油页岩原位注蒸汽开发的固-流-热-化学耦合数学模型研究

针对目前传统地面干馏油页岩技术中存在的高成本、高污染问题,提出了对油页岩进行原位注蒸汽开发的新方法.并利用太原理工大学研制的高温高压干馏釜对油页岩进行了高温高压蒸汽作用下油页岩干馏渗透实验.结果表明:高温高压蒸汽作用下油页岩会产生大量的孔隙、裂隙,从根本上提高了油页岩的渗透性;主要利用对流传热的方式,高效率地加热了油页岩并带走页岩油.同时,在复杂理论分析的基础上建立了油页岩原位注蒸汽开发过程中的固、流、热、化学耦合数学模型,包含了众多的耦合项作用,为分析解决油页岩原位注蒸汽开发过程中的复杂物理化学过程提供了理论依据.

油页岩原位注蒸汽开采油气中试与多模式原位热采技术研究

为做到科学利用原位热采技术实现油页岩开采,结合项目实例对加热传导、对流传导等不同原位热采模式进行比较,提出采用原位注蒸汽方案加强油气开采。从矿体中采集试件开展中试实验,利用压力室、蒸汽发生器等装置模拟矿层开采条件,然后通过注入高温蒸汽实现矿体热解。从孔隙结构变化、矿体热解情况和油气开采效果三个方面对实验结果展开分析,可知采用注蒸汽原位热采对矿体进行均匀升温,有助于油气开采效率和品质提升,能够为油页岩开采提供有效技术方案。

油页岩原位注蒸汽开采油气中试与多模式原位热采技术的适用性分析

油页岩是中国储量巨大的重要战略资源,也是国际公认的重要非常规石油资源。对油页岩进行地下原位干馏是目前实现其大规模工业开发的唯一可行技术方案。太原理工大学于2010年获得油页岩原位注蒸汽开采油气技术(MTI)的发明专利授权。基于MTI技术原理,对大尺寸油页岩试件实施原位注蒸汽开采油气的中试实验,并对多模式油页岩原位干馏技术的适用性进行分析。研究结果表明:(1)在实施油页岩原位多井水力压裂连通过程中,最高注水压力仅为地应力的41%,裂缝起裂扩展压力低。(2)蒸汽对流传热方式具备很高的传热效率,有机质热解迅速,蒸汽携带油气快速从生产井产出。同时,通过选择开启或关闭井组钻孔阀门的方式,实时调整蒸汽的流量和流向,灵活控制油页岩目标加热热解区域,实现了蒸汽的科学调配。(3)在油页岩原位注蒸汽正常运行过程中,蒸汽的注入压力仅约为自重应力的1/4,蒸汽锅炉长期低负载运行。(4)油页岩原位热解引发的地面沉降量很小,对地质环境危害小。(5)注汽热解区采出的含油率高达95%以上,总体原油采收率达到67.3%,充分证明利用MTI技术原位注蒸汽热解油页岩可达到较高的原油采收率。(6)所得油页岩油中轻质油品的占比达到72.51%;H;在热解气体中的比例占据绝对优势,体积含量高达68.87%。(7)注蒸汽热解区的顶、底板油页岩层热解不充分,裂隙发育不明显,成为良好的防渗隔热层。(8)MTI技术与其他油页岩原位热采技术相比,其在技术流程和经济性方面具有明显优势,具备广阔的商业开发应用前景。

原位开采背景下油页岩渗透规律的研究

针对目前地面干馏油页岩技术成本高、环境污染严重的状况,提出对油页岩进行原位注蒸汽开采油气的新技术,利用该技术可实现油页岩低成本、低污染、高效率的开发新模式,成功实施可缓解我国日益紧张的能源危机,降低对进口石油的依存度。并且利用太原理工大学自行研制的MDS-200型三轴渗透实验台测定了干馏后油页岩试件在三维应力下的渗透系数,实验结果表明:在油页岩原位开发过程中,渗透系数随地层体积应力的增加而衰减,随孔隙压的升高而增大。因此,在现场原位注蒸汽工艺实施过程中,可以通过水力压裂,水力爆破和增加蒸汽注入压力的方法来提高地层的渗透性,以此提高油页岩的开发效率。