原位热采油页岩井固技术研究

原位热采油页岩井固技术研究太原理工大学采矿工艺研究所姚振东导师：杨栋2015.4.16目录选题的背景选题的目的与意义研究内容参考文献选题背景随着国际油价的飙升及在全球能源需求不断增长的今天，石油资源短缺已是制约全球经济发展的重大难题，开发石油及替代品是各国能源开发研究的主要课题，开发油页岩矿藏的时机已经到来。油页岩油气作为一种重要的石油补充和替代能源，以其巨大的储量、丰富的综合利用层次，引起了全世界的关注。我国已探明的油田绝大多数进入老井后期挖潜阶段，未来原油产量难以增加，能源的供需矛盾日益突出。因此，立足国内，寻求油页岩的有效开发与经济利用的途径，对于缓解我国石油供需矛盾,具有重大的现实意义。迄今为止，全球几乎所有从油页岩中提炼出的石油都是通过地表干馏，一般采用房柱法采煤技术通过露天采矿或地下采矿开采油页岩，然后把采出的矿石输送到干馏炉中，通过加热使其中的干酪根转化成石油和天然气，并将烃类馏分与矿物馏分分开。这种技已有200多年历史，技术相对成熟，加热周期短，可以进行商业化开采。但这种技术也有较大的局限性：（1）占地多；（2）干馏后的残渣需要进行处理，浪费水资源，据统计每生产出1桶油估计需要消耗2~5桶水（3）二氧化碳排放量大，对空气造成污染；（4）同时需要对采矿区进行回填，否则容易造成地层塌陷；（5）对埋藏较深（大于400m）的油页岩资源无法用该技术进行开采。原位开采是指通过对油页岩储层进行高温加热，将油页岩中的固体干酪根转换为液态烃，再通过传统的石油天然气钻井采油工艺将液态烃从地下开采出来的方法。自20世纪80年代开始，国外许多石油公司开始研究和发展了油页岩原位开采技术。根据加热方式不同，主要分为电加热、流体对流加热、辐射加热和燃烧加热。选题目的与意义无论采取何种原位开采方法，其首先要克服的问题是固井问题，不同于传统固井条件，油页岩原位热采井要面临高达500℃以上的高温环境，这对于套管和水泥的选择都是一个亟待解决的问题。关于高温井固的研究，国内仅限于稠油热采井和地热井的井固技术，其温度只有300度左右，远不能达到热采油页岩的要求。井固问题关系到原位热采油页岩技术的商业化大规模应用。只有解决了这个问题，页岩油井才能长期有效的运转，实现其经济价值。研究内容固井工程主要涉及套管和水泥浆两个方面的内容。我选取水泥方面作为研究对象。为了满足热采油页岩的需求，必须配制出能够适应高温固井环境，且便于现场施工操作和养护，经济的水泥浆体系。借鉴稠油热采井的固井经验已经水泥方面的知识，决定以铝酸盐水泥作为基体，寻找合适的外加剂，通过反复试验来测试其固井性能，以达到施工要求。铝酸盐水泥装基本的常规性能,如密度、流动度、流变性、稠化时间、抗压强度、滤失量等,按照油井水泥试验国家标准GB/T19139-2003《油井水泥及其试验方法》进行评价。而且我们要着重测试其高温下的强度，这是实验的关键。水泥浆的制备和养护均按照API规范和参照API标准制定的国家标准GB/T19139-2003《油井水泥及其试验方法》进行。参考文献中国油页岩原位开采可行性初探_李隽油页岩原位开采技术发展方向及趋势_方朝合油页岩热解特性及原位注热开采油气的模拟研究_康志勤印尼高温高压井固井技术研究及应用_张庆微波加热技术及其热解油页岩的研究进展_罗万江高温深井固井技术研究进展_张清玉