一种富油煤原位热解提油同心单孔钻井系统及原位热解提油方法与流程

本发明属于资源开发领域，适于富油煤原位热解提油的开发，具体涉及一种富油煤原位热解提油同心单孔钻井系统及原位热解提油方法。

背景技术：

1、煤炭热解提油分为两种：一种是地面热解生成焦油、混合煤气和半焦；一种是地下原位热解提油，通过热解提出煤中焦油和混合煤气组分，把半焦固定在原位，实现煤炭的低碳开发。目前煤炭地下热解提油有两种思路：一种是钻井式原位热解提油，通过对煤层实施钻孔，通过钻孔完成对煤层的改造，形成地下热解炉，实施热解工艺；一种是矿井式原位热解提油，通过在煤层中打巷道，在井下进行煤层分割和实施热解。钻井式煤炭地下原位热解方式一般采用对井方式，一个为注入井、一个为采出井，通过对井间煤层改造、加热(电加热、微波加热等)最终达到热解提油的目的。

2、钻井式加热实施对井的情况下，受煤层埋藏条件、煤层厚度限制，一般采用直井施工，采用定向射孔和压裂时，定向压裂效果不是十分理想，裂缝的形成往往超出预想轨迹，造成加热场的增大，形成一定的热损失。

技术实现思路

1、本发明的目的是减少过多钻孔施工对地层的损伤引发含水层水资源流失及对原位热解的不利影响；进行直井非定向压裂或采用定向井大面积施工，从而降低施工难度，提高技术的应用范围，提高油气回收率及剩余热能的利用率。

2、为达上述目的，本发明提供了一种富油煤原位热解提油同心单孔钻井系统，自上而下包括第一段井体段、第二段井体段和第三段井体段，其中，第一段井体段和第二段井体段分别采用不同型号的水泥固井；

3、所述第三段井体段为裸井，位于煤层加热区，作为原位热解提油的加热段；

4、位于所述第三段井体段上方的单孔钻井内设置有外管和与该外管同心的内层同心管；所述外管的内壁上设置有第一压力和温度检测装置；

5、所述第三段井体段内设置有加热器；

6、地面上设置有增压装置、热传递介质输入装置，该热传递介质输入装置通过管道与所述增压装置连接，经该增压装置增压后的热传递介质通过管道输入所述外管；

7、地面上还设置有通过管道顺次连接的减压装置、热交换机、油气分离装置、焦油存储装置和煤气存储装置；热交换机一出口通过管道连接用热端装置；

8、所述减压装置的入口与所述内层同心管的出口连接，该内层同心管的出口处设置有第二压力和温度检测装置。

9、一种基于富油煤原位热解提油同心单孔钻井系统的原位热解提油方法，其特征在于，包括以下步骤：

10、1)、确定开发目标煤层，划分原位热解提油的热解煤层单元、确定热解作业顺序；

11、2)、实施钻井，井深打入目标煤层，并对所述第一段井体段和第二段井体段进行固井；

12、3)、对第一热解煤层单元进行射孔压裂以改造煤层；

13、4)、先后下入外管和内层同心管，并将下入所述第三段井体段；

14、5)、连接地面的减压装置、热交换机、油气分离装置、焦油存储装置、煤气存储装置及用热端装置；

15、6)、通过地面增压装置将热传递介质输入装置内的热传递介质增压后接入外管，向第一热解煤层单元中输入高压导热介质；

16、7)、关闭所有阀门，接通电源加热器电源，开始加热，使井内温度持续上升至400～500℃时，煤层逐渐开始热解生成油气；

17、8)、监测井内温度和压力达到设定条件时，打开内层同心管的阀门，释放热解油、气混合气体；

18、9)、油、气混合气体经减压装置减压后再经热交换机降温，交换出的热进入用热端装置；

19、降温后的油、气混合气体进入油气分离装置进行分离，焦油进入焦油存储装置储存、煤气进入煤气存储装置储存；

20、10)、监测焦油提取量，当总焦油量达到本区块的90％时，关闭加热器，持续注入热传递介质，提取加热场的热量至地面；并带出已经热解的油气资源分离存储；

21、11)，当井内温度达到常温时，停止增压，拔出加热器，封井，转入第二热解煤层单元进行原位热解提油作业。

22、第二热解煤层单元进行原位热解提油作业时，监测第二热解煤层单元的混合气体的组分及温度，当温度出现异常变低，意味着第一热解煤层单元与第二热解煤层单元贯通，则结束第二热解煤层单元，否则按照第一热解煤层单元的原位热解提油作业方法实施对第二热解煤层单元的原位热解提油作业；以此类推，直至完成整个目标煤层的原位热解提油作业。

23、热解煤层单元采用矩形布置，热解作业顺序是同时施工同一侧的矩形短边的热解煤层单元，再向一侧实施剩余的热解煤层单元。

24、本发明的优点是：采用同心单井钻孔方式，同时实现加热提油两个目的，减少过多钻孔施工对地层的损伤引发含水层水资源流失及对原位热解的不利影响；采用同心钻井进行煤层原位加热、采油气，可进行直井非定向压裂或采用定向井大面积施工，降低施工难度，提高技术的应用范围，提高油气回收率及剩余热能的利用率。同心钻井在加热过程中对采油管有加热作用，有利于油气通道畅通；同心钻井热解采油的过程中，每一个钻井相当于一个独立的热解炉，地层完整性好，地下水、裂隙对热量的影响少。

技术特征：

1.一种富油煤原位热解提油同心单孔钻井系统，其特征在于：所述单孔钻井自上而下包括第一段井体段、第二段井体段和第三段井体段，其中，第一段井体段和第二段井体段分别采用不同型号的水泥固井；

2.一种基于权利要求1所述的富油煤原位热解提油同心单孔钻井系统的原位热解提油方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的原位热解提油方法，其特征在于，第二热解煤层单元进行原位热解提油作业时，监测第二热解煤层单元的混合气体的组分及温度，当温度出现异常变低，意味着第一热解煤层单元与第二热解煤层单元贯通，则结束第二热解煤层单元，否则按照第一热解煤层单元的原位热解提油作业方法实施对第二热解煤层单元的原位热解提油作业；以此类推，直至完成整个目标煤层的原位热解提油作业。

4.根据权利要求2或3所述的原位热解提油方法，其特征在于，所述热解煤层单元采用矩形布置，热解作业顺序是同时施工同一侧的矩形短边的热解煤层单元，再向一侧实施剩余的热解煤层单元。

技术总结
本发明涉及一种富油煤原位热解提油同心单孔钻井系统及原位热解提油方法，包括自上而下的三段井体，尤其是第三段井体为裸井，位于煤层加热区，通过置放的加热器对热解煤层加热热解产生油气，地面上设置的增压装置、热传递介质输入装置将热传递介质经外管输入井内；地面上设置的减压装置、热交换机、油气分离装置、焦油存储装置和煤气存储装置；实现对热能的回收利用，油气的分离存储。本发明减少了过多钻孔施工对地层的损伤引发含水层水资源流失及对原位热解的不利影响；降低了施工难度，提高了油气回收率及剩余热能的利用率。

技术研发人员：马丽,段中会,王振东,周蕾,杨甫
受保护的技术使用者：陕西省煤田地质集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15