IFCD油页岩原位开采的温度场数值模拟与开发方案优化
发布时间：2021-09-24 14:13
随着我国经济的持续增长,能源需求量不断增加,而石油作为一种不可再生能源,已经不能够满足当前经济发展的需求,且常规油气资源终将会有枯竭的一天,目前国内自主开采的供应量已经远远不能够满足需求量,故而寻找石油的替代品已经成为了当务之急。油页岩作为一种资源量巨大的非常规油气资源,是一种富含有机质的可燃性沉积岩。在一定温度时,干馏能使得油页岩内的油母质发生分解并生成页岩油。根据新的一轮油气资源评估,我国油页岩资源折算成页岩油可以达到476.4亿吨,是常规油气资源的1.5倍,总储量居世界第四位。其中我国东北松辽盆地地区油页岩总量占全国资源量的47%,在国内占有量最多,但埋藏较深。制约油页岩开采利用的主要因素是油页岩的开发利用技术,当前油页岩的开采技术主要包括地面干馏和原位开采技术,地面干馏技术往往针对浅层油页岩,且具有高污染、低效率的特点;相比之下,地下原位开采技术则具有经济、环保、加热效率高的特点,但是地质、工程等一系列的因素对油页岩原位开采技术的应用有很大影响,采用现场试验将会消费巨大的财力和物力,而数值模拟实验则提供了一种安全、快速、低成本的方法。针对众城油页岩公司开发的IFCD技术以及在东...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
壳牌ICP原位开采技术原理图（据白奉田，2015）
IFCD 技术的流程是：首先，根据油页岩层情况，在地面上打钻注气燃烧井和数导出生产井至地下油页岩层；在注气燃烧井中建立压裂室，采用液体或气体对油岩层进行压裂；在注气燃烧井中注入压裂液并携带支撑剂到油页岩层，在油页岩中压裂出若干条 1-3mm 的裂缝，建立起流体运移通道。在注气燃烧井中建立燃烧，向燃烧室注入可燃气体和助燃气体，点燃可燃气体使之在燃烧室底部燃烧，通气体载体将燃烧后的热烟气通过压裂隙带入油页岩层，引燃油页岩中的可燃物。时，在油页岩层内，热空气、燃烧烟气、干酪根分解出的热沥青、水等发生一系的链式化学反应，将油页岩层加温至 520～550℃，实现油页岩加热裂解，驱替油岩油、气；油页岩油、气通过压裂通道及导出生产井导出至地面；在油页岩层中，过竖井注入氧化剂与油页岩干馏后所剩的沥青质和固定碳发生氧化反应，产生的能作为后续干馏之热源，形成能量自给的连续反应，实现油页岩地下原位连续裂提取油页岩油、气。导出地面的油页岩油、气经过地面气液分离装置分离，分离油页岩油和有价值的化工产品送至成品罐储存。
图 1.4 油页岩原位开采数值模拟技术路线图（1）收集资料并进行整理：收集研究区的区域地质资料、原位开采现场试、原位开采技术资料、计算流体力学资料，并对资料进行综合整理，获得油岩、注入热气的物性参数以及工程布井情况，确定研究区三维地质模型和流形式，从而获得流体运动数学模型。（2）建立数值仿真模拟系统：对已经确定的三维地质模型进行网格划分，体的流动形式确定数学模型，根据研究区内的工程地质情况和物理化学参数其边界条件；利用 FLUENT 软件进行数值模拟，从而建立数值模拟系统。（4）数据拟合和油页岩加热影响因素研究：将仿真模拟结果数据与实验数合并预测后期油页岩的加热情况，同时研究油页岩加热的影响因素，研究简
【参考文献】：
期刊论文
[1]油页岩原位开采过程中孔隙度和渗透率变化数值模拟[J]. 李玉博,薛林福,马建雄. 科学技术与工程. 2018(34)
[2]广东茂名油页岩三种热解动力学模型的分析对比[J]. 王擎,徐健,叶江滨,刘琦. 科学技术与工程. 2017(32)
[3]油页岩注蒸汽原位开采数值模拟[J]. 雷光伦,李姿,姚传进,郑洋,王娜,王志惠. 中国石油大学学报(自然科学版). 2017(02)
[4]松辽盆地扶余—长春岭地区上白垩统青山口组油页岩品质特征及意义[J]. 宋青磊,刘招君,胡菲,谢文泉,宋朔. 世界地质. 2016(02)
