用于油页岩地下原位开采区域封闭的定向堵漏方法与流程

本发明涉及一种用于油页岩地下原位开采区域封闭的定向堵漏方法，可广泛用于需要开采区域封闭的固体或凝态矿物燃料油页岩、煤炭、稠油等的原位开采中。在地层压裂的情况下，开采区域通过压裂裂缝与地层原有裂缝沟通，开采区域存在进水和污染物向外扩散的可能，在不影响开采区域渗流特性的条件下，使用浆液将原位开采区域封闭的定向堵漏技术。

背景技术：

当今社会对能源需求不断增长但是常规燃料由于消耗却日益紧缺，具有巨大储量的油页岩可成为常规油气的可替代资源。油页岩原位开采不需要将油页岩开挖到地表，开采效率高，对环境污染小，且可用于开采埋藏较深的油页岩层，将成为油页岩开采利用的主要方式。

油页岩原位开采需要在地下对油页岩层进行加热，使干酪根裂解出油气，为避免加热时热量的损失，不能让地层中的水进入原位开采区域，同时为防止裂解出的油气进入地层，污染环境，开采时必须将开采区域封闭。吉林大学申请的专利“一种油页岩原位局部化学法提取页岩油气的方法”(专利号cn103710563a)和“一种地下原位提取油页岩中烃类化合物的方法”(专利号cn101871339a)中提出的近临界水法在具体的实施过程中都需要严格的区域封闭。

使用水泥浆液的堵漏技术主要是通过注浆管将预先配置好的浆液输送到具体的地层裂隙处，浆液渗透到裂隙中，凝固后即可将裂隙封闭。在油页岩原位开采中使开采区域封闭的定向堵漏技术显得尤为重要。

壳牌公司的地下原位开采工艺(icp)提出了一种地下冷冻墙技术，在与加热井和生产井外围一定距离钻多口间距一定且相互连接形成密闭系统的冷冻井，而后通过向井内注入冷冻液，冷冻液在系统内循环，从而形成封闭的作用。此方法施工周期长，耗能高，并且需要距离群井外围一段距离，不适合具体施工中的小范围定向堵漏。

技术实现要素：

本发明的目的就是针对上述现有技术的不足和油页岩原位开采中对区域封闭的迫切性提出了一种用于油页岩地下原位开采区域封闭的定向堵漏方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于油页岩地下原位开采区域封闭的定向堵漏方法，可适用于不同埋深的油页岩的原位开采，在已压裂的油页岩原位开采地层中，使用既有井定向注浆和区域压力保护方法，不影响开采区域裂缝渗流特性，形成封闭的原位开采目标区域。即避免了地下水进入开采区域影响热解过程，又便免了油气产物和污染物向外扩散污染区域外水环境和地质环境。

既有井为油页岩原位开采所必须的工艺井，在压裂后的油页岩层中，既有井通过压裂的裂缝与区域外的水系连通。在除注浆井以外的其他既有井保持一定压力，压力包括在非注浆井的其他既有井里注满水的静水压力和在井口由空压机提供的气体压力，压力必须能精确控制。通过注浆压力和区域保护压力共同作用，使通过注浆井注入的浆液只通过压裂裂缝，进入原位开采区域外的岩石裂隙，而不会进入油页岩原位开采目标区域，达到定向堵漏的目的。

注入的浆液为具有快干、快硬和防水等特点。该材料为：以普通硅酸盐水泥或耐高温铝酸盐水泥为基料，掺加高分子纤维、活性矿渣、早强剂等辅料。

附图说明

图1是油页岩原位开采的示意图。

图2为注浆封闭时浆液的流向图。

图中：1-第一井；2-第二井；3-第三井；4-水；5-裂隙；6-水泥浆；7-漏失裂缝；8-注浆泵；10-第一压力表；12-第二压力表；16-第三压力表；9-第一阀门；13-第二阀门、14-第三阀门；11-水泵；15-空压机。

具体实施方式

如图1和图2所示，第一井1为注热井，第二井2和第三井3为开采井，第一井1左侧的裂隙5是要封闭的。但要封闭的裂隙5的位置不局限于此，裂隙5的位置可以在第一井2或第二井3的外围。

一种用于油页岩地下原位开采区域封闭的定向堵漏方法，该方法包括以下步骤。

1.安装地表设备，确保阀门管路正常工作。

2.将既有第一井1、第二2和第三井3注满水4，向第一井1中下入油管，管口位置接近孔底，封闭3个既有井的井口。

3.利用空压机15向第二井2和第三井3中加压，加压到设定压力p，通过压力表16观察压力确保压力稳定。

4.启动注浆泵8，打开第一阀门9，利用注浆泵向第一井1中注水泥浆。待注浆压力突然增大时，关闭第一阀门9，停止注浆。

5.侯凝2h。

6.反液洗井，清洗第一井1和油管。放空第二井2和第三井3压力，打开第二阀门13和第三阀门14，通过水泵11向第一井1内输入高压的水流清洗油管和第一井1，水流通过第三阀门14排出。

7.通过第二井2和第三井3向第一井1注水循环，将开采区域内残留的浆液洗出。

实例：

某地，油页岩层埋藏深度为442～553米，油页岩开采区域为40m×40m正方形区域，施工现场有4口井，井直径为346mm，呈正四边形分布，第一井1为压裂井，第二井2、第三井3和第四井均出液，通过抽水实验发现，原位开采区域外的地下水进入开采区域，流量为2m³/h。发现第一井1左侧油页岩层存在大量裂缝，为确保工程顺利实施，必须将裂缝堵上。

将第一井1、第二井2、第三井3和第四井中注满水4，向第一井1中下入注浆管，管口位置接近孔底，封闭4口井的井口。利用空压机15向第二井2、第三井3和第四井中加压，压力为2.5mpa。启动注浆泵，向第一井1中注水泥浆。注浆压力为1mpa。注浆结束后侯凝3h。反液洗井，将注浆管和开采区域残留的浆液洗出。油页岩地下原位开采区域封闭的定向堵漏工程施工完成后，开采区域内涌水量从48m³/d下降至1m³/d以内，后期，从开采井成功收集到油页岩裂解出的油气，证明该方法是一种能为油页岩地下原位开采提供封闭区域的定向堵漏方法，避免了原位开采区域的进水和产出的油气、污染物的向外扩散。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种用于油页岩地下原位开采区域封闭的定向堵漏方法，适用于不同埋藏深度、不同地质环境的油页岩原位开采，也适用于煤炭、稠油等的原位开采。盖方法是在已压裂的油页岩原位开采地层中，使用既有井定向注浆和区域压力保护方法，不影响开采区域裂缝渗流特性，形成封闭的原位开采目标区域。即避免了地下水进入开采区域影响热解过程，又便免了油气产物和污染物向外扩散污染区域外水环境和地质环境。

技术研发人员：李强;康世杰;孙友宏;赵帅;陈强;刘召;王振东
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：2017.09.13
技术公布日：2018.01.09