技术可调节加到目的层的热能，以生成各种各样需要的产品。如同壳牌ICP处理工艺，RF/CF技术需要大量的电能以生成射频能。根据Raytheon公司的经验，用这种技术每消耗1桶原油的能量可以采出4～5桶的原油当量。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效、环保的油页岩地下原位加热的方法，本发明是对俄罗斯NO.2349745号专利的改进。本发明通过在矿层中形成高电能击穿形成的等离子体通道，再对该通道进行通电流加热，实现有机碳的裂解和气化，可有效降低施工难度和费用，而且该方法不污染地下水，环保无毒。

本发明之方法是：从地表向下钻井，钻井深度达地下油页岩矿层的作业区间内，至少钻两口井，在井中放入电极，首先向电极通入足以导致局部放电的高压电，油页岩矿层中形成电能击穿等离子体通道，两个电极区域的电阻降低后，再通过两个电极向油页岩矿层中的高电能击穿形成的等离子体通道通入电流，通过该等离子体通道的电阻加热作用对油页岩矿层进行加热，释放出的热量实现油页岩矿层中固定有机碳的热裂解和气化。

本发明与俄罗斯NO.2349745号专利的区别是：