[5]松辽盆地东南隆起超大型油页岩矿床特征及成因[J]. 温志良,姜福平,钟长林,姜雪飞,王果谦,齐岩. 吉林大学学报(地球科学版). 2016(03)
[6]压裂-注氮原位裂解油页岩加热工艺及传热模拟[J]. 姜鹏飞,孙友宏,郭威,李强. 东北大学学报(自然科学版). 2015(09)
[7]水平井电加热油页岩过程的数值模拟[J]. 施卫平,郑欢,王冰清. 石油钻采工艺. 2014(05)
[8]流体加热方式原位开采油页岩新思路[J]. 汪友平,王益维,孟祥龙,苏建政,龙秋莲,高媛萍. 石油钻采工艺. 2014(04)
[9]油页岩热解过程中的热破碎特性[J]. 秦宏,许方平,刘洪鹏,迟铭书,王擎,柏静儒. 科学技术与工程. 2014(13)
[10]不同去矿化方式对油页岩干馏特性的影响[J]. 张学庆,张兰英,钱永,任何军. 科学技术与工程. 2014(01)
博士论文
[1]松辽盆地及邻区晚白垩世四醚类脂物GDGTs揭示的古气候/环境意义[D]. 童晓宁.中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所) 2018
[2]白垩纪—古近纪古气候演化与生物绝灭[D]. 张来明.中国地质大学(北京) 2016
[3]局部化学法热解油页岩的理论与室内试验研究[D]. 白奉田.吉林大学 2015
[4]高压—工频电加热原位裂解油页岩理论与试验研究[D]. 杨阳.吉林大学 2014
[5]松辽盆地东南部上白垩统含油页岩系有机质富集环境动力学[D]. 孙平昌.吉林大学 2013
[6]近临界水对块状油页岩中有机质的提取研究[D]. 邓孙华.吉林大学 2013
[7]油页岩热解特性及原位注热开采油气的模拟研究[D]. 康志勤.太原理工大学 2008
硕士论文
[1]基于FLUENT的迷宫阀液压张紧器CFD研究[D]. 王正阳.吉林大学 2018
[2]松辽盆地油页岩加热过程储集物性特征研究[D]. 常思阳.吉林大学 2017
[3]油页岩电加热裂解过程中温度场分布的试验与数值模拟[D]. 王乐.吉林大学 2014
[4]增压器叶轮流场仿真研究[D]. 于龙辉.大连交通大学 2013
[5]油页岩低温热解的实验研究[D]. 裴宝琳.太原理工大学 2013
[6]油页岩原位开采温度场的数值模拟[D]. 王健.吉林大学 2011
[7]油页岩原位开采水热力耦合模型与水力压裂规律研究[D]. 李凯.辽宁工程技术大学 2011
本文编号：3407900
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
壳牌ICP原位开采技术原理图（据白奉田，2015）
IFCD 技术的流程是：首先，根据油页岩层情况，在地面上打钻注气燃烧井和数导出生产井至地下油页岩层；在注气燃烧井中建立压裂室，采用液体或气体对油岩层进行压裂；在注气燃烧井中注入压裂液并携带支撑剂到油页岩层，在油页岩中压裂出若干条 1-3mm 的裂缝，建立起流体运移通道。在注气燃烧井中建立燃烧，向燃烧室注入可燃气体和助燃气体，点燃可燃气体使之在燃烧室底部燃烧，通气体载体将燃烧后的热烟气通过压裂隙带入油页岩层，引燃油页岩中的可燃物。时，在油页岩层内，热空气、燃烧烟气、干酪根分解出的热沥青、水等发生一系的链式化学反应，将油页岩层加温至 520～550℃，实现油页岩加热裂解，驱替油岩油、气；油页岩油、气通过压裂通道及导出生产井导出至地面；在油页岩层中，过竖井注入氧化剂与油页岩干馏后所剩的沥青质和固定碳发生氧化反应，产生的能作为后续干馏之热源，形成能量自给的连续反应，实现油页岩地下原位连续裂提取油页岩油、气。导出地面的油页岩油、气经过地面气液分离装置分离，分离油页岩油和有价值的化工产品送至成品罐储存。
