一种油页岩地下原位喷射劈裂施工装置及施工工艺

摘要

本发明公开了一种油页岩地下原位喷射劈裂施工装置及施工工艺，采用油页岩地下原位喷射劈裂施工装置，对地下原位油页岩进行高压水或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：采用喷射机具，自地表钻进至油页岩目的层底板，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，根据劈裂情况，可以单点重复劈裂。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。采用本发明能够实现各个劈裂点，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。

权利要求

1.一种油页岩地下原位喷射劈裂施工工艺，其特征在于，包括如下步骤：

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；

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；

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；

4)复劈裂：重复步骤2)和步骤3)，直至油页岩目的层劈裂成符合要求尺寸的块状；

5)再进行下一个单点旋喷劈裂：重复步骤2)、步骤3)、步骤4)；

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。

2.如权利要求1所述的一种油页岩地下原位喷射劈裂施工工艺，其特征在于，所述劈裂浆液外加剂是油页岩电解质外加剂。

说明书

一种油页岩地下原位喷射劈裂施工装置及施工工艺

技术领域

[0001] 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喷射劈裂施工装置及施工工艺。

背景技术

[0002] 目前世界页岩油资源量约为4110亿吨，相当于目前世界已探明的原油和凝析油可采储量的3倍，我国页岩油资源量约为476亿吨，相当于传统石油资源量的1.5倍，居世界第四位，现已查明页岩油资源27亿吨，仅占页岩油资源的5.67％。因此，世界及我国的页岩油资源丰富，为继原油之后，页岩油是最大的石油资源。

[0003] 我国2011年对进口石油的依赖度为55.2％，预计到2020年进口石油的依赖度将达到60％。目前德国、法国等发达国家的战略石油储备天数都达到90天以上，美国、日本的战略石油储备天数达到150天以上，我国的战略石油储备天数仅达到30天。因此，我国对石油的进口依赖度很高，战略石油储备天数很少，开发页岩油迫在眉睫。

[0004] 全世界都认识到开发页岩油的重要性，纷纷制定国家页岩油开发计划，对页岩油开发技术投入了大量的人力、财力、物力。但其技术发展缓慢，不足以支撑页岩油开发。目前页岩油开发技术主要针对地下原位油页岩整体加热方式，使页岩油裂解并进入生产井中，再抽出页岩油。由于对地下原位页岩整体加热，使页岩油很难裂解，裂解的页岩油进入生产井的时间很长，根本不能进行连续开采，就好像水井的中的水，流入一年，几天就能抽干，不能形成开采条件和生产页岩油规模。

发明内容

[0005] 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喷射劈裂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，为页岩油充分裂解提供环境，降低页岩油开采成本，提高页岩油出油率。

[0006] 本发明的技术方案是：一种油页岩地下原位喷射劈裂施工装置，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。

[0007] 一种油页岩地下原位喷射劈裂施工工艺，包括如下步骤：

[0008] 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；

[0009] 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；

[0010] 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；

[0011] 4)复劈裂：重复步骤2)和步骤3)，直至油页岩目的层劈裂成符合要求尺寸的块状；

[0012] 5)再进行下一个单点旋喷劈裂：重复步骤2)、步骤3)、步骤4)；

[0013] 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。

[0014] 较佳地，所述劈裂浆液外加剂是油页岩电解质外加剂。

[0015] 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喷射劈裂施工装置及施工工艺，能够使地下原位油页岩全面形成粉状颗粒，为油页岩全面加热裂解提供条件，通过对地下原位油页岩劈裂，再裂解的技术，实现了油页岩地下原位粉碎性劈裂，能够使地下原位油页岩充分裂解，形成可开采的页岩油流体。本发明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，降低了油页岩开采成本，提高了油页岩出油率。

附图说明

[0016] 图1为本发明的油页岩地下原位喷射劈裂装置及工艺技术示意图。

[0017] 图2为本发明的油页岩地下原位喷射劈裂装置示意图。

具体实施方式

[0018] 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。

[0019] 参见图1及图2所示，本发明实施例提供了一种油页岩地下原位喷射劈裂施工装置及施工工艺，其油页岩地下原位喷射劈裂施工装置包括浆液装置、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。

[0020] 本发明的油页岩地下原位喷射劈裂施工工艺，包括如下步骤：

[0021] 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；

[0022] 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；

[0023] 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；

[0024] 4)复劈裂：重复步骤2)和步骤3)，直至油页岩目的层劈裂成符合要求尺寸的块状；

[0025] 5)再进行下一个单点旋喷劈裂：重复步骤2)、步骤3)、步骤4)；

[0026] 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。

[0027] 进一步地，所述劈裂浆液外加剂是油页岩电解质外加剂。

[0028] 综上，本发明采用油页岩地下原位喷射劈裂施工装置，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，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，油页岩地下原位劈裂详见图1所示。

[0029] 因此，本发明实施例提供的一种油页岩地下原位喷射劈裂施工装置及施工工艺，能够使地下原位油页岩全面形成粉状颗粒，为油页岩全面加热裂解提供条件，通过对地下原位油页岩劈裂，再裂解的技术，实现了油页岩地下原位粉碎性劈裂，能够使地下原位油页岩充分裂解，形成可开采的页岩油流体。本发明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，降低了油页岩开采成本，提高了油页岩出油率。

[0030] 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。