专利名称：从地下油页岩资源提取油母沥青的制作方法
技术领域：
本发明涉及从地下(油)页岩岩层提取油母沥青基产物 的方法，其中，这些方法依靠破裂和/或破碎部分所述岩层以增强其流 体渗透性，和其中这些方法还依靠对页岩束缚的油母沥青进行化学改 性以使其可流动。本发明也涉及实施这些方法的系统。本发明还涉及 破裂
改性以使其可流动的方法，
13.结论 本文提及的所有专利和出版物都引入供参考，引入程度 一致。应该理解的是，某些上述结构、功能和上述实施方案的操作对 实践本发明并不是必需的，且包含在描述中只是为了示例性的一个或 多个实施方案的完整性。此外，应该理解的是，上述引用的专利和出 版物中列出的具体结构、功能和操作可以联合本发明实施，但它们对 其实践并不是必要的。因此要理解的是，本发明可以以与所具体描述 的方式不同的方式加以实践而事实上不偏离所附的权利要求定义的本 发明的主旨和范围。
权利要求
1. 从包含地下页岩的地下页岩岩层中提取油母沥青基产物的方法，所述方法包括以下步骤a)增加地下页岩中的油母沥青对流体的可达性，其中所述地下页岩除油母沥青外还包含无机组分；b)使所述地下页岩中的油母沥青与反应性流体接触以产生可流动的油母沥青基产物；和c)将所述可流动的油母沥青基产物输送出所述地下页岩岩层以产生提取的油母沥青基产物。
2. 权利要求1的方法，其中增加可达性的步骤包括以下子步骤a) 钻套管注入井到包含所述地下页岩的地下页岩岩层中；b) 用密相流体对所述注入井加压以提供加压井；和c) 迅速使所述加压井减压以达到压力减小的稳定状态。
3. 权利要求2的方法，其中重复进行所述加压和减压子步骤。
4. 权利要求2的方法，其中所述密相流体包含选自二氧化碳 (C02)、氮气(N2)、液态天然气(LNG)、氨气(冊3)、 一氧化碳 (C0)、氩气(Ar)、液化石油气(LPG)、氢气(HJ 、硫化氢(H2S )、空气、C「C2。烃和它们的组合的组分。
5. 权利要求2的方法，其中所述加压井中的压力超过所述地 下页岩岩层的破裂压力。
6. 权利要求2的方法，其中所述密相流体被所述油母沥青吸 收，随后油母沥青膨胀，并且其中所述膨胀的油母沥青扩张了所述地 下页岩岩层并产生机械应力，导致所述岩层随后的破碎和破裂。
7. 权利要求2的方法，其中在所述加压和减压子步骤过程中 产生的机械应力增强了所述地下页岩岩层的破裂。
8. 权利要求2的方法，其中所述加压和减压子步骤在所述地下页岩岩层中产生热应力。
9. 权利要求8的方法，其中作为所述热应力的结果，油母沥 青至少部分从所述页岩的无机组分中剥离。
10. 权利要求2的方法，其中添加炸药到所述密相流体中以增 强所述岩层的破碎和破裂。
11. 权利要求2的方法，其中使所述地下页岩中的油母沥青与汤青的化学改性。
12. 权利要求11的方法，其中所述化学改性涉及所述油母沥青 的至少部分裂解。
13. 权利要求2的方法，其中所述反应性流体包含第一组分和 第二组分，所述第一组分选自二氧化碳(C02)、氮气(N2)、液态天 然气(LNG)、氨气(NH3)、 一氧化碳(C0)、氩气(Ar)、液化石 油气(LPG)、氢气(H2)、硫化氢(H2S)、空气、C「"烃和它们的 组合；所述第二组分选自有机酸、无机酸、过氧化物、产生自由基的 化学品、路易斯酸、腐植解聚剂、烯烃歧化催化剂、反应性气体、酶、 微生物、等离子体、催化剂和它们的组合。
14. 权利要求2的方法，其中将所述可流动的油母沥青基产物 输送出所述地下页岩岩层的步骤包括提取流体。
15. 权利要求14的方法，其中所述提取流体选自二氧化碳 (C02)、氮气(N2)、液态天然气(LNG)、氨气(NH3)、 一氧化碳 (C0)、氩气(Ar)、液化石油气(LPG)、氢气(IU 、硫化氢(H2S )、空气、C「C2。烃和它们的组合；
16. 权利要求14的方法，其中所述提取流体实质上与所述反应 性流体无区别。
17. 权利要求2的方法，其中用泵送把所迷可流动的油母沥青 基产物输送出所述地下页岩岩层。
18. 权利要求2的方法，其中对所提取的油母沥青基产物进行 改质以产生一种或更多种商业石油基产物。
