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一种 油 页岩原位开采的布井及地层处理方法

阅读：719发布：2020-09-17

专利汇可以提供一种油页岩原位开采的布井及地层处理方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种油页岩原位开采的布井与地层处理方法，在油页岩开采区域范围内，布设两口水平井和六口竖井；竖井均布在油页岩开采区域的两侧，第一水平井与第二水平井成斜对称方式，第一水平井与第二水平井分别钻穿至油页岩的上顶板和下底板。第一水平井与第二水平井在水平、竖直方向均有距离且呈镶嵌状态；采用水力喷射的方式分别对第一水平井与第二水平井喷射出分支井。对于第一水平井和第二水平井，分别使用水力喷射钻具向下方和上方定向喷射出3个在油页岩地层内的分支井；最后，采用水力压裂的方式将第一水平井的分支井、第二水平井的分支井和所有竖井压裂贯通，使其裂缝更加发育，孔隙度与渗透性能进一步提高。，下面是一种油页岩原位开采的布井及地层处理方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种油页岩原位开采的布井与地层处理方法，其特征在于：在油页岩原位裂解的区域内确定油页岩地层上顶板与下底板的位置，油页岩层位于地下460m至489m处；油页岩的开采区域为长度180m，宽度80m的矩形区域，距离开采区域左侧边缘20m钻出第一水平井(1)，第一水平井(1)长度为180m位于油页岩层的上顶板；距离开采区域右侧边缘20m处钻出第二水平井(2)，第二水平井(2)长度为180m，钻至油页岩层的下底板，第一水平井(1)与第二水平井(2)成斜对称方式；分别在开采区域布置6口竖井，在第一水平井(1)与第二水平井(2)的两侧各布置3口竖井；
第一水平井(1)、第二水平井(2)、第一竖井(31)、第二竖井(32)、第三竖井(33)、第四竖井(34)、第五竖井(35)、第六竖井(36)的孔径均为380mm，第一水平井(1)的第一分支井(11)、第一水平井(1)的第二分支井(12)、第一水平井(1)的第三分支井(13)、第二水平井(2)的第四分支井(21)、第二水平井(2)的第五分支井(22)、第二水平井(2)的第六分支井(23)孔径均为200mm；
在第一水平井(1)的左侧距离油页岩开采区域边缘10m处布设3口竖井，分别为竖井第一(31)、第二竖井(32)、第三竖井(33)，第一竖井(31)与第二竖井(32)之间的距离为60m、第二竖井(32)与第三竖井(33)之间的距离为60m；在第二水平井(2)的右侧距离油页岩开采区域边缘10m处布设3口竖井，分别为竖井第四(34)、第五竖井(35)、第六竖井(36)，第三竖井(33)与第四竖井(34)之间的距离为60m、第四竖井(34)与第五竖井(35)之间的距离为60m、第五竖井(35)与第六竖井(36)之间的距离为60m；
采用水力喷射的方式分别对第一水平井(1)喷射出分支井；对第一水平井(1)，将水力喷射钻具放置于第一水平井(1)的末端，使水力喷射钻具的喷射孔朝向油页岩地层，钻出第一水平井(1)的第一分支井(11)；然后上提水力喷射钻具至井口，并下放阻流环至第一水平井(1)的第一分支井(11)的前端40m处，再次下放水力喷射钻具，将水力喷射钻具放置于阻流环前端，钻出第一水平井(1)的第二分支井(12)；然后上提水力喷射钻具至井口，并下放阻流环至第一水平井(1)的第二分支井(12)的前端40m处，再次下放水力喷射钻具，将水力喷射钻具放置于阻流环前端，使水力喷射钻具的喷射孔朝向油页岩地层，钻出第一水平井(1)的第三分支井(13)；
采用水力喷射的方式分别对第二水平井(2)喷射出分支井；对第二水平井(2)，将水力喷射钻具放置于第二水平井(2)的末端，使水力喷射钻具的喷射孔朝向油页岩地层，钻出第二水平井(2)的第四分支井(21)；然后上提水力喷射钻具至井口，并下放阻流环至第二水平井(2)的第四分支井(21)的前端40m处，再次下放水力喷射钻具，将水力喷射钻具放置于阻流环前端，钻出第二水平井(2)的第五分支井(22)；然后上提水力喷射钻具至井口，并下放阻流环至第二水平井(2)的第五分支井(22)的前端40m处，再次下放水力喷射钻具，将水力喷射钻具放置于阻流环前端，使水力喷射钻具的喷射孔朝向油页岩地层，钻出第二水平井(2)的第六分支井(23)；
进行第一水平井(1)的各个分支井与第二水平井(2)的各个分支井的压裂工作；采用水力压裂的措施对第一水平井(1)与第二水平井(2)进行压裂；压裂时将压裂液通过第一水平井(1)与第二水平井(2)注入，第一竖井(31)、第二竖井(32)、第三竖井(33)、第四竖井(34)、第五竖井(35)和第六竖井(36)作为压裂液的流出通道；通过压裂时的压力将第一水平井(1)的阻流环压制第一水平井(1)的末端，以相同方式将第二水平井(2)的阻流环压制第二水平井(2)的末端；并且压裂第一水平井(1)、第二水平井(2)的各个分支井和第一竖井(31)、第二竖井(32)、第三竖井(33)、第四竖井(34)、第五竖井(35)、第六竖井(36)，提高整个油页岩地层的渗透性与孔隙度；
通过对6口竖井与2口水平井及其分支井的射孔压裂，油页岩地层的孔隙发育会更加充分，将第一水平井(1)与第二水平井(2)作为加热井；热量通过第一水平井(1)的分支井，与第二水平井(2)的分支井的裂缝进行扩展，加热整个油页岩层，同时由于裂隙发育，经过加热裂解之后的页岩油与页岩气通过6口竖井进行抽取；
或者将6口竖井作为油页岩原位开采的加热井，注入的热量通过各竖井之间的裂缝进行扩展，加热整个油页岩层，油页岩被加热之后，干酪根裂解产生油气，在注入加热井内气体的驱替作用下，油气通过压裂产生的裂隙，进入水平井的分支井，然后通过水平井的分支井进入第一水平井(1)和第二水平井(2)，进而通过第一水平井(1)和第二水平井(2)抽取至地面装置。

