致密储层油页岩原位开采湍流效应工艺施工系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种致密储层油页岩原位开采湍流效应工艺施工系统，属于油页岩原位开采领域，施工系统包括注浆封隔体系、井网体系和加热体系；注浆封隔体系包括注浆封隔区域，注浆封隔区域为在油页岩原位开采区域边界采用注浆施工方法形成的封闭区域；所述井网体系布置在注浆封隔区域内，井网体系由注热井井网和小井眼井井网构成；加热体系包括注热井井头、封隔器、连续油管以及井下加热器，本实用新型专利技术采用分级压裂的水力压裂方式并在两竖井之间实现热对流加热，两井注热边界层热流方向相反，加热中期油页岩孔隙度与渗透性提高，上下两级裂缝油页岩层内部形成湍流场，进一步增加传热效果，从而缩短施工与工艺周期，提升采收率。

【技术实现步骤摘要】
致密储层油页岩原位开采湍流效应工艺施工系统
本技术属于油页岩原位开采领域，具体涉及一种致密储层油页岩原位开采湍流效应工艺施工系统。
技术介绍
随着近年来非常规能源如油页岩、油砂、煤层气以及页岩气等资源的勘探力度加大，非常规能源的资源探明储量正在逐步提高，开采应用前景广阔。原位开采技术又称地下原位转化技术，该技术通过在地面或者在井下注热实现对目的层段油页岩的开采。目的层段经过水力压裂或酸化技术实现储层改造。热介质通过热传导和热对流形式对目的层段油页岩进行注热，当目的层段油页岩内部的干酪根达到裂解温度时，裂解出来的烃类油气产物将随着热介质被运移并提取至地表。在地下原位开采过程中，由于油页岩储层改造技术在油页岩内部形成的裂缝开度很小，注热开采过程中油页岩内部热通量较小，热能无法与油页岩层位有效接触，注热过程中常以达西流的层流形式进行，这导致油页岩层位的升温速率较低，注热开采往往需要几年的时间才能完成地下原位裂解。与此同时，我国大部分地区油页岩的沉积环境为内陆湖泊沉积，油页岩沉积厚度浅且品位较差，这一现象导致水平井开采的高施工成本不符合现阶段油页岩原位开采的商业应用。现阶段探究非常规储层原位开采工艺的主要有高压工频技术、射频加热技术以及涡流加热技术。上述工艺都是通过辐射以及介电性质对储层进行加热，但上述工艺目前仍处于实验室阶段且地下致密储层对磁场的信号屏蔽强烈，井间距小，井内注热施工空间有限，事故率高。这些弊端都导致这些原位开采工艺的现场施工难度大，难以对非常规致密储层的进一步商业开采。>
技术实现思路
为解决上述
技术介绍
中提出的问题，本技术的目的是提供了一种致密储层油页岩原位开采湍流效应工艺施工系统，以提高油页岩原位裂解的速率，降低开采成本。本技术为实现上述目的采用的技术方案是：致密储层油页岩原位开采湍流效应工艺施工系统，其特征在于，包括：注浆封隔体系、井网体系和加热体系；所述注浆封隔体系包括注浆封隔区域，注浆封隔区域为在油页岩原位开采区域边界采用注浆施工方法形成的封闭区域，所述油页岩原位开采区域为长度190m，宽度140m的矩形区域，注浆封隔区域的长度方向为第一方向，注浆封隔区域的宽度方向为第二方向；所述井网体系布置在注浆封隔区域内，井网体系由注热井井网和小井眼井井网构成，注热井井网由九口注热井呈三行三列正方形阵列排布组成，位于同一行的注热井中心连线与第一方向平行，位于同一列的注热井中心连线与第二方向平行，且沿第一方向或第二方向上相邻所述注热井之间的距离为50m，中间列的注热井钻井深度大于两边列的注热井钻井深度，相差5m；中间列的注热井为第一注热井，两边列的注热井为第二注热井，第一注热井和第二注热井之间形成有相互交错的分级压裂裂缝；小井眼井井网由二十口小井眼井呈五行四列长方形阵列排布组成，每个小井眼井内部设置有温度传感器和压力传感器，位于同一行的小井眼井中心连线与第一方向平行，位于同一列的小井眼井中心连线与第二方向平行，且沿第一方向上相邻所述小井眼井之间的距离为50m，小井眼井