[发明专利]中低成熟度页岩油大井距原位转化开采页岩油气的方法

说明书

本发明提供一种中低成熟度页岩油大井距原位转化开采页岩油气的方法，包括在储层中按照井距为15‑50米部署至少3口、井数为奇数的水平井井组；压裂储层，将裂缝从中心注入井到生产井等间距分三段，向三段中分三级分别注入不同类型支撑剂；向中心注入井注入热气体并对其进行电加热，从生产井采出；当中心注入井与一线轮注井间的温度达到完全热解温度，中心注入井停止电加热向其中注入常温气体；一线轮注井开启电加热；当一线、二线轮注井间的温度达到完全热解温度后，中心注入井停止注入常温气体；一线轮注井停止电加热，向其中注入常温气体；二线轮注井开启电加热；如此循环至生产井和与之相邻的最后一线轮注井间的储层温度达到完全热解温度。

技术领域

本发明涉及一种中低成熟度页岩油大井距原位转化开采页岩油气的方法，属于页岩油开采技术领域。

背景技术

油页岩是一种含有固体可燃有机质的沉积岩，其可燃有机质一般被称为油母或干酪根，常呈现灰棕色或黑色。自然状态下，天然的油页岩是一种渗透性和孔隙率极低的泥质页岩，干酪根以固态的形式赋存于油页岩中并融为一体。油页岩内部的微小层理在地下原位完全处于闭合状态。在所有的化石燃料中，若把储量折算为发热量，油页岩仅次于煤而列第二位；世界范围内的页岩母油储量相当大，若折算成页岩母油，可达4000多亿吨，相当于目前世界天然探明原油可采储量的5倍多，是一种潜在的巨大能源，是国际公认的传统石油资源的重要替代品之一。我国页岩油资源丰富，资源评价数据显示，页岩油在我国分布较广，遍布在全国二十个省(市、区)的四十七个盆地，总储量约为476亿吨油当量，1.5倍于常规油气资源量，位居世界第四位。

页岩油主要的开采方式分为地面干馏和地下高温原位转化开采。但地面干馏仅适用于埋深小于100米的超浅层页岩油储量，对于埋深超过100米的页岩油，甚至埋深超过1000米的深层页岩油，需要采取地下高温原位转化开采。

目前，国际上主体的页岩油高温原位转化开采技术有SHELL的井下电加热原位改质技术(ICP)、ExxonMobil的Electrofrac技术、AMSO的CCR原位改质技术、以及CHEVRON的CRUSH技术。上述4项技术除了CHEVRON的CRUSH技术处于室内研究阶段外，其余三项均进入了现场试验阶段。上述技术所采用的井距通常仅仅为4-12米，密集的井眼部署和完井工艺投资成本极高，在油价80美元/桶以下无经济效益，难以大规模商业化推广。

国内已经有诸多专利申请公开了页岩油温原位转化开采技术，如中国专利申请CN107387052A公开了一种页岩油原位开采方法，该方法采用一口水平井和位于该井脚尖连通直井的方式，通过水平井连续分段压裂并注入热混合热气体实现对页岩油的分段裂解，但该方式原理在于分段封隔和高压热气体浸泡，仅限于热裂解水平井近井地带3-5米左右的页岩油，无法加热距离水平井较远区域的页岩油储层。

中国专利申请CN1676870A公开了一种对流加热页岩油开采油气的方法，该方法采用地面布置群井的方法，通过压裂使群井连通，在注热井中通入400-700℃的高温蒸汽与页岩油产生热交换，加热岩层使其裂解产生页岩油气，并经过低温的蒸汽或者水携带到地表。由于该发明要求开采过程中注入井和开采井进行间隔轮换，在轮换过程中大量的注入热被转换为开采井的原注热井产出，造成热量无效循环；此外，由于高温页岩油膨胀，加上注入水蒸汽过程中，主要含量为粘土矿物的页岩油的遇水膨胀作用，造成裂缝重新闭合，使得压裂裂缝无法起到传输热蒸汽的通道，大量热蒸汽在重力超覆作用下将上浮于注入井附近的页岩油层顶部，重复加热盖层，使得盖层极易产生高温裂缝和盖层被突破的风险，从而造成安全事故。

上述页岩油开采方法，均未能解决页岩油高温原位转化开采过程中的两大问题：大井距传热问题以及压裂裂缝连续有效热裂解问题。因此，提供一种新型的中低成熟度页岩油大井距原位转化开采页岩油气的方法已经成为本领域亟需解决的技术问题。

发明内容