一种油页岩地下原位劈裂裂解施工装置及施工工艺的制作方法

本发明涉及页岩油开采领域，特别涉及一种油页岩地下原位劈裂裂解施工装置及施工工艺。

背景技术：

目前页岩油开发技术有：1.电加热技术，即通过加热井对油页岩地层进行电加热，使页岩油裂解并进入生产井中，再抽出页岩油的技术；2.流体加热技术，即通过加热井向油页岩输送高温流体，使页岩油裂解并进入生产井中，再抽出页岩油的技术；3.辐射加热技术，即通过加热井对油页岩地层采取类似“微波炉”加热方式，使页岩油裂解并进入生产井中，再抽出页岩油的技术。上述三种技术加热油页岩地层，使页岩油裂解并进入生产井的时间均在1-2年时间，甚至更长时间，更谈不上连续裂解出油和连续开采了。

技术实现要素：

本发明的目的是克服上述现有技术中存在的问题，提供一种油页岩地下原位劈裂裂解施工装置及施工工艺，通过油页岩地下原位粉碎式劈裂，使地下原位油页岩全面形成粉状颗粒，为油页岩充分裂解提供环境，再通过“电渗+加热”的油页岩地下原位裂解技术，使经过喷射劈裂成粉状的地下油页岩充分裂解，使页岩油像水一样源源不断地流入开采油井中，实现油页岩连续开采。

本发明的技术方案是：一种油页岩地下原位劈裂裂解施工装置，包括劈裂装置部分和裂解装置部分；所述劈裂装置部分包括浆液装置、输送装置及喷射装置，所述浆液装置与输送装置连接，输送装置与喷射装置连接；所述浆液装置包括水箱、外加剂溶液箱、搅拌机以及浆液储存桶，所述水箱以及外加剂溶液箱分别通过管路与搅拌机连接，搅拌机通过管路与浆液储存桶连接；所述输送装置包括高压注浆泵；所述喷射装置包括喷射机具，所述喷射机具包括钻机以及与钻机相连的钻杆，钻杆内部设有输送劈裂浆液的浆液通道，所述钻杆上开设有沿钻杆纵向呈螺旋排列的喷嘴；所述浆液储存桶通过管路与高压注浆泵连接，高压注浆泵通过管路与钻杆内部所设的浆液通道连接。

所述裂解装置部分包括热解装置、电渗装置以及抽油装置；所述热解装置包括供电设备、电热棒及供电线路，其中供电设备通过供电线路与电热棒电连接，所述电热棒插入裂解工艺井内；所述电渗装置包括裂解工艺井电极圈、油井电极圈、供电设备及供电线路；所述裂解工艺井电极圈设为负极、油井电极圈设为正极，所述裂解工艺井电极圈、油井电极圈分别通过供电线路与供电设备电连接；所述抽油装置包括抽油管、抽油泵和储油箱，所述抽油泵通过输油管道与储油箱相连接，抽油泵与抽油管连接，所述抽油管安装于出油井内。

一种油页岩地下原位劈裂裂解施工工艺，包括如下步骤：

步骤一、进行劈裂施工，具体包括如下步骤：

1.1)浆液配制：将劈裂浆液外加剂与水按质量比1:100的比例在外加剂溶液箱内混合形成混合浆液，混合浆液与水箱中的水经过搅拌机搅拌，流入浆液储存桶内进行劈裂浆液储存，当喷射机具钻进及劈裂时，由高压注浆泵将劈裂浆液送至喷射通道；所述劈裂浆液外加剂是油页岩电解质外加剂；

1.2)对油页岩进行地下原位微劈裂钻进：即采用喷射机具，边钻进边低压喷射，自地表钻进油页岩目的层底板；

1.3)采用旋喷劈裂，对油页岩进行地下原位高压劈裂：即在油页岩目的层底板处开始高压旋喷劈裂，边上提喷射机具，边旋喷劈裂油页岩层，直至旋喷到油页岩目的层上顶板，对单点旋喷劈裂结束；