和与其邻近的注热井距离为25m，沿第二方向上相邻所述小井眼井之间的距离为25m，二十口小井眼井分为边界井组和内部井组，边界井组由呈长方形排布的十四口小井眼井组成，内部井组由呈正方形排布的六口小井眼井组成，内部井组形成的正方形的四条边与边界井组形成的长方形的四条边对应平行，内部井组形成的正方形的中心与边界井组形成的长方形的中心重合，内部井组的中心位置对应一口第一注热井；所述加热体系包括注热井井头、封隔器、连续油管以及井下加热器，井下加热器和封隔器设置在注热井内，井下加热器位于油页岩层的目标层段内部，封隔器与井壁紧密接触形成密封，封隔器通过连续油管与井下加热器连接，同时封隔器通过连续油管与注热井井头连接，注热井井头与注热井的井口通过法兰以静压接触方式固定连接。进一步，所述注热井和小井眼井均为竖井。进一步，所述小井眼井的井径为76mm，注热井的井径为346mm。进一步，油页岩层位于地下467m～490m处。进一步，所述第一注热井的井底距离下伏层的上表面为2m。进一步，所述注热井井头为304不锈钢法兰。进一步，所述封隔器为卡瓦式封隔器。通过上述设计方案，本技术可以带来如下有益效果：本技术提出了一种致密储层油页岩原位开采湍流效应工艺施工系统，在油页岩原位开采区域边界通过注浆施工形成注浆封隔区域，在油页岩原位开采范围内共布置九口注热井与二十口小井眼井形成注采体系；第一注热井与第二注热井分别钻穿上覆层并钻进至油页岩层内部；通过分级水力压裂施工在油页岩层内部形成交错水力压裂缝；通过连续油管向注热井中下入加热器并通过封隔器座封，小井眼井用于地层内部温度与压力的监测以及作为开采井将井底开采出的烃类产品输出至地表；最后油页岩层内部的分级压裂裂缝在不同方向热流作用下孔隙度与渗透率进一步提高，最后形成湍流效应，使得注采施工周期缩短。综上，本技术采用分级压裂的水力压裂方式并在两竖井之间实现热对流加热，两井注热边界层热流方向相反，加热中期油页岩孔隙度与渗透性提高，上下两级裂缝油页岩层内部形成湍流场，进一步增加传热效果，从而缩短施工与工艺周期，提升采收率。附图说明此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本技术示意性实施例及其说明用于理解本技术，并不构成本技术的不当限定，在附图中：图1为致密储层油页岩原位开采湍流效应工艺施工方法的总体施工布置图；图2为致密储层油页岩原位开采湍流效应工艺施工系统的布井方式示意图；图3为致密储层油页岩原位开采湍流效应工艺施工方法的湍流场原理示意图；图4为致密储层油页岩原位开采湍流效应工艺施工方法的二次湍流场原理示意图。图中各标记如下：1-上覆层；2-油页岩层；3-下伏层；4-第一注热井井头；5-第二注热井井头；6-注热井一；7-注热井二；8-第一封隔器；9-第二封隔器；10-第一连续油管；11-第二连续油管；12-第一井下加热器；13-第二井下加热器；14-分级压裂裂缝；15-小井眼井一；16-小井眼井二；17-小井眼井三；18-小井眼井四；19-小井眼井五；20-小井眼井六；21-小井眼井七；22-小井眼井八；23-小井眼井九；24-小井眼井十；25-小井眼井十一；26-小井眼井十二；27小井眼井十三；28-小井眼井十四；29-小井眼井十五；30-小井眼井十六；31-小井眼井十七；32-小井眼井十八；33-小井眼井十九；34-小井眼井二十；35-注热井三；36-注热井四；37-注热井五；38-注热井六；39-注热井七；40-注热井八；41-注热井九；42-注浆封隔区域；43-压裂扩散半径；44-油页岩骨架；45-层流迹线；46-湍流迹线；4601-二次湍流场。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.