油页岩原位开采地下冷冻墙缓冲距离研究

油页岩原位高温开采,需要在矿区周边建立地下冷冻墙以阻止地下水的流入,防止油气的泄漏。油页岩的高温开采区与地下冷冻墙的冷冻区之间的缓冲距离影响油岩页的开采效果及地下冷冻墙的制冷效果,也影响整个工程的施工成本及运行费用。采用理论计算、数值模拟分析的方法,以最低成本为目标,对合理的缓冲距离进行了详细计算与分析,确定出了合理的缓冲距离,为油页岩高温开采地下冷冻墙的设计提供了理论指导。     

油页岩原位开采温度-时间-转化率判识方法及应用

油页岩原位转化开采加热的最终温度、加热时间和最终油气转化率与原位开采的经济成本息息相关。利用Rock-Eval 6型岩石热解分析仪分别获取不同升温速率下的油页岩烃产率-转化率和烃产率-活化能之间的关系,以烃产率为桥梁,建立活化能与转化率的对应关系;在此基础上,依据化学动力学反应原理,将油页岩有机质（干酪根）演化生成油气的过程近似为具一级反应特征的热裂解反应,获取不同转化率条件下温度倒数（1/T）与时间对数（ln t）的关系式,建立油页岩原位转化温度-时间-转化率关系图。以广东茂名盆地油柑窝组油页岩为例,通过上述方法建立了油页岩原位转化开采温度-时间-转化率关系图。由判识关系图可知：加热至350℃开采该区油页岩,转化率达90%需要98 a;加热至200℃开采该区油页岩,在不采取其他措施的情况下即使转化10%也需要147 a。实际情况下,地下油页岩原位受热具有非均质性,加热开采能耗大,通过添加催化剂降低油页岩原位油气转化所需的温度、改善油气产物品质可能是油页岩原位开采技术的一种发展方向。     

松辽及外围盆地油页岩资源潜力与政策建议

油页岩是一种重要的替代能源,我国东北地区的松辽及外围盆地油页岩资源非常丰富。根据最新研究结果,松辽盆地的油页岩资源折算成页岩油约为578.4亿t。目前,东北地区油页岩开发生产基本仍局限在老油页岩基地,采用露天或井下挖掘开采,成本高、生产规模小,产量尚未达到历史上的最高水平,与丰富的资源很不匹配。同时,巨大的油页岩资源及其可能带来的丰厚回报,驱使国内外投资者在松辽及外围盆地开始争夺油页岩资源,由此可能引起油页岩资源无序竞争及资源浪费等诸多严重问题。国家应立足长远,加强油页岩资源的科学管理,促进油页岩资源的合理开发和利用。     

国外油页岩的地下转化开采方法

国外采用一种开采油页岩的新方法--地下转化工艺（in situ (in ground)conversion process,ICP）。该方法是在油页岩矿层打钻井,使其分裂出页岩油等物质,最后生产井将油等物质抽出,在地表进行分离处理。这种方法不仅占地少,而且对环境的破坏也非常小,几乎没有空气污染,该方法生产的页岩油成本低,非常适合油页岩的开发。     

农安油页岩水力压裂模拟及实验研究

裂隙的数量和尺寸会影响油页岩原位开采的成本与效率,开采前需对油页岩进行水力压裂来建立或扩展裂隙,而压裂过程中的破裂压力是一个重要的参数。以农安矿区油页岩为研究对象,数值计算了其射孔完井下的水力压裂的破裂压力并采用真实破裂过程分析软件（二维渗流分析版）对水力压裂过程进行数值模拟,得到油页岩破裂压力。同时对该矿区油页岩压裂进行了实验对比,验证了数值模拟的有效性。对比结果表明模拟值、实验值较计算值均偏大。     

降水井改造为原位生产井的工艺设计及应用

为有效地扩大油页岩原位开采区域和节约油页岩原位开采的成本,需将废置的降水井改造成为原位生产井。根据降水井与原位生产井井身结构的相似性,对农安油页岩原位开采先导试验工程基地的降水井改造工艺进行了设计和优化。同时研发了偏心轮式套管割管装置及三爪式套管打捞装置用于拔管施工。工程实践证明,该工艺具有步骤简单、合理、高效以及价格低廉等特点。偏心轮式套管割管装置及三爪式套管打捞装置应用在降水井改造中,均取得理想的效果。     

