頁巖氣熱采方法及系統技術方案

本發明專利技術涉及頁巖氣開發技術，具體是一種頁巖氣熱采方法及系統；頁巖氣熱采方法包括鉆井準備，安裝熱采裝置和頁巖氣熱采。頁巖氣熱采系統包括位于頁巖氣儲層位置處的套管的管段上和干熱巖層位置處的套管的管段上均設置有射孔，該射孔將套管的內腔與頁巖氣儲層和干熱巖層連通；位于頁巖氣儲層位置處的套管的內腔管段處和/或干熱巖層位置處的套管的內腔管段處固定有封隔器，穿過封隔器的重力熱管裝置的頂端固定在油管的底部，該油管穿出套管的頂部端口；所述重力熱管裝置內裝有受熱氣化的工質。本發明專利技術由于所述方法和結構而具有的優點是：大幅度降低了能耗，促進了頁巖氣儲層吸附氣解吸、提高了采出度和降低了開采成本。

Shale gas thermal recovery method and system

The invention relates to shale gas development technology, in particular to a shale gas thermal recovery method and system; the shale gas thermal recovery method includes drilling preparation, installation of thermal recovery equipment and shale gas thermal recovery. Pipe casing pipe comprises a sleeve is located in a layer of shale gas reservoir thermal recovery system of shale gas and hot dry rock at the location of the perforation is arranged on the perforation, will be connected to the lumen of the cannula and shale gas reservoir and hot dry rock; inner casing inner casing is located in a layer of shale gas reservoir. Pipe section and / or hot dry rock position of pipe are fixed at the top of the packer, packer through gravity heat pipe device is fixed on the bottom of the top end of the tubing, tubing through the casing; the gravity heat pipe working device is equipped with heating gasification. Because of the method and the structure, the invention has the advantages that the energy consumption is greatly reduced, the desorption gas of the shale gas reservoir is promoted, the extraction degree is increased, and the mining cost is lowered.

【技術實現步驟摘要】
頁巖氣熱采方法及系統
本專利技術涉及頁巖氣開發技術，尤其是一種降低能耗、促進吸附氣解吸、提高采出度和降低開采成本的頁巖氣熱采方法及系統。
技術介紹
