[发明专利]一种油页岩原位开采用催化剂及其使用方法

说明书

本发明涉及一种油页岩原位开采用催化剂及其使用方法。该催化剂包括硫酸镁和水，且硫酸镁与水的质量比为1:(100‑1000)。该催化剂的使用方法为：在油页岩原位转化开采前，进行油页岩矿层的造缝改造，然后将本发明所述的催化剂溶液注入改造后的油页岩矿层中，加热至340‑380℃，恒温保持4‑8天，开启采油通道，使生成的油气通过裂缝导出，实现油页岩的原位开采。本发明所述催化剂能够降低油页岩原位开采的出油温度、提高出油气率，实现了节能减耗、降低了油页岩原位转化开采生产成本。

技术领域

本发明属于油页岩开采技术领域，具体涉及一种油页岩原位开采用催化剂及其使用方法。

背景技术

通常埋深小于300m的油页岩资源可以通过露天开采，运至干馏厂提炼油页岩油；而埋深大于300m的油页岩适合于采用对油页岩层原位加热，转化为油页岩油进行开采。国际上目前运行时间较长的油页岩原位加热干馏制油技术，以壳牌石油公司的ICP(In-suitConversion Process)技术最为成熟。尽管近些年来又发展出了流体加热、射频加热、微波加热等技术，但多数都限于概念模型试验阶段，离真正实际规模的工业应用还很遥远。

原位转化开采与地面干馏技术相比，不必把地下的油页岩矿石挖掘到地面就可以得到油页岩油，但转化过程中需要将油页岩层加热至500℃的高温才能热解得到油页岩油，能源消耗巨大，产生的大分子烃类导出速率慢，有机质易结焦并易发生二次裂解，使得油页岩油的转化速率和提取率降低。催化剂能够改变反应过程中化学反应必需的活化能，从而改变反应速率、加快反应进行。通过添加催化剂降低油页岩原位油气转化所需的温度、改善油气产物品质成了油页岩原位转化工业化的一种方向。同时与非催化热解相比，催化热解还能提高油页岩油产率，提高油页岩热解转化率。

目前，油页岩催化热解研究主要是针对地面干馏技术，按类型可分为:①粘土矿物、无机盐类等；②金属催化剂，主要是Fe、Co、Mo、Ni催化剂；③金属氧化物、硫化物及卤化物催化剂，如ZnCl₂、MoS₂等；④分子筛催化剂，如ZSM-5系列分子筛、Y型分子筛等。

虽然催化剂在油页岩油气转化过程中发挥着重要作用，然而目前这些催化剂主要是基于地面干馏技术，且催化剂多为固体催化剂。对于油页岩原位油气转化开采来说，往地下加入固体催化剂是十分困难的，且催化剂的组成物质较多，催化剂的配制操作复杂，成本高。因此，亟待遴选出一种合适的液体催化剂，降低热解生烃反应必需的活化能，从而改变反应途经、加快反应速率，以降低油页岩原位油气转化所需的温度、改善油气产物品质。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种油页岩原位开采用催化剂，该催化剂组成物质较少、且为水溶性催化剂，可较好地注入到油页岩矿层中。

本发明还提供了一种上述催化剂的使用方法，即利用上述催化剂进行油页岩原位开采的方法，该方法通过向油页岩矿层中注入上述的水溶性催化剂，加速油母质向油气转化的进程，降低油页岩原位转化温度，提高油页岩油气转化率。

为此发明一方面提供了一种油页岩原位开采用催化剂，其包括硫酸镁和水。

根据本发明的实施方式，所述硫酸镁与水的质量比为1:(100-1000)。

本发明另一方面提供了一种如本发明第一方面所述的催化剂的使用方法，其包括以下步骤：

A，对地下油页岩矿层进行造缝，并在油页岩矿层内布置加热井和注入井；

B，通过注入井向油页岩矿层中注入如本发明第一方面所述的催化剂；

C，利用加热井提升油页岩矿层温度，并恒温保持，进行油气的生成；

D，开启采油通道，使生成的油气通过裂缝导出，实现油页岩的原位开采。