油页岩地下原位转化螺旋折流板式井下加热器表面传热特性及数值传热模拟研究

油页岩地下原位转化技术的关键是要把油页岩加热至高温裂解状态,采用井中直接加热的方式可实现对油页岩地层的直接加热,能量利用率最高,热损失最小,已经成为油页岩原位转化的主要加热方式。本文研究了一种新型的井下螺旋折流板式加热器,其传热通道呈螺旋形连续分布,能有效地增加气体和加热管的接触时间,可显著提高加热管表面的传热系数。本文重点研究螺旋折流板式井中加热器的表面传热特性,通过数值模拟及理论推导,综合分析了螺旋折流板的螺距和气体的质量流量对加热管表面传热系数的影响规律,得出了折流板螺距越小或气体质量流量越大加热管表面传热系数越高的结论,并求出了加热管表面传热系数随螺距和气体质量流量变化的拟合方程,为螺旋折流板加热器的后续设计提供了理论支撑。     

高压-工频电加热裂解油页岩技术室内试验及氧的驱动效应分析

高压-工频电加热原位裂解油页岩是吉林大学与俄罗斯托木斯克理工大学合作研究的具有占地面积小、污染小、工艺简单等优点的油页岩开采技术。先对油页岩使用高压电击穿,再使用电加热的二步法,可以达到快速裂解油页岩的效果。为了确定裂解油页岩的工艺参数,以及更好地掌握高压-工频电加热裂解油页岩技术,本文对油页岩在有、无氧气条件下的裂解过程进行了热分析试验。试验表明,在有氧与无氧加热条件下,都可完成油页岩的裂解,且裂解过程是相同的,都属于二段式裂解过程。氧在油页岩加热裂解时具有驱动作用,可以降低油页岩的裂解温度、节省能量、提高裂解速度。     

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。     

油页岩地下原位转化与钻采技术现状及发展趋势

我国油页岩地质资源量巨大,是潜在的油气资源,也是保证我国能源安全的重要战略资源。油页岩地下原位转化开采是油页岩工业的发展趋势。在系统收集相关资料、数据和调研的基础上,总结了国内外油页岩地下原位转化与钻采技术的发展历程,对反应热加热、传导加热、对流加热和辐射加热4类加热技术和水力压裂、地下爆破、冷冻墙、注浆帷幕和气驱止水5种储层改造技术的主要特点和发展现状做了进一步分析。针对我国油页岩储层的特点,提出了地下原位转化与钻采必须突破和采用的3大关键技术,主要包括:以复合加热、高效井下加热器和催化增效为核心的高效加热技术;以旋转导向钻进、精准测距双井导向为核心的水平井导向钻井技术;以CO2干法压裂技术、酸化压裂技术和气驱止水为核心的复合储层改造技术。以期为我国油页岩地下原位转化开采技术的研发提供指导和参考。     

油页岩原位裂解用注热管柱数值传热模拟与试验研究

油页岩作为一种非常规油气资源,有望成为石油的替代品。油页岩原位裂解技术对环境污染小,生成的油页岩油油品好,具有良好的开发前景。裂解温度是油页岩原位裂解的关键因素,因此降低注热管路的热量损失十分重要。本文采用数值模拟和试验研究的方式研究注热管柱的传热特性。通过传热学计算分析,保温注热管柱设计为外径32mm的钢管,外层缠绕共计24mm的纳米保温材料。数值分析表明氮气流量越大,注热管柱出口温度达到稳定的时间越短,稳定温度也越高;当管柱氮气入口温度为500℃时,管柱出口温度在一定注气时间后均可达到400℃以上。在农安油页岩原位裂解先导试验工程中对注热管柱进行野外试验,管柱达到注热保温效果,井底温度达到设计温度,最终成功获得油页岩油。     

青海油页岩地质勘查过程采样长度的确定

为确定青海油页岩勘查过程中油页岩的最佳采样长度(以下简称"样长"),在系统开展野外地质工作和样品采集化验基础上,分析认识青海油页岩地质特征,分别用类比法、统计学方法和试验法,得出技术和经济方面均合理的最大样长。结果显示:(1)由于油页岩与同为固体可燃有机岩煤的宏观识别程度、有用组分的变化过程和分布均匀程度均存在差异,所以不能完全参考煤的采样规格;(2)通过统计分析Y-1Y和Y-6Y井油页岩含油率正态分布类型为对数分布,与许多钼、锡、钨以及贵金属矿床的典型样品数据正态分布形态类似,可类比其样长规格,确定油页岩样长为1.5~2.0m;(3)对Y-1Y井中选定的加密采样层段含油率数据应用减稀法得出最大样长为1.5m或1.6m。     

准噶尔盆地玛页1井长筒取心技术

玛页1井是新疆油田股份公司在准噶尔盆地西部隆起乌夏断裂带部署的一口风险探井,目的是探索风城组页岩油和常规高孔火山岩油藏的勘探潜力,全井设计取心275 m,实际取心445 m,该井具有取心井段长、致密泥岩地层取心效率低、裂隙发育段易堵心等特点。针对该区域地层特点及玛页1井长井段取心面临的技术难点,通过应用KT216型钻具长筒取心技术,配套井底动力高转速驱动金刚石钻进工艺,与邻井相比,玛页1井长井段取心钻进综合效率提高1.79倍,连续取心长度445 m,单回次取心长度41.97 m,创该区域历史最高纪录,可为后续该区域长井段连续取心实施提供参考和借鉴。     

徐往子井田煤层气U形水平井施工设计

以辽阳红阳煤田徐往子井田为研究区,探讨了该区U形井剖面设计方法的选择及施工工艺的设计。通过对储层特征的研究,设计水平段方位沿煤层倾向方向,对比分析了单增剖面和双增剖面轨迹设计优缺点,选择了双增剖面设计U形井轨迹;设计了三开井身结构,通过施工,轨迹施工效果良好,成功连通两井。     

潘庄区块煤层气U型水平井下套管技术探讨

下入生产套管的煤层气U型井具有产气量高、成本低的优点,逐渐成为潘庄区块煤层气开发的主要井型。潘庄区块煤层埋深一般在500 m以浅,同时要求U型井的水平段在1000 m左右,生产套管的下入成为该区块垂深浅、水平段长的煤层气U型井的技术难题,经过多口井试验,优化钻井轨迹的平滑度,采用原钻具、短螺旋扶正器和生产套管内置钻铤3次划眼,以及严格控制下套管程序,可提高套管一次性下入的成功率,并提高生产效率。     

油页岩试样在循环冻融条件下破裂实验研究

由于油页岩原位破碎研究对于油页岩传热效率的提高具有重要的意义,提出了一种油页岩原位破碎室内研究方法,即循环冻融法。本文主要论述了其实验机理、实验台的设计、实验岩样的制备,实验数据的采集与分析等。此次循环冻融实验主要由工程模拟单孔时循环冻融法研究油页岩试样裂缝扩展情况,根据设计要求完成2组试样的制备以及相关实验台的设计,并采用了超声波检测的手段对完成每一实验阶段油页岩试样进行检测,为油页岩原位破碎研究提供一种可行的实验方案,对油页岩传热效率的研究具有一定的参考意义。