1.4)复劈裂：重复步骤1.2)和步骤1.3)，直至油页岩目的层劈裂成符合要求尺寸的块状；

1.5)再进行下一个单点旋喷劈裂：重复步骤1.2)、步骤1.3)、步骤1.4)。

1.6)各个单点劈裂范围相互叠加，使开采区整个油页岩目的层均匀劈裂成小块状或粉状，以便有利于后续工序的热能渗透其中，达到充分加热裂解油页岩目的；

步骤二、进行裂解施工，具体包括如下步骤：

2.1)油井施工：在步骤一的地下原位对油页岩全面劈裂基础上，在工艺井裂解有效影响范围内，打一口油井并安装抽油管、抽油泵及储油箱；

2.2)裂解工艺井施工：在油井周边工艺井裂解有效影响范围内，打4口裂解工艺井，安装电渗管、电热棒及供电设备；

2.3)热裂解：油页岩中的油在电热棒的加热下，进行不断裂解，形成页岩油流体，页岩油不断地流入油井中；

2.4)电渗裂解：热裂解的同时，电渗装置不断地对油页岩中的油实现深度裂解，形成页岩油流体，流入油井中；

2.5)抽油：通过抽油管、抽油泵，开采石油。

本发明的有益效果：本发明实施例中，提供一种油页岩地下原位劈裂裂解施工装置及施工工艺，通过油页岩地下原位粉碎式劈裂，使地下原位油页岩全面形成粉状颗粒，为油页岩充分裂解提供环境，再通过“电渗+加热”的油页岩地下原位裂解技术，使经过喷射劈裂成粉状的地下油页岩充分裂解，使页岩油像水一样源源不断地流入开采油井中，实现油页岩连续开采。无论油页岩含油量的高低，都可实现页岩油的连续开采。因此，本发明实现了油页岩地下原位粉碎性劈裂，利用“电渗+加热”裂解技术使地下原位油页岩裂解，形成可开采的页岩油流体。本发明填补了国家油页岩原位裂解技术的空白。

附图说明

图1油页岩地下原位裂解装置及施工工艺技术示意图；

图2为油页岩地下原位劈裂装置及工艺技术示意图。

图3为油页岩地下原位劈裂装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

目前油页岩开发技术主要针对地下原位油页岩整体加热方式，还未见“先通过对地下原位油页岩劈裂，再用“电渗+加热”的裂解的技术”。

参见图1-3所示，本发明提供了一种油页岩地下原位劈裂裂解施工装置及施工工艺，其油页岩地下原位劈裂裂解施工装置，包括劈裂装置部分和裂解装置部分；所述劈裂装置部分包括浆液装置、输送装置及喷射装置，所述浆液装置与输送装置连接，输送装置与喷射装置连接；所述浆液装置包括水箱1、外加剂溶液箱2、搅拌机3以及浆液储存桶4，所述水箱1以及外加剂溶液箱2分别通过管路与搅拌机3连接，搅拌机3通过管路与浆液储存桶4连接；所述输送装置包括高压注浆泵5；所述喷射装置包括喷射机具，所述喷射机具包括钻机6以及与钻机相连的钻杆7，钻杆7内部设有输送劈裂浆液的浆液通道，所述钻杆7上开设有沿钻杆纵向呈螺旋排列的喷嘴；所述浆液储存桶4通过管路与高压注浆泵5连接，高压注浆泵5通过管路与钻杆7内部所设的浆液通道连接。

所述裂解装置部分包括热解装置、电渗装置以及抽油装置；所述热解装置、电渗装置以及抽油装置独立安装并独立工作。所述热解装置包括供电设备、电热棒及供电线路，其中供电设备通过供电线路与电热棒电连接，所述电热棒插入裂解工艺井内；所述电渗装置包括裂解工艺井电极圈、油井电极圈、供电设备及供电线路；所述裂解工艺井电极圈设为负极、油井电极圈设为正极，所述裂解工艺井电极圈、油井电极圈分别通过供电线路与供电设备电连接，共同组成电渗裂解工作装置；所述抽油装置包括抽油管、抽油泵和储油箱，所述抽油泵通过输油管道与储油箱相连接，抽油泵与抽油管连接，所述抽油管安装于出油井内。