致密储层油页岩原位开采湍流效应工艺施工系统，其特征在于，包括：注浆封隔体系、井网体系和加热体系；/n所述注浆封隔体系包括注浆封隔区域(42)，注浆封隔区域(42)为在油页岩原位开采区域边界采用注浆施工方法形成的封闭区域，所述油页岩原位开采区域为长度190m，宽度140m的矩形区域，注浆封隔区域(42)的长度方向为第一方向，注浆封隔区域(42)的宽度方向为第二方向；/n所述井网体系布置在注浆封隔区域(42)内，井网体系由注热井井网和小井眼井井网构成，注热井井网由九口注热井呈三行三列正方形阵列排布组成，位于同一行的注热井中心连线与第一方向平行，位于同一列的注热井中心连线与第二方向平行，且沿第一方向或第二方向上相邻所述注热井之间的距离为50m，中间列的注热井钻井深度大于两边列的注热井钻井深度，相差5m；中间列的注热井为第一注热井，两边列的注热井为第二注热井，第一注热井和第二注热井之间形成有相互交错的分级压裂裂缝(14)；小井眼井井网由二十口小井眼井呈五行四列长方形阵列排布组成，每个小井眼井内部设置有温度传感器和压力传感器，位于同一行的小井眼井中心连线与第一方向平行，位于同一列的小井眼井中心连线与第二方向平行，且沿第一方向上相邻所述小井眼井之间的距离为50m，小井眼井和与其邻近的注热井距离为25m，沿第二方向上相邻所述小井眼井之间的距离为25m，二十口小井眼井分为边界井组和内部井组，边界井组由呈长方形排布的十四口小井眼井组成，内部井组由呈正方形排布的六口小井眼井组成，内部井组形成的正方形的四条边与边界井组形成的长方形的四条边对应平行，内部井组形成的正方形的中心与边界井组形成的长方形的中心重合，内部井组的中心位置对应一口第一注热井；/n所述加热体系包括注热井井头、封隔器、连续油管以及井下加热器，井下加热器和封隔器设置在注热井内，井下加热器位于油页岩层(2)的目标层段内部，封隔器与井壁紧密接触形成密封，封隔器通过连续油管与井下加热器连接，同时封隔器通过连续油管与注热井井头连接，注热井井头与注热井的井口通过法兰以静压接触方式固定连接。/n...

【技术特征摘要】
1.致密储层油页岩原位开采湍流效应工艺施工系统，其特征在于，包括：注浆封隔体系、井网体系和加热体系；
所述注浆封隔体系包括注浆封隔区域(42)，注浆封隔区域(42)为在油页岩原位开采区域边界采用注浆施工方法形成的封闭区域，所述油页岩原位开采区域为长度190m，宽度140m的矩形区域，注浆封隔区域(42)的长度方向为第一方向，注浆封隔区域(42)的宽度方向为第二方向；
所述井网体系布置在注浆封隔区域(42)内，井网体系由注热井井网和小井眼井井网构成，注热井井网由九口注热井呈三行三列正方形阵列排布组成，位于同一行的注热井中心连线与第一方向平行，位于同一列的注热井中心连线与第二方向平行，且沿第一方向或第二方向上相邻所述注热井之间的距离为50m，中间列的注热井钻井深度大于两边列的注热井钻井深度，相差5m；中间列的注热井为第一注热井，两边列的注热井为第二注热井，第一注热井和第二注热井之间形成有相互交错的分级压裂裂缝(14)；小井眼井井网由二十口小井眼井呈五行四列长方形阵列排布组成，每个小井眼井内部设置有温度传感器和压力传感器，位于同一行的小井眼井中心连线与第一方向平行，位于同一列的小井眼井中心连线与第二方向平行，且沿第一方向上相邻所述小井眼井之间的距离为50m，小井眼井和与其邻近的注热井距离为25m，沿第二方向上相邻所述小井眼井之间的距离为25m，二十口小井眼井分为边界井组和内部井组，边界井组由呈长方形排布的十四口小井眼井组成，内部井组由呈正方形排布的六口小井眼井组成，内部井组形成的正方形的四条...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱斌，郭威，李强，王元，杨秦川，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林;22