CN110541695A - 一种过热水蒸汽原位热解富油煤高效提油方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种过热水蒸汽原位热解富油煤高效提油方法。本发明采用两个水平注热井一个水平生产井的布井方式，采用水力压裂/超临界二氧化碳压裂/可控冲击波压裂技术，在煤层内部形成大规模网格裂隙，并在裂隙中注入铁矿石和石灰的混合浆液，这些矿石的加入可以提高富油煤的热导性，提高富油煤的受热均匀性，在两个注热井水平段植入低温等离子体电极，采用低温等离子体技术对富油煤进行辅助热解。本发明能够可提供可靠的热源，提高热传导效率，维持地下热解温度的同时可以增加载气承载油气的能力，可以提高富油煤的热解制油效率及轻油比例。
Description
技术领域
本发明涉及一种富油煤高效提油方法，属于能源应用技术领域，具体是涉及一种过热水蒸汽原位热解富油煤高效提油方法。
背景技术
按煤的低温焦油产率级别可以将煤(空气干燥基)分为三个等级，低温焦油产率≤7％的煤称为含油煤，低温焦油产率大于7％小于等于12％的煤为富油煤，低温焦油产率>12％的煤为高油煤。通过低温干馏技术可将富油煤中油、气进行分离提取，用于弥补缺油、少气及焦煤稀少不足等现实问题。
目前煤炭干馏采用的技术为地面干馏技术，煤炭地面干馏虽然已经工业化生产多年，但其仍存在很多难以解决的问题，比如干馏处理能力小，设备庞杂，没有很好的实现焦油产品、半焦油产品的深层次加工，煤气的综合利用率不高，开采及利用成本高，同时地面干馏消耗水量较大，产生的废水、废渣污染很难解决，地面干馏还会占用大量的土地面积，以上问题严重制约地面干馏的可持续发展。
目前还没有将原位热解技术应用在富油煤上的案例，现阶段原位热解技术主要应用在油页岩热解领域，油页岩原位热解的技术采用原位电加热的方法，将加热深入到地下油页岩的矿层处理层段，将页岩层均匀加热到 340℃，使油页岩受热发生裂解，进而生成油气，该技术对一些地质条件适应性较差，对油页岩的持续加热时间较长。
现有技术中还有一种工艺，其首先利用冷冻法或***法等地下碎石技术将油页岩储层进行破碎化处理，将原始的连续介质转变为不连续介质，然后通过泵站向碎石注入高温流体，使有机物受热分解转化成气和油，而后通过传统方法将油气采出至地表。该工艺由于破碎技术只限于局部的油页岩储层改造，流体携带热量并无充分利用，致使加热效率降低。
发明内容
本发明主要是解决现有技术所存在的上述技术问题，提供了一种过热水蒸汽原位热解富油煤高效提油方法。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种过热水蒸汽原位热解富油煤高效提油方法，包括：
在煤层中施工至少两个水平井作为注热井，并施工与所述注热井水平段相通的竖井，在所述注热井水平段上方施工生产井；
向所述注热井内通入水或超临界二氧化碳对煤层进行压裂，在生产井中收集油气混合物。
优选的，上述的一种过热水蒸汽原位热解富油煤高效提油方法，所述注热井水平段中设置有低温等离子体电极，在压裂过程中通过所述低温等离子体电极对富油煤热解进行辅助。
优选的，上述的一种过热水蒸汽原位热解富油煤高效提油方法，所述注热井的水平段距离大于500m。
优选的，上述的一种过热水蒸汽原位热解富油煤高效提油方法，注热井水平段的见煤段标高大于所述竖井的见煤段标高。
优选的，上述的一种过热水蒸汽原位热解富油煤高效提油方法，在所述注热井水平段上方施工两个相互连通的生产井，两生产井之间通过一生产井水平段连通。
优选的，上述的一种过热水蒸汽原位热解富油煤高效提油方法，分别用分段射孔，分段压裂的工艺对煤层进行压裂，分段注入铁矿石与石灰的混合浆液，完毕后进行透孔。
优选的，上述的一种过热水蒸汽原位热解富油煤高效提油方法，向注热井通入水作为介质，采用可控冲击波对煤层进行分段压裂。
优选的，上述的一种过热水蒸汽原位热解富油煤高效提油方法，注热井和水平井皆为筛管结构。
因此，本发明具有如下优点：