本发明提供的油页岩地下原位劈裂裂解施工工艺，包括如下步骤：

步骤一、进行劈裂施工，具体包括如下步骤：

1.1)浆液配制：将劈裂浆液外加剂与水按质量比1:100的比例在外加剂溶液箱内混合形成混合浆液，混合浆液与水箱中的水经过搅拌机搅拌，流入浆液储存桶内进行劈裂浆液储存，当喷射机具钻进及劈裂时，由高压注浆泵将劈裂浆液送至喷射通道；所述劈裂浆液外加剂是油页岩电解质外加剂；

1.2)对油页岩进行地下原位微劈裂钻进：即采用喷射机具，边钻进边低压喷射，自地表钻进油页岩目的层底板；

1.3)采用旋喷劈裂，对油页岩进行地下原位高压劈裂：即在油页岩目的层底板处开始高压旋喷劈裂，边上提喷射机具，边旋喷劈裂油页岩层，直至旋喷到油页岩目的层上顶板，对单点旋喷劈裂结束；

1.4)复劈裂：重复步骤1.2)和步骤1.3)，直至油页岩目的层劈裂成符合要求尺寸的块状；

1.5)再进行下一个单点旋喷劈裂：重复步骤1.2)、步骤1.3)、步骤1.4)。

1.6)各个单点劈裂范围相互叠加，使开采区整个油页岩目的层均匀劈裂成小块状或粉状，以便有利于后续工序的热能渗透其中，达到充分加热裂解油页岩目的；

步骤二、进行裂解施工，具体包括如下步骤：

2.1)油井施工：在步骤一的地下原位对油页岩全面劈裂基础上，在工艺井裂解有效影响范围内，打一口油井并安装抽油管、抽油泵及储油箱；

2.2)裂解工艺井施工：在油井周边工艺井裂解有效影响范围内，打4口裂解工艺井，安装电渗管、电热棒及供电设备；

2.3)热裂解：油页岩中的油在电热棒的加热下，进行不断裂解，形成页岩油流体，页岩油不断地流入油井中；

2.4)电渗裂解：热裂解的同时，电渗装置不断地对吸附力很强的油页岩中的油实现深度裂解，形成页岩油流体，流入油井中；

2.5)抽油：通过抽油管、抽油泵，开采石油。

综上，本发明提供的油页岩地下原位劈裂裂解施工装置及施工工艺，采用油页岩地下原位劈裂裂解施工装置，对地下原位油页岩进行高压空气和高压水旋转高压射流喷射，使油页岩变成小块团状，为裂解油页岩提供有利条件。其工艺技术为：(1)油页岩地下原位劈裂，即采用喷射机具，自地表钻进油页岩目的层底板，在底板处开始旋喷劈裂，边上提机具，边旋喷劈裂油页岩层，直至旋喷到油页岩目的层上顶板，单点旋喷劈裂结束。再进行下一个点的旋喷劈裂，直至将设计点位的所有点旋喷劈裂完毕。各个劈裂点，劈裂范围相互叠加，使整个油页岩目的层均匀劈裂成小块状或粉状，有利于热能渗透其中，达到充分加热裂解油页岩目的；(2)在地下原位对油页岩全面劈裂基础上，在一定的区域范围内，打一口油井并安装抽油管路、抽油设备和电渗管；在油井周边一定范围内，打4口裂解工艺井，安装电渗管、电热棒及供电装置。油页岩中的油在电热棒的加热下，进行不断裂解，与此同时，电渗装置不断地对吸附力很强的油页岩中的油实现深度裂解，形成页岩油流体，流入油井中，通过抽油机具，开采石油。油页岩地下原位劈裂裂解装置及工艺技术见图1。

因此，本发明实施例提供的一种油页岩地下原位劈裂裂解施工装置及施工工艺，通过油页岩地下原位粉碎式劈裂，使地下原位油页岩全面形成粉状颗粒，为油页岩充分裂解提供环境，再通过“电渗+加热”的油页岩地下原位裂解技术，使经过喷射劈裂成粉状的地下油页岩充分裂解，使页岩油像水一样源源不断地流入开采油井中，实现油页岩连续开采。无论油页岩含油量的高低，都可实现页岩油的连续开采。因此，本发明实现了油页岩地下原位粉碎性劈裂，利用“电渗+加热”裂解技术使地下原位油页岩裂解，形成可开采的页岩油流体。本发明填补了国家油页岩原位裂解技术的空白。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。