頁巖氣是指賦存于以富有基質頁巖為主的儲集巖系中的非常規天然氣。據預測，世界頁巖氣資源量為456.24×1012m3，主要分布于北美、中亞和東亞的中國、中東和北非、拉丁美洲以及歐洲的前蘇聯等地區，其中，北美的頁巖氣儲量為108.79×1012m3，占總資源量的23.84%。中國南方海相頁巖地層是頁巖氣的主要富集地區，此外，松遼、鄂爾多斯、吐哈、準格爾等陸相沉積盆地頁巖地層也具有頁巖氣富集的基礎和條件。中國頁巖氣技術可采資源量估算為26×1012m3。頁巖氣藏中氣體的賦存與常規油氣藏不同。在頁巖氣藏中，天然氣的賦存形式有如下三種：一是以吸附氣的形式吸附在有機質和粘土顆粒表面；二是以自由氣的形式存在于巖石基質孔隙和裂縫中；另外還有很少一部分氣體以溶解狀態存在于干酪根、瀝青等物質中。一般頁巖中吸附氣含量占總含氣量20%~85%，因此增加頁巖氣解吸速度是提高頁巖氣產量的關鍵。常規的降壓解吸開采頁巖氣產量低、生產周期長。另外，地層壓力降低有一定的限制，很大一部分吸附氣不能解吸，降低了頁巖氣的采出程度。溫度是影響頁巖氣吸附的一個重要因素，溫度每升高1℃，頁巖氣吸附量降低約1.5%。通過升高地層溫度來提高頁巖氣解吸速度是提高頁巖氣產量的一個重要途徑。常規的加熱方式需要注入熱流體提高地層溫度，但是由于頁巖極低的滲透率，熱流體的注入非常困難。綜上所述，現有技術的頁巖氣熱采方法及裝置存在的技術問題是：采出程度低，需要注入熱流體，熱流體需要外部輔助加熱，能耗高，受地層壓力降低限制，很大一部分吸附氣不能解吸；開采成本高。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種降低能耗、促進吸附氣解吸、提高采出度和降低開采成本的頁巖氣熱采方法。為實現上述目的而采用的技術方案是這樣的，即一種頁巖氣熱采方法，包括如下步驟：第一步、鉆井準備，采用鉆井設備依次鉆穿頁巖氣儲層和位于頁巖氣儲層下方的干熱巖層，在鉆孔中下入套管并注入水泥進行固井，分別在頁巖氣儲層和干熱巖層的井段進行射孔完井，位于頁巖氣儲層井段位置處的射孔將頁巖氣儲層與套管的內腔連通，位于干熱巖層井段位置處的射孔將干熱巖層與套管的內腔連通；第二步、安裝熱采裝置，將內腔中裝有工質的重力熱管裝置下入至套管內腔下部，該重力熱管裝置位于套管底端與頁巖氣儲層頂端之間的套管內腔段位置處，在將重力熱管裝置的頂端固定在油管底部，重力熱管裝置與頁巖氣儲層之間位置處的套管內腔段和/或重力熱管裝置與干熱巖層之間位置處的套管內腔段的重力熱管裝置外壁套裝有封隔器；所述油管的頂部伸出套管的頂端后與地面控制設備連接，控制油管起下作業，將重力熱管裝置下放至目的層位；第三步、頁巖氣熱采，干熱巖層將高溫傳給重力熱管裝置的下部，加熱重力熱管裝置下端，重力熱管裝置內腔底部的工質吸熱由液態變為氣態，氣態工質上升到重力熱管裝置內腔頂部釋放熱量后重新形成液相并沿所述重力熱管裝置內腔的內壁向下流動回到重力熱管裝置內腔底部，以再次吸熱，進行下一次的循環相變，同時將熱量向上傳遞到位于頁巖氣儲層位置處的套管內腔段內，并對頁巖氣儲層進行加熱，使頁巖氣儲層解吸產生天然氣；隨著解吸氣的增多，頁巖氣儲層內的壓力增加，當壓力增加到某一個值后通過頁巖氣儲層位置處的射孔自噴到套管口，實現頁巖氣的開采。本專利技術由于上述結構而具有的優點是：地球物理勘探表明，由于地溫梯度或者地層深處巖漿的活動，在頁巖氣儲層的下部普遍發育高溫高壓水層或者干熱巖層等溫度較高的儲層。本方法有效地利用了下部干熱巖層作為熱量來源，大幅度降低了能耗，促進了頁巖氣儲層吸附氣解吸、提高了采出度和降低了開采成本。本專利技術的又一目的是提供一種降低能耗、促進吸附氣解吸、提高采出度和降低開采成本的頁巖氣熱采系統。為實現上述目的而采用的技術方案是這樣的，即一種頁巖氣熱采系統，包括底端依次穿過海水層、頁巖氣儲層后穿入干熱巖層中的鉆孔，固定在鉆孔中的套管，該套管的頂端穿出海水層的海平面，在套管的頂部設置有出氣口，該出氣口與輸氣管連通；其中：位于頁巖氣儲層位置處的套管的管段上和干熱巖層位置處的套管的管段上均設置有射孔，該射孔將套管的內腔與頁巖氣儲層和干熱巖層連通；位于頁巖氣儲層位置處的套管的內腔管段處和/或干熱巖層位置處的套管的內腔管段處固定有封隔器，穿過封隔器的重力熱管裝置的頂端固定在油管的底部，該油管穿出套管的頂部端口；所述重力熱管裝置內裝有受熱氣化的工質，重力熱管裝置的頂部位于頁巖氣儲層位置處的套管的內腔管段處，重力熱管裝置的底部位于干熱巖層位置處的套管的內腔管段處。