油页岩原位开采技术
原位油页岩开采技术是将地下油页岩直接加热,使其在地下裂解生成油气,通过生产井产出。该工艺对中深层油页岩(300米深)的开发具有优势;此外,由于该工艺不需要露天和矿山开采,没有大量的油页岩废渣堆积,副产物很少,水资源也很少。该技术是目前国际各大石油公司的关键研发技术。
目前,在原地开采技术研究方面,美国壳牌公司的ICP冻结壁技术、埃克森美孚公司的Electrofrac TM水平井导电介质加热技术、金刚石能源公司的EGL闭路循环技术处于世界领先水平;其中壳牌ICP冻结壁技术比较成熟,是开采油页岩等非常规资源的专利技术,对开发深层油页岩特别有用。ICP技术开采油页岩的基本原理是:对地下的油页岩矿层进行加热裂解,促使其转化为优质的石油或天然气,然后通过相关渠道分别提取石油和天然气;这些高质量的油(气)在地面收集加工后,可以生产石脑油、煤油等成品油。其优点是提高资源开发利用效率,减少开采过程中对生态环境的破坏,即少占地,无尾矿和废弃物,无大气污染,少地下水污染,最大限度地减少有害副产品的产生。虽然该技术尚未完全商业化,但技术和设备等关键技术问题已经解决,并在美国科罗拉多州和加拿大阿尔伯塔省进行了商业化示范。
我国油页岩原位开采研究刚刚起步,缺乏基础理论研究和技术研究,基本属于起步阶段。
在原地采矿技术中,加热技术是最关键的。根据加热方式,原地采矿加热技术可分为三种类型,即电加热技术、蒸汽加热技术和辐射加热技术,其中电加热技术较为成熟。
(1)电加热技术:技术成熟,易于控制,但加热速度慢,容易造成大量热损失,成本高,油气压力低,生产难度大。
(2)蒸汽加热技术:加热速度快,产生的裂缝由于流体压力的作用一般不会闭合,产出的油气容易开采;在加热过程中,流体流速过快,容易形成流体短路,与油页岩进行少量热交换后才流出地层。
(3)辐射加热技术:产生的热量穿透力强,加热速度快;但是,技术难度大,成本高。