说明书全文

一种油 页岩原位开采的布井及地层处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及油页岩原位裂解开采领域，特别涉及一种油页岩原位开采的布井与地层处理方法。

背景技术

[0002] 实现油页岩原位开采的关键是在井下完成干酪根的裂解，通常油页岩层位于沉积盆地的上顶板与下底板之间，岩层比较致密，而且渗透性与孔隙度相对较低。因此，设法提高油页岩层的渗透性与孔隙度，可以有效提高油页岩原位裂解的质量以及油气采收率。目前油页岩的原位开采主要研究的是其开采方法与加热方法（如：CN 103321618 A），或者是地下加热器与加热系统等（如：CN104775801A；CN204457711U等）。对于油页岩开采的布井方式与地层处理方法的研究相对较少，而布井方式与地层处理方法的合理性与科学性，将直接影响油页岩的原位裂解质量与采收率。因此本发明就提高油页岩井下裂解质量与采收率为目标，对油页岩地层的处理方法与布井方式给出科学合理的解释。

发明内容

[0003] 针对油页岩原位裂解开采的施工过程中，油页岩原生矿层岩石致密，孔隙性与渗透率低的问题，为有效节省材料、节约能源和坚持可持续利用的原则，本发明提供一种合理而科学的油页岩原位裂解开采的布井与地层处理方式，以提高油页岩原位裂解的质量与采收率。

[0004] 为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0005] 确定油页岩地层的埋藏深度，确定油页岩上顶板与下底板的位置。采用水平井的钻井方式分别在所要开采的范围内钻两口水平井，分别为第一水平井1和第二水平井2，均作为开采井。第二水平井2穿过整个油页岩地层并位于油页岩层的下底板，第一水平井1穿过油页岩层的上覆地层并位于油页岩层的上顶板；

[0006] 第一水平井1与第二水平井2成斜对称方式，即第二水平井2与第一水平井1在水平方向相距一段距离，第一水平井1与第二水平井2在竖直方向也相距一段距离，第一水平井1位于油页岩原位开采地层的上顶板左侧，距离开采区域左侧边缘20m；第二水平井2位于油页岩原位开采下底板右侧，距离开采区域右侧边缘20m；