本專利技術由于上述結構而具有的優點是：有效地利用了下部干熱巖層作為熱量來源，大幅度降低了能耗，促進了頁巖氣儲層吸附氣解吸、提高了采出度和降低了開采成本。附圖說明本專利技術可以通過附圖給出的非限定性實施例進一步說明。圖1為本專利技術的結構示意圖。圖2為本專利技術重力熱管單元處的結構示意圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本專利技術作進一步說明：一種頁巖氣熱采方法，其特征在于；包括如下步驟：第一步、鉆井準備，采用鉆井設備依次鉆穿頁巖氣儲層和位于頁巖氣儲層下方的干熱巖層，在鉆孔中下入套管并注入水泥進行固井，分別在頁巖氣儲層和干熱巖層的井段進行射孔完井，位于頁巖氣儲層井段位置處的射孔將頁巖氣儲層與套管的內腔連通，位于干熱巖層井段位置處的射孔將干熱巖層與套管的內腔連通；第二步、安裝熱采裝置，將內腔中裝有工質的重力熱管裝置下入至套管內腔下部，該重力熱管裝置位于套管底端與頁巖氣儲層頂端之間的套管內腔段位置處，在將重力熱管裝置的頂端固定在油管底部，重力熱管裝置與頁巖氣儲層之間位置處的套管內腔段和/或重力熱管裝置與干熱巖層之間位置處的套管內腔段的重力熱管裝置外壁套裝有封隔器；所述油管的頂部伸出套管的頂端后與地面控制設備連接，控制油管起下作業，將重力熱管裝置下放至目的層位；第三步、頁巖氣熱采，干熱巖層將高溫傳給重力熱管裝置的下部，加熱重力熱管裝置下端，重力熱管裝置內腔底部的工質吸熱由液態變為氣態，氣態工質上升到重力熱管裝置內腔頂部釋放熱量后重新形成液相并沿所述重力熱管裝置內腔的內壁向下流動回到重力熱管裝置內腔底部，以再次吸熱，進行下一次的循環相變，同時將熱量向上傳遞到位于頁巖氣儲層位置處的套管內腔段內，并對頁巖氣儲層進行加熱，使頁巖氣儲層解吸產生天然氣；隨著解吸氣的增多，頁巖氣儲層內的壓力增加，當壓力增加到某一個值后通過頁巖氣儲層位置處的射孔自噴到套管口，實現頁巖氣的開采。在該實施例中，通過利用干熱巖層的熱量，讓工質在重力熱管裝置的下部吸熱并在重力熱管裝置的內腔中氣化上升，將熱量帶入重力熱管裝置的內腔上部進行放熱，實現干熱巖層對頁巖氣儲層加熱，讓頁巖氣充分從頁巖氣儲層中解吸，無外部熱能加入，降低了能耗，促進了頁巖氣儲層吸附氣解吸、提高了采出度和降低了開采成本。為進一步提高采出度，充分利用干熱巖層的熱量，上述實施例中，優選地：所述工質采用水、甲醇、丙酮或氟利昂中的一種或幾種；當采用所述工質中的幾種時，重力熱管裝置內就有對應的幾個相互獨立封閉的內腔，該幾個相互獨立封閉的內腔從上往下布置；每一個獨立封閉的內腔中工作時從下往上一次形成有冷凝內腔本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種頁巖氣熱采方法，其特征在于；包括如下步驟：第一步、鉆井準備，采用鉆井設備依次鉆穿頁巖氣儲層和位于頁巖氣儲層下方的干熱巖層，在鉆孔中下入套管并注入水泥進行固井，分別在頁巖氣儲層和干熱巖層的井段進行射孔完井，位于頁巖氣儲層井段位置處的射孔將頁巖氣儲層與套管的內腔連通，位于干熱巖層井段位置處的射孔將干熱巖層與套管的內腔連通；第二步、安裝熱采裝置，將內腔中裝有工質的重力熱管裝置下入至套管內腔下部，該重力熱管裝置位于套管底端與頁巖氣儲層頂端之間的套管內腔段位置處，在將重力熱管裝置的頂端固定在油管底部，重力熱管裝置與頁巖氣儲層之間位置處的套管內腔段和/或重力熱管裝置與干熱巖層之間位置處的套管內腔段的重力熱管裝置外壁套裝有封隔器；所述油管的頂部伸出套管的頂端后與地面控制設備連接，控制油管起下作業，將重力熱管裝置下放至目的層位；第三步、頁巖氣熱采，干熱巖層將高溫傳給重力熱管裝置的下部，加熱重力熱管裝置下端，重力熱管裝置內腔底部的工質吸熱由液態變為氣態，氣態工質上升到重力熱管裝置內腔頂部釋放熱量后重新形成液相并沿所述重力熱管裝置內腔的內壁向下流動回到重力熱管裝置內腔底部，以再次吸熱，進行下一次的循環相變，同時將熱量向上傳遞到位于頁巖氣儲層位置處的套管內腔段內，并對頁巖氣儲層進行加熱，使頁巖氣儲層解吸產生天然氣；隨著解吸氣的增多，頁巖氣儲層內的壓力增加，當壓力增加到某一個值后通過頁巖氣儲層位置處的射孔自噴到套管口，實現頁巖氣的開采。...