油页岩原位开采井距影响数值模拟研究

近年来,随着我国能源消费水平的提高,油气资源进口量逐年上升,寻找替代能源逐渐受到世界各国关注。油页岩是一种重要的石油替代能源,其储量巨大,分布广泛,开采前景广阔。地下原位转化开采油页岩具有低污染、占地面积小的优点。本文采用CMG-STARS数值模拟软件建立油页岩地下原位开采模型,通过原位注入热蒸汽法模拟了油页岩地下原位转化过程中的产油动态,并分析不同井距对开采的影响。结果表明,井距对油页岩开采有重要影响,井距越大,油页岩长期开采效果越好,但短期开采效果越差。最后对井距进行敏感性分析,结果表明井距40 m左右时产油效果最好。     

不同边界条件对油页岩原位转化开采的影响及启示

借助于烃源岩生排烃模拟技术,开展了加热温度、加热速率、恒温时间、水质量分数等不同边界条件对油页岩原位转化开采影响的模拟实验。结果表明:升高转化温度、降低升温速率、延长恒温时间均有利于提高原位转化出油率和改善油品;流体压力过度升高对油品稍有改善,但出油率有所降低,且过高的流体压力(如超过开采层上覆岩层压力)会对地面工程产生破坏影响;高温地层水可能作为催化剂、反应物和溶剂参加反应,促进非共价键的断裂,提高出油率。在此基础上,提出了在干馏转化过程中加入额外的供氢物质或高温水中加入适量的水溶性催化剂提高油页岩原位转化开采出油率的方法。     

油页岩技术可采系数研究与应用

油页岩技术可采系数是将油页岩资源转化为油页岩技术可采资源的关键参数。由于我国油页岩井下开采少,且规模小,无经验借鉴。油页岩开采技术与煤炭开采技术相类似,通过分析油页岩技术可采系数的影响因素,参照煤炭规范中所规定的煤炭地下及露天开采回采率标准,建立了不同条件（开采方式、厚度、倾角和地质类型）、不同资源类型的油页岩技术可采系数的取值标准。油页岩技术可采系数影响因素确定为开采方式（露天开采和地下开采）、厚度（薄层、中厚层和厚层）、倾角（缓倾斜、倾斜和急倾斜）和地质类型（简单、中等和复杂）;不同资源类型（13种）确定技术可采系数时,选取了不同的可信度系数（1.0~0.5）。油页岩露天开采技术可采系数确定为95.0%～42.5%,地下开采油页岩技术可采系数确定为75%～22.5%。并以吉林省汪清罗子沟盆地油页岩资源评价为例进行了具体应用。     

松辽盆地扶余—长春岭矿区青山口组油页岩原位开采中试示范区优选

随着松辽盆地地下原位转化技术点试实验的成功,亟需从中试和生产角度寻找适合油页岩规模开采的靶区,建立油页岩原位选区的参数体系是开展上述工作的首要任务。在众诚集团和吉林大学油页岩原位转化实验经验基础上,从油页岩品质、矿床赋存特征角度出发,提出油页岩含油率、有机质类型及成熟度、厚度、岩石组合特征、埋深、横向稳定性和地层倾角是进行原位选区的关键参数。基于松辽盆地东南隆起区扶余—长春岭矿区基础数据,确定1号和2号矿层为油页岩原位开采有利层位,并通过原位开采潜力值在研究区选出4个适合油页岩原位开采的中试示范区。运用体积法计算松辽盆地扶余—长春岭矿区适合原位开采的油页岩油资源为36 995×10~4t。     