[0007] 在第一水平井1的左侧距离油页岩开采区域边缘10m处布设3口竖井，分别为竖井第一31、第二竖井32、第三竖井33，第一竖井31与第二竖井32之间的距离为60m、第二竖井32与第三竖井33之间的距离为60m；在第二水平井2的右侧距离油页岩开采区域边缘10m处布设3口竖井，分别为竖井第四34、第五竖井35、第六竖井36，第三竖井33与第四竖井34之间的距离为60m、第四竖井34与第五竖井35之间的距离为60m、第五竖井35与第六竖井36之间的距离为60m；

[0008] 作为上述技术方案的优选，采用水力喷射的方式分别对第一水平井1与第二水平井2喷射出分支井。对于第一水平井1，使用水力喷射钻具向下定向喷射出3个在油页岩地层内的分支井；对于第二水平井2，使用水力喷射钻具向上定向喷射出3个在油页岩地层内的分支井，第一水平井1与第二水平井2的分支井呈镶嵌状态；

[0009] 作为上述技术方案的优选，本发明采用水力压裂的方式将第一水平井1的分支井与第二水平井2的分支井压裂贯通使其裂缝更加发育，孔隙度与连通性能进一步提高。

[0010] 本发明的工作原理和过程：

[0011] 进行第一水平井1的各个分支井与第二水平井2的各个分支井的压裂工作。采用水力压裂的措施对第一水平井1与第二水平井2进行压裂。压裂时将压裂液通过第一水平井1与第二水平井2注入，第一竖井31、第二竖井32、第三竖井33、第四竖井34、第五竖井35和第六竖井36作为压裂液的流出通道。通过压裂时的压力将第一水平井1的阻流环压制第一水平井1的末端，以相同方式将第二水平井2的阻流环压制第二水平井2的末端。并且压裂第一水平井1、第二水平井2的各个分支井和第一竖井31、第二竖井32、第三竖井33、第四竖井34、第五竖井35、第六竖井36，提高整个油页岩地层的渗透性与孔隙度；

[0012] 通过对6口竖井与2口水平井及其分支井的射孔压裂，油页岩地层的孔隙发育会更加充分，可以将第一水平井1与第二水平井2作为加热井；热量通过第一水平井1的分支井，与第二水平井2的分支井的裂缝进行扩展，加热整个油页岩层，同时由于裂隙发育，经过加热裂解之后的页岩油与页岩气可以通过6口竖井进行抽取；

[0013] 可以将6口竖井作为油页岩原位开采的加热井，注入的热量通过各竖井之间的裂缝进行扩展，加热整个油页岩层，油页岩被加热之后，干酪根裂解产生页岩油与气，在注入加热井内气体的驱替作用下，油气通过压裂产生的裂隙，通过水平井的分支井，然后通过水平井的分支井进入第一水平井1和第二水平井2，进而通过第一水平井1和第二水平井2抽取至地面装置。

[0014] 本发明的有益效果：

[0015] 针对在油页岩原位裂解开采的施工过程中，油页岩原生矿层岩石致密，孔隙性与渗透率低，本发明采用水力压裂的方式将水平井的分支井与水平井的分支井压裂贯通使其裂缝更加发育，孔隙度与连通性能进一步提高，从而提升油页岩原位裂解的质量与采收率。节省材料、节约能源。
附图说明

[0016] 图1为本发明的一种油页岩原位开采地层处理方法示意图。

[0017] 图2为本发明的一种油页岩原位开采布井方法示意图。

具体实施方式

[0018] 请参阅图1和图2所示，确定油页岩原位裂解的开采区域，确定油页岩上顶板与下底板的位置。油页岩层位于地下460m至489m处；油页岩的开采区域为长度180m，宽度80m的矩形区域。距离开采区域左侧边缘20m钻出第一水平井1，第一水平井1长度为180m位于油页岩层的上顶板；距离开采区域右侧边缘20m处钻出第二水平井2，第二水平井2长度为180m，钻至油页岩层的下底板，第一水平井1与第二水平井2成斜对称方式；分别在开采区域布置6口竖井，在第一水平井1与第二水平井2的两侧各布置3口竖井，即竖井第一31、第二竖井32、第三竖井33布置于第一水平井1的左侧，第一竖井31与第二竖井32之间的距离为60m、第二竖井32与第三竖井33之间的距离为60m；第四竖井34、第五竖井35、第六竖井36布置于第二水平井2的右侧，第三竖井33与第四竖井34之间的距离为60m、第四竖井34与竖井第五35之间的距离为60m、第五竖井35与第六竖井36之间的距离为60m；