【技術特征摘要】
1.一種頁巖氣熱采方法，其特征在于；包括如下步驟：第一步、鉆井準備，采用鉆井設備依次鉆穿頁巖氣儲層和位于頁巖氣儲層下方的干熱巖層，在鉆孔中下入套管并注入水泥進行固井，分別在頁巖氣儲層和干熱巖層的井段進行射孔完井，位于頁巖氣儲層井段位置處的射孔將頁巖氣儲層與套管的內腔連通，位于干熱巖層井段位置處的射孔將干熱巖層與套管的內腔連通；第二步、安裝熱采裝置，將內腔中裝有工質的重力熱管裝置下入至套管內腔下部，該重力熱管裝置位于套管底端與頁巖氣儲層頂端之間的套管內腔段位置處，在將重力熱管裝置的頂端固定在油管底部，重力熱管裝置與頁巖氣儲層之間位置處的套管內腔段和/或重力熱管裝置與干熱巖層之間位置處的套管內腔段的重力熱管裝置外壁套裝有封隔器；所述油管的頂部伸出套管的頂端后與地面控制設備連接，控制油管起下作業，將重力熱管裝置下放至目的層位；第三步、頁巖氣熱采，干熱巖層將高溫傳給重力熱管裝置的下部，加熱重力熱管裝置下端，重力熱管裝置內腔底部的工質吸熱由液態變為氣態，氣態工質上升到重力熱管裝置內腔頂部釋放熱量后重新形成液相并沿所述重力熱管裝置內腔的內壁向下流動回到重力熱管裝置內腔底部，以再次吸熱，進行下一次的循環相變，同時將熱量向上傳遞到位于頁巖氣儲層位置處的套管內腔段內，并對頁巖氣儲層進行加熱，使頁巖氣儲層解吸產生天然氣；隨著解吸氣的增多，頁巖氣儲層內的壓力增加，當壓力增加到某一個值后通過頁巖氣儲層位置處的射孔自噴到套管口，實現頁巖氣的開采。2.根據權利要求1所述的頁巖氣熱采方法，其特征在于：所述工質采用水、甲醇、丙酮或氟利昂中的一種或幾種；當采用所述工質中的幾種時，重力熱管裝置內就有對應的幾個相互獨立封閉的內腔，該幾個相互獨立封閉的內腔從上往下布置；每一個獨立封閉的內腔中工作時從下往上一次形成有冷凝內腔段、絕熱內腔段和蒸發內腔段。3.根據權利要求2所述的頁巖氣熱采方法，其特...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫致學，蔡明玉，朱旭晨，劉均榮，辛瑩，王通，賈存奇，姜傳胤，李維娜，何楚翹，王浩瑄，張野，都巾文，葛嬌，
申請(專利權)人：中國石油大學華東，
類型：發明
國別省市：山東,37