19. 权利要求1的方法，其中增加可达性的步骤包括以下子步a) 钻套管注入井到包含所述地下页岩的地下页岩岩层b) 向所述注入井输送浆料，所述浆料包含液体C02和固体c) 通过允许所述井内部的液体C02和固体C02形成超临界 C02来对所述井进^f于加压，从而形成加压井；和d) 减压所述加压井以达到压力减小的稳定状态，由此伴 生的C02绝热膨胀冷却地下页岩岩层并且在所述岩层中引起热应力和 机械应力，这转而导致所述岩层的破裂。
20. 权利要求19的方法，其中重复进行加压和减压的子步骤直 到达到平衡压力。
21. 权利要求19的方法，其中作为所述热应力和机械应力的结 果，所述油母沥青至少部分从所述页岩的无机组分中剥离。
22. 权利要求19的方法，其中添加炸药到液体和固体0)2的浆 料中以增强所述岩层的破碎和破裂。
23. 权利要求19的方法，其中使所述地下页岩中的油母沥青与源4的化学改性:。'^ ' '
24. 权利要求23的方法，其中所述化学改性涉及所述油母沥青 的至少部分裂解。
25. 权利要求19的方法，其中所述反应性流体包含第一组分和 第二组分，所述第一组分选自二氧化碳(C02)、氮气(N2)、液态天 然气(LNG)、氨气(NH3)、 一氧化碳(CO)、氩气(Ar)、液化石 油气(LPG)、氢气(H2)、硫化氢(H2S)、空气、d-Q烃和它们的 组合；所述第二组分选自有机酸、无机酸、过氧化物、产生自由基的 化学品、路易斯酸、腐植解聚剂、烯烃歧化催化剂、反应性气体、酶、 微生物、等离子体、催化剂和它们的组合。
26. 权利要求23的方法，其中所述油母沥青的化学改性由选自 酶、热气体、催化剂、酸和它们的组合的改性剂提供。
27. 权利要求19的方法，其中把所述可流动的油母沥青基产物 输送出所述地下页岩岩层的步骤包括提取流体。
28. 权利要求27的方法，其中所述提取流体选自二氧化碳 (C02)、氮气(N2)、液态天然气(LNG)、氨气(NH3)、 一氧化碳 (C0)、氩气(Ar)、液化石油气(LPG)、氢气(&)、硫化氢(H2S )、空气、d-C2。烃和它们的组合。
29. 权利要求27的方法，其中所述提取流体与所述反应性流体 无区别。
30. 权利要求19的方法，其中用泵送把所述可流动的油母沥青 基产物输送出所述地下区域。
31. 权利要求19的方法，其中对所提取的油母沥青基产物进行 改质以产生一种或多种商业石油基产物。
32. 权利要求19的方法，其中所述加压和减压步骤还包括一个 过渡步骤，该过渡步骤是使所述页岩与加热的流体接触以增强所述地 下页岩岩层中产生的热应力。
33. 包含地下油页岩的地下页岩岩层的破裂方法，其中所述地 下页岩包含油母沥青和无机组分，和其中所述破裂增强了所述地下页 岩的流体渗透性，所述方法包括以下步骤a) 钻套管注入井到包含所述地下页岩的地下页岩岩层中；b) 向所述井中输送密相流体并密封所述注入井以建立密封井；c) 通过允许对所述密封井内部的密相流体进行加压来对所述密封井加压，从而形成加压井；和d) 减压所述加压井以达到压力减小的稳定状态，由此伴生 的密相流体的绝热膨胀冷却所述地下页岩岩层并在所述岩层中引起热 应力和机械应力，这转而导致所述岩层的破裂。
34. 权利要求33的方法，其中所述密相流体包含液体C02和固体C02的浆料。
35. 权利要求33的方法，其中重复进行加压和减压步骤。
36. 权利要求33的方法，其中作为所述热应力和机械应力的结 果，所述油母沥青至少部分从所述页岩的无机组分中剥离。
37. 权利要求33的方法，其中添加炸药到所述密相流体中以增 强所述岩层的破碎和破裂。
38. 包括以下步骤的方法a) 分析含油母沥青的地下页岩岩层，从而获得与其中所含的 油母沥青有关的信息；b) 增加地下页岩中的所述油母沥青对流体的可达性，其中所 述地下页岩除所述油母沥青外还包含无机组分；c) 监测步骤(b)中提供的增加的可达性；d) 使所述地下页岩中的油母沥青与反应性流体接触以产生 可流动的油母沥青基产物，其中根据步骤(a)中获得的信息选择所述 反应性流体；和e) 把所述可流动的油母沥青基产物输送出所述地下页岩岩 层以产生提取的油母沥青基产物。