图 1.4 油页岩原位开采数值模拟技术路线图（1）收集资料并进行整理：收集研究区的区域地质资料、原位开采现场试、原位开采技术资料、计算流体力学资料，并对资料进行综合整理，获得油岩、注入热气的物性参数以及工程布井情况，确定研究区三维地质模型和流形式，从而获得流体运动数学模型。（2）建立数值仿真模拟系统：对已经确定的三维地质模型进行网格划分，体的流动形式确定数学模型，根据研究区内的工程地质情况和物理化学参数其边界条件；利用 FLUENT 软件进行数值模拟，从而建立数值模拟系统。（4）数据拟合和油页岩加热影响因素研究：将仿真模拟结果数据与实验数合并预测后期油页岩的加热情况，同时研究油页岩加热的影响因素，研究简
【参考文献】：
期刊论文
[1]油页岩原位开采过程中孔隙度和渗透率变化数值模拟[J]. 李玉博,薛林福,马建雄. 科学技术与工程. 2018(34)
[2]广东茂名油页岩三种热解动力学模型的分析对比[J]. 王擎,徐健,叶江滨,刘琦. 科学技术与工程. 2017(32)
[3]油页岩注蒸汽原位开采数值模拟[J]. 雷光伦,李姿,姚传进,郑洋,王娜,王志惠. 中国石油大学学报(自然科学版). 2017(02)
[4]松辽盆地扶余—长春岭地区上白垩统青山口组油页岩品质特征及意义[J]. 宋青磊,刘招君,胡菲,谢文泉,宋朔. 世界地质. 2016(02)
[5]松辽盆地东南隆起超大型油页岩矿床特征及成因[J]. 温志良,姜福平,钟长林,姜雪飞,王果谦,齐岩. 吉林大学学报(地球科学版). 2016(03)
[6]压裂-注氮原位裂解油页岩加热工艺及传热模拟[J]. 姜鹏飞,孙友宏,郭威,李强. 东北大学学报(自然科学版). 2015(09)
[7]水平井电加热油页岩过程的数值模拟[J]. 施卫平,郑欢,王冰清. 石油钻采工艺. 2014(05)
[8]流体加热方式原位开采油页岩新思路[J]. 汪友平,王益维,孟祥龙,苏建政,龙秋莲,高媛萍. 石油钻采工艺. 2014(04)
[9]油页岩热解过程中的热破碎特性[J]. 秦宏,许方平,刘洪鹏,迟铭书,王擎,柏静儒. 科学技术与工程. 2014(13)
[10]不同去矿化方式对油页岩干馏特性的影响[J]. 张学庆,张兰英,钱永,任何军. 科学技术与工程. 2014(01)
博士论文
[1]松辽盆地及邻区晚白垩世四醚类脂物GDGTs揭示的古气候/环境意义[D]. 童晓宁.中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所) 2018
[2]白垩纪—古近纪古气候演化与生物绝灭[D]. 张来明.中国地质大学(北京) 2016
[3]局部化学法热解油页岩的理论与室内试验研究[D]. 白奉田.吉林大学 2015
[4]高压—工频电加热原位裂解油页岩理论与试验研究[D]. 杨阳.吉林大学 2014
[5]松辽盆地东南部上白垩统含油页岩系有机质富集环境动力学[D]. 孙平昌.吉林大学 2013
[6]近临界水对块状油页岩中有机质的提取研究[D]. 邓孙华.吉林大学 2013
[7]油页岩热解特性及原位注热开采油气的模拟研究[D]. 康志勤.太原理工大学 2008
硕士论文
[1]基于FLUENT的迷宫阀液压张紧器CFD研究[D]. 王正阳.吉林大学 2018
[2]松辽盆地油页岩加热过程储集物性特征研究[D]. 常思阳.吉林大学 2017
[3]油页岩电加热裂解过程中温度场分布的试验与数值模拟[D]. 王乐.吉林大学 2014
[4]增压器叶轮流场仿真研究[D]. 于龙辉.大连交通大学 2013
[5]油页岩低温热解的实验研究[D]. 裴宝琳.太原理工大学 2013
[6]油页岩原位开采温度场的数值模拟[D]. 王健.吉林大学 2011
[7]油页岩原位开采水热力耦合模型与水力压裂规律研究[D]. 李凯.辽宁工程技术大学 2011
本文编号：3407900
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