(1)本发明采用富油煤原位开采技术，不经过机械开采，而是通过各种方式将热量直接导入地下，加热地下富油煤，使富油煤受热裂解，生成液态和气态有机物，并将热油气收集并导入地面进行分离。富油煤原位开采不需要地面建设大型干馏设备，节省占地面积，保护了环境。
(2)本发明以高温高压水蒸汽作为加热富油煤的介质，大幅减少了富油煤热解的时间，热解范围大，效率高，而且富油煤热解产生的油气通过水蒸气携带运移到地面，产物采收率高。
(3)本发明采用可控冲击波技术，在煤层内部形成大规模网格裂隙，并在裂解中注入铁矿石和石灰的混合浆液，浆液的加入可以提升富油煤的热导性，提高富油煤的热解制油效率及轻油比例。
(4)本发明采用两个水平注热井一个水平生产井的布井方式，可提供可靠的热源，维持地下热解温度的同时可以增加载气承载油气的能力，对煤层上部的井壁加设保温和抗渗管道，使水蒸气在注热井中热量损失和在土层裂隙中的扩散减少，也可使热解油气避免因在生产井中热量损失而凝结。
(5)本发明在两个注热井水平段植入低温等离子体电极，采用低温等离子体技术对富油煤进行辅助热解，可以提高富油煤的热解制油效率及轻油比例。
(6)本发明在煤层内部形成的大规模网格裂隙中注入铁矿石和石灰的混合浆液，浆液的加入可以提高富油煤的热导性，提升富油煤的受热均匀性，一方面石灰遇到水可以放热，有助于水蒸气的保温，另一方面铁矿石与石灰混合浆液的加入可以提高富油煤的热解制油效率及轻油比例。
(7)本发明将高温水蒸汽作为载气携带油气通过生产井运移至地面进行分离，最后采用物理方法进行油气分离，可燃性气体通过富集作为动力燃料加热水蒸气，实现气体的循环利用。
附图说明
附图1是本发明的注热井和生产井结构示意图；
附图2是本发明的注热井和生产井俯视图；
附图3是本发明的注热井和生产井侧视图；
附图4是本发明的等离子体电极布设图。
图中，1-保温带，2-注热井A，3-注热井B，4-生产井A，5-生产井B， 6-竖井，7-筛管，8-射孔A，9-煤层，10-岩土层，11-正极，12-负极。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1：
如图1-4所示，本实施例的方法先打竖井6，再次打两个水平井作为注热井A，B，注热井下套管，注热井A，B的水平井距离大于500m，注热井A、B与竖井6联通，注热水平井见煤段标高大于竖井见煤段标高，竖井可以有效的排出地层水、水力压裂用水以及注热***中多余的水分，而且有利于形成水力加热循环通道，注热井A，B上面打生产井A，生产井A的水平井距离大于500m，其中，500m指的是生产井在煤层中的水平距离，生产井A 与生产井B联通，生产井A采用筛管，通过注热井A，B通入水或超临界二氧化碳，分别用分段射孔，分段压裂的工艺对煤层进行压裂，分段注入铁矿石与石灰的混合浆液，完毕后进行透孔，通过注热井A和注热井B通入过热水蒸气对煤层进行加热，过热水蒸汽的热量快速传递到煤层，使富油煤开始热解，在两个注热井水平段分别植入低温等离子体电极，通过低温等离子体间歇工作，对富油煤热解进行辅助，提高富油煤的热解产油效率和轻油比例。热解产生的油气混合物搭载过热水蒸气通过生产井A收集，并在地面完成油、气、水的分离，回收的水继续在***中循环利用，回收的可燃性气体可以作为热源对水蒸气进行加热，实现资源的再次利用，液体焦油通过梯级冷凝进行收集。本实施例采用两个注热井一个生产井的注热-生产***，注热井竖井可封井，并加装承压自动排水装置，此注热-生产***可提供可靠的热源，维持地下的热解温度且可以增加载气承载油气的能力，对煤层上部的井壁加设保温和抗渗管道，使水蒸气在注热井中热量损失和在土层裂隙中的扩散减少，也可使热解油气避免因在生产井中热量损失而凝结。
实施例2
和实施例1相比，本实施例与实施例1的压裂的方式不同，实施例1 是采用水力压裂，本实施例是采用可控冲击波压裂，压裂的方式不同，产生的裂隙不同，对于后续水蒸气的注入和石灰石浆液的注入都会产生影响，进而影响富油煤的热解效率和产油率。下面具体对实施例2进行描述。