[0019] 对第一水平井1采用水力喷射的方式进行水平井分支井的钻进。将水力喷射钻具放置于第一水平井1的末端，使水力喷射钻具的喷射孔朝向油页岩地层，通过泥浆泵的大泵量冲击作用，在油页岩层中钻出第一水平井1的第一分支井11；然后上提水力喷射钻具至井口，并下放阻流环至第一水平井1的第一分支井11的前端40m处，再次下放水力喷射钻具，将水力喷射钻具放置于阻流环前端，使水力喷射钻具的喷射孔朝向油页岩地层，通过泥浆泵的大泵量冲击作用，在油页岩层中钻出第一水平井1的第二分支井12；然后上提水力喷射钻具至井口，并下放阻流环至第一水平井1的第二分支井12的前端40m处，再次下放水力喷射钻具，将水力喷射钻具放置于阻流环前端，使水力喷射钻具的喷射孔朝向油页岩地层，通过泥浆泵的大泵量冲击作用，在油页岩层中钻出水第一水平井1的第三分支井13；

[0020] 对第二水平井2采用水力喷射的方式进行水平井分支井的钻进。将水力喷射钻具放置于第二水平井2的末端，使水力喷射钻具的喷射孔朝向油页岩地层，通过泥浆泵的大泵量冲击作用，在油页岩层中钻出第二水平井2的第四分支井21；然后上提水力喷射钻具至井口，并下放阻流环至第二水平井2的第四分支井21的前端40m处，再次下放水力喷射钻具，将水力喷射钻具放置于阻流环前端，使水力喷射钻具的喷射孔朝向油页岩地层，通过泥浆泵的大泵量冲击作用，在油页岩层中钻出第二水平井2的第五分支井22；然后上提水力喷射钻具至井口，并下放阻流环至第二水平井2的第五分支井22的前端40m，再次下放水力喷射钻具，将水力喷射钻具放置于阻流环前端，使水力喷射钻具的喷射孔朝向油页岩地层，通过泥浆泵的大泵量冲击作用，在油页岩层中钻出第二水平井2的第六分支井23。

[0021] 本发明的工作原理和过程：

[0022] 请参阅图1和图2所示，进行第一水平井1的各个分支井与第二水平井2的各个分支井的压裂工作。采用水力压裂的措施对第一水平井1与第二水平井2进行压裂。压裂时将压裂液通过第一水平井1与第二水平井2注入，第一竖井31、第二竖井32、第三竖井33、第四竖井34、第五竖井35和第六竖井36作为压裂液的流出通道。通过压裂时的压力将第一水平井1的阻流环压制第一水平井1的末端，以相同方式将第二水平井2的阻流环压制第二水平井2的末端。并且压裂第一水平井1、第二水平井2的各个分支井和第一竖井31、第二竖井32、第三竖井33、第四竖井34、第五竖井35、第六竖井36，提高整个油页岩地层的渗透性与孔隙度；

[0023] 通过对6口竖井与2口水平井及其分支井的射孔压裂，油页岩地层的孔隙发育会更加充分，可以将第一水平井1与第二水平井2作为加热井；热量通过第一水平井1的分支井，与第二水平井2的分支井的裂缝进行扩展，加热整个油页岩层，同时由于裂隙发育，经过加热裂解之后的页岩油与页岩气可以通过6口竖井进行抽取；

[0024] 可以将6口竖井作为油页岩原位开采的加热井，注入的热量通过各竖井之间的裂缝进行扩展，加热整个油页岩层，油页岩被加热之后，干酪根裂解产生页岩油与气，在注入加热井内气体的驱替作用下，油气通过压裂产生的裂隙，通过水平井的分支井，然后通过水平井的分支井进入第一水平井1和第二水平井2，进而通过第一水平井1和第二水平井2抽取至地面装置。

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