39. 权利要求38的方法，还包括处理所述提取的油母沥青基产 物的步骤。
40. 系统，包括a) 用来分析含油母沥青的地下页岩岩层从而获得与其中所 含的油母沥青有关的信息的装置；b) 用来增加地下页岩中的所述油母沥青对流体的可达性的 装置，其中所述地下页岩除所述油母沥青外还包含无机组分；c) 用来监测方法(b)提供的增加的可达性的装置；d) 使所述地下页岩中的油母沥青与反应性流体接触以产生 可流动的油母沥青基产物的装置，其中根据由装置(a)获得的信息选 择所述反应性流体；和e) 把所述可流动的油母沥青基产物输送出所述地下页岩岩层以产生提取的油母沥青基产物的装置。
41. 权利要求40的系统，还包括用于加工所提取的油母源青基 产物的装置。
42. 从低渗透性含烃的地下岩层中提取烃基产物的方法，所述 方法包括以下步骤a) 增加地下岩层区域中对流体的渗透性以建立渗透性增强的区域；b) 使所述渗透性增强的区域中的烃质物质与反应性流体 接触以产生可流动的烃基产物；和c) 将所述可流动的烃基产物输送出所述地下岩层以生产 提取的烃基产物。
43. 权利要求42的方法，其中所述增加渗透性的步骤包括以下 子步骤a) 钻套管注入井到所述地下岩层中；b) 用密相流体对所述注入井加压以提供加压井；和c) 迅速使所述加压井减压以达到压力减小的稳定状态。
44. 权利要求43的方法，其中重复进行加压和减压子步骤。
45. 权利要求43的方法，其中所述密相流体包含选自二氧化碳 (C02)、氮气(N2)、液态天然气(LNG)、氨气(NH3)、 一氧化碳 (CO)、氩气(Ar)、液化石油气(LPG)、氢气(HJ 、硫化氢(H2S )、空气、C「C2。烃和它们的组合的组分。
46. 权利要求43的方法，其中使所述地下岩层中的烃与反应性 流体接触以产生可流动的烃基产物的步骤涉及所迷烃的化学改性。
47. 权利要求43的方法，其中所述反应性流体包含第一组分和 第二组分，所述第一组分选自二氧化碳(C02)、氮气(N2)、液态天 然气(LNG)、氨气(NH3)、 一氧化碳(CO)、氩气(Ar)、液化石 油气(LPG)、氢气(H2)、硫化氢(H2S)、空气、d-"烃和它们的 组合；所述第二组分选自有机酸、无机酸、过氧化物、产生自由基的 化学品、路易斯酸、腐植解聚剂、烯烃歧化催化剂、反应性气体、酶、微生物、等离子体、催化剂和它们的组合。
48. 权利要求43的方法，其中将所述可流动的烃基产物输送出 所述地下页岩岩层的步骤包括提取流体。
49. 权利要求48的方法，其中所述提取流体选自二氧化碳 (C02)、氮气(N2)、液态天然气(LNG)、氨气(NH3)、 一氧化碳 (C0 )、氩气(Ar )、液化石油气(LPG )、氩气(H2)、硫化氩(H2S )、空气、CrC2。烃和它们的组合。
50. 权利要求48的方法，其中所述提取流体实质上与所述反应 性流体无区别。
51. 权利要求19的方法，其中用泵送把所述可流动的油母沥青 基产物输送出所述地下区域。
52. 权利要求19的方法，其中对所提取的油母沥青基产物进行 改质以产生一种或更多种商业石油基产物。
53. 权利要求19的方法，其中所述加压和减压步骤还包括一个 过渡步骤，该过渡步骤是使所述页岩与加热的流体接触以增强所述地 下页岩岩层中产生的热应力。
全文摘要
本发明涉及从地下(油)页岩岩层提取油母沥青基产物的方法，其中，这些方法依靠破裂和/或破碎部分所述岩层以提高其流体渗透性，并且其中这些方法还依靠对页岩中所束缚的油母沥青进行化学改性以使其流动。本发明也涉及实施至少一些前述方法的系统。此外，本发明还涉及破裂和/或破碎地下页岩岩层的方法并涉及对油母沥青进行原位化学改性以使其流动的方法。
文档编号E21B49/00GK101421488SQ200780013312
公开日2009年4月29日 申请日期2007年2月15日 优先权日2006年2月16日
发明者C·泰勒, K·霍利斯, M·D·卢尼, M·O·威根德, R·S·莱斯茨, S·金基德 申请人:雪佛龙美国公司