如图1-4所示，打竖井6，再次打两个水平井作为注热井A，B，注热井下套管，注热井A，B的水平井距离大于500m，注热井A、B与竖井6联通，注热水平井见煤段标高大于竖井见煤段标高，竖井可以有效的排出地层水、水力压裂用水以及注热***中多余的水分，而且有利于形成水力加热循环通道，注热井A，B上面打生产井A，生产井A的水平井距离大于500m，生产井A与生产井B联通，生产井A和注热井A、B皆采用筛管，通过注热井A，B通入水作为介质，采用可控冲击波对煤层进行分段压裂，在富油煤形成的裂隙中注入铁矿石与石灰的混合浆液，通过注热井A和注热井B通入过热水蒸气对煤层进行加热，过热水蒸汽的热量快速传递到煤层，使富油煤开始热解，在两个注热井水平段分别植入低温等离子体电极，通过低温等离子体间歇工作，对富油煤热解进行辅助，提高富油煤的热解产油效率和轻油比例，热解产生的油气混合物搭载过热水蒸气通过生产井A收集，并在地面完成油、气、水的分离，回收的水继续在***中循环利用，回收的可燃性气体可以作为热源对水蒸气进行加热，实现资源的再次利用，液体焦油通过梯级冷凝进行收集。本专利采用两个注热井一个生产井的注热-生产***，注热井竖井可封井，并加装承压自动排水装置，此注热-生产***可提供可靠的热源，维持地下的热解温度且可以增加载气承载油气的能力，对煤层上部的井壁加设保温和抗渗管道，使水蒸气在注热井中热量损失和在土层裂隙中的扩散减少，也可使热解油气避免因在生产井中热量损失而凝结。
通过以上描述可知，本实施例在煤层中设置两个水平注热井和一个生产井的布井方式，可提供可靠的热源，维持地下热解温度的同时可以增加载气承载油气的能力，此种布井方式可以在煤层段重复延展布设；
本实施例设置一个竖井及两个水平井作为注热井，注热水平井见煤段标高大于竖井见煤段标高，可以有效的排出压裂用水以及注热***中多余的水分，而且有利于形成水力加热循环通道。生产井水平段皆采用筛管结构，有利于提高煤层热解过程中的焦油收率；
本实施例在两个注热井植入低温等离子体电极，通过间歇启动低温等离子体对富油煤进行辅助热解，提高富油煤的热解产油效率和轻油比例
本实施例将铁矿石与石灰的混合浆液注入到煤层裂隙中，一方面石灰遇到水可以放热，有助于水蒸气的保温，另一方面铁矿石与石灰混合浆液的加入可以提高富油煤的热解产油效率和轻油比例，解决富油煤热传导效率慢和焦油产率低的问题，弥补现有技术的不同；
本实施例设置两个注热井和一个生产井，生产井和注热井轮换收集油气成分，可以显著提升富油煤的焦油收率。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (8)
1.一种过热水蒸汽原位热解富油煤高效提油方法，其特征在于，包括：
在煤层中施工至少两个水平井作为注热井，并施工与所述注热井水平段相通的竖井，在所述注热井水平段上方施工生产井；
向所述注热井内通入水或超临界二氧化碳对煤层进行压裂，在生产井中收集油气混合物。
2.根据权利要求1所述的一种过热水蒸汽原位热解富油煤高效提油方法，其特征在于，所述注热井水平段中设置有低温等离子体电极，在热解过程中通过所述低温等离子体电极对富油煤热解进行辅助。
3.根据权利要求1所述的一种过热水蒸汽原位热解富油煤高效提油方法，其特征在于，所述注热井水平段的距离大于500m。
4.根据权利要求1所述的一种过热水蒸汽原位热解富油煤高效提油方法，其特征在于，注热井水平段的见煤段标高大于所述竖井的见煤段标高。
5.根据权利要求1所述的一种过热水蒸汽原位热解富油煤高效提油方法，其特征在于，在所述注热井水平段上方施工两个相互连通的生产井，两生产井之间通过一生产井水平段连通。
6.根据权利要求1所述的一种过热水蒸汽原位热解富油煤高效提油方法，其特征在于，分别用分段射孔，分段压裂的工艺对煤层进行压裂，分段注入铁矿石与石灰的混合浆液，完毕后进行透孔。
7.根据权利要求1所述的一种过热水蒸汽原位热解富油煤高效提油方法，其特征在于，向注热井通入水作为介质，采用可控冲击波对煤层进行分段压裂。
8.根据权利要求1所述的一种过热水蒸汽原位热解富油煤高效提油方法，其特征在于，注热井和水平井皆为筛管结构。
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