页岩油化学生热原位转化开采理论与方法

页岩油资源量潜力巨大,作为一种重要的接替能源,寻求页岩油的有效开发与经济利用的途径,对缓解能源供需矛盾具有重大的现实意义。在分析页岩油原位转化/改质各种方法优缺点的基础上,总结了页岩油裂解生烃转化的温度时间条件与结构演化特征,根据物质与能量平衡原理,提出了页岩油化学生热原位转化开采理论与方法,论证了该方法温度水平、热量供给和固相体积变化等技术可行性,提出了关键技术可能突破的工艺路径。得出了如下结论:当前中低成熟度页岩油和油页岩地下原位转化/改质方法主要面临热效率低、污染风险高和储层沉降失稳等瓶颈难题; 提出了页岩油化学生热原位开采理论,采用氧化钙与水反应为有机质原位转化提供热量,通过热量平衡与固相物质平衡分析、高压氧化钙水解试验,证明了该理论方法的技术可行性和经济性; 建立了页岩油化学生热原位转化开采方法,提出了氧化钙粉末表面包覆改性、氧化钙微球、氧化钙羟基注入液、高压空气氧化钙粉末注入等核心技术工艺路径。     

鄂尔多斯盆地何家坊地区三叠系油页岩特征

为了认识陕西省铜川市何家坊地区三叠系延长组长7油页岩矿床特征、品级质量和勘探前景,对何家坊地区三叠系油页岩成矿地质背景和油页岩样品数据进行了研究分析,并对比了井下和地表油页岩参数变化。该区油页岩厚度较大、油页岩段集中、分布稳定、含油率较高,为厚层中品级富-高硫油页岩;地表油页岩由于覆压减小等影响,页理张开、孔隙增加、密度减小。油页岩油气含量更能反映其利用价值,油页岩开发必须考虑含气量的综合利用。     

北美页岩油气研究进展及对中国陆相页岩油气勘探的思考

北美在海相页岩油气的勘探开发中已获得巨大成功,研究表明,页岩油和页岩气形成条件和赋存状态虽然具有较多的共性,但也存在一定差异。共性为二者均呈"连续型"分布于沉积盆地的斜坡和中心带,具有工业开采价值的页岩油气均产自有机质丰度高、脆性矿物含量高、存在异常高压的页岩地层。两者的差异性表现在页岩气的产生具有多源性和多阶性,即页岩气既可来自Ⅰ-Ⅱ型有机质,也可来自Ⅲ型有机质,但页岩油主要来自Ⅰ-Ⅱ型有机质;页岩气可形成于有机质成熟作用的任何阶段,但页岩油是有机质处于成熟阶段的产物。由于页岩油和页岩气分子直径和结构的差异导致两者在页岩中的赋存状态和开采机制存在一定差别。勘探实践表明,中国陆相盆地存在着丰富的页岩油气资源,如何利用这些资源,有针对性地研究其勘探开发技术,是我国页岩油气勘探开发面临的重要问题。     

山东省油页岩资源特征及开发利用前景

随着石油资源可用量的不断减少,页岩气、油页岩、油砂与稠油作为一种新能源,近年来备受人们的重视。山东省存在着丰富的油页岩资源。近年来笔者通过收集前人相关资料、野外地质填图、钻探编录、典型矿区考察、关键样品化验分析等手段对其进行了初步研究,初步认识了山东地区油页岩的资源特征及其形成环境,对未来山东地区油页岩矿的预测及潜力的评价具有一定的指导与借鉴作用。     

页岩气、油页岩资源的电阻率法勘查

岩石标本法、测井法获得的电阻率数据表明,富含有机质的页岩层系具有相对较高甚至是最高的电阻率值。在何家坊油页岩矿区以及民和盆地页岩气可能发育区,分别利用高密度电阻率法和大地电磁测深法进行了探测试验,结果表明,富含有机质的页岩层系,不管在浅层（数百米以浅）、还是深部（埋深数公里）,均可为电阻率勘查方法有效地识别。电阻率勘查方法在页岩气、油页岩勘查中可以起到良好的作用。     

山东昌乐凹陷油页岩地球化学特征及成因探讨

山东昌乐凹陷油页岩出产于古近系五图群李家崖组,与济阳拗陷和潍北凹陷孔二段相当。利用有机地球化学方法对昌乐凹陷油页岩品质进行分析,结果显示该区油页岩有机质丰度较高、干酪根类型主要为Ⅰ型和Ⅱ₁型,处于未熟低熟阶段,具有较好的勘探开发前景。通过区域构造演化和气候变化分析,昌乐凹陷油页岩形成于郯庐断裂带左旋右旋转换期,构造活动强度较弱加之温暖湿润的气候环境促成了油页岩的发育。油页岩与煤共生于水进体系域和高水位体系域之中,油页岩成矿模式为断陷湖沼型。