补气补液使页岩油自喷出井

补气补液使页岩油自喷出井
               —— 补热井具有增强气烃渗流作用                  
作者：屈习生    单位：个人发明人    通讯居住地址：陕西省咸阳市咸兴东路7号内 陕广生活小区   邮寄地址：陕广邮政局     邮编：712023  
摘要：做出关于页岩油储层的岩间渗流是气烃的论述，主要目的在于如何尽可能多的采出页岩油，如何尽可能长一些时间，使烃类自喷出井。
关键词：气烃渗流 补热井 成本 采收率 负压区

砂岩油开采为主发展成熟的石油开采技术，到大规模开采页岩油阶段暴露出一些问题 ，套管中的烃相态研究以往被忽视是问题之一，页岩油井使用时间短也是问题之一。
问题之一对石油开采的影响，表现在页岩油无法出井方面；四川油田从20世纪70年代起勘探开发，50年过去，油井依旧只产页岩气，不产页岩油，可以作为没有进行套管中烃相态研究的典型例子；大庆古龙油区的使用二氧化碳驱得到页岩油产品的生产方法，作为此方面的例子也有一定理由。
砂岩油自喷出井或抽油机出井，当然没有必要研究套管中的烃相态；页岩油以液烃和气烃出井，或者以液烃和气烃混合物出井，不研究套管中的烃相态，存在采不出液烃的可能。页岩油生产和砂岩油生产一样，自喷出井的方式生产成本低，论述如何使页岩油井能够较长时间自喷出井，具体论述应该从论述套管中的烃相态开始。
可以肯定的说，套管外的页岩油储层压力温度环境基本上是稳定的，套管内的压力温度环境由油口到井口逐渐降低，实现使页岩油较长时间自喷出井的目的，不可以不重视套管中烃相态的分析研究。
根据有代表性的例子分析论述，四川油田的大规模开发，已经进行半个世纪了，还是没有实现页岩油出井。四川油田3000米深的页岩油储层高温高压，套管油口附近汇聚的液烃，到井口将成为气烃合乎情理；但大庆古龙油区的2000米埋深的高温高压页岩油储层，使用二氧化碳驱开采，虽然生产成本很高，采出了液烃产品也是事实。两个油田的页岩油储层都是高温高压状态，使用不同的页岩油采集方法得到的结果不同，对套管中的烃相态进行分析研究确实重要。
根据不同油田的具体情况，分析研究套管中的烃相态，本文作者总结创建了套管临界轻烃说。套管临界态轻烃说可以如此叙述：只要套管中的临界态轻烃液面距离井口距离小，能够将轻烃组分高的页岩油开采出井。以套管临界态轻烃说为主要依据之一得到的论述结果，认为四川油田和大庆古龙油区都能实现页岩油的适宜成本开采。根据页岩油生产的具体情况分析论述，本文作者还以页岩油矿开采的渗流说作为理论依据。
理所当然，确定某种页岩油开采方法的正确或否，衡量方法与砂岩油开采方法的比较一样，第一是开采成本，第二是采收率。虽然开采成本与采收率相互影响、相互制约，如果页岩油开采正确，还是能实现较高的采收率和较低的开采成本的。
根据因特网提供的信息分析论述，有理由认为四川油田确定产气为主的开采决策正确，也不能全面否定大庆油田古龙油区的产油为主的开采决策；并且无论如何，虽然我国页岩油储量丰富，按照目前的开采手段，还看不到依靠页岩油开采，摆脱石油大量进口状况的可能。
我国的砂岩油可采储量有限，欲实现能源自给的局面，必须创建新的页岩油开采技术。本文作者作为屈塔发电塔的发明人和权益人，认为以套管中的临界态轻烃理论为依据，以筛管补热井和无油口补热井为开采工具，能够实现页岩油的较高采收率和较低开采成本。
新疆油田的千吨自喷井没有使用怎样长的时间，就不得安装抽油机不容石油队伍乐观；胜利油田的水力切割开采页岩油方法，不是可以借鉴的示范方法；长庆油田的水驱开采方法不是低成本的页岩油开采方法……；还须说江苏油田等油田，出于生产成本的考虑，正在观望等待，没有决策大规模开发拥有的页岩油矿。
那么本文作者20世纪80年代调离石油队伍，有理由认为自己创建的页岩油开采方法正确吗？——与套管中的临界态轻烃理论有关的开采方法，以筛管补热井和无油口补热井为开采工具的开采方法，在本文作者的搜狐网博客、新浪网博客，以及360DOC网和UFOCNS网等网站的类似版块做了一些论述；有关论述正确或否，关心石油开采理论的学术队伍可以自行判断。
本文作者之所以认为临界态轻烃理论可以成为页岩油开采的基本理论之一，原因之一在于页岩油开采的渗流说支持套管中临界态轻烃理论。在页岩油的自喷出井阶段，假如页岩油的岩间渗流是液烃，在储层压力的作用下，套管中的临界态轻烃面必然在套管中上部；假如页岩油的岩间渗流是气烃，套管中的临界态轻烃面一般情况下应该在套管底部。临界态轻烃面在套管中上部，页岩油有条件自喷出井；页岩油在套管底部，自喷出井的烃类一般情况下是页岩气。
根据因特网搜索浏览到的信息判断，中国工程院的石油院十倾向于页岩油储层的岩间渗流是液烃的说法，但本文作者认为页岩油储层的岩间渗流是气烃。有理由认为，四川油田的页岩油井仅仅生产页岩气，大庆油田古龙油区的页岩油井使用二氧化碳驱的方法，页岩油的出井产品是轻烃产品，吉林油田曾传闻1200亿吨储量的页岩油区，焖油法得到的页岩油产品是轻烃，都是页岩油储层的岩间渗流是气烃的依据。
——有必要说明，做出关于页岩油储层的岩间渗流是气烃的论述，主要目的在于如何尽可能多的采出页岩油，如何尽可能长一些时间，使烃类自喷出井。四川油田的页岩油井生产页岩气的时间相对来说长一些，但产品按油当量折算数值是低值；焖井法或二氧化碳驱油法得到页岩油产品，采收率之低也使得页岩油开采成本明显增高了。欲降低页岩油开采成本，提高页岩油采收率，假设页岩油储层的岩间渗流是气烃进行论述，或许能确定比当前使用的采页岩油方法更好的方法。
论述至此显然有必要申明，依据页岩油储层的岩间渗流是气烃的论点，能不能否定页岩油储层的岩间渗流是液烃的论点并不重要，重要的是通过不同论点的比较论述，确定比已经使用的页岩油开采方法更好的方法，较长时间维持页岩油的自喷出井。
本文作者之所以认为页岩油储层的岩间渗流是气烃，理由在于页岩油储层理论上是油页岩和泥岩的均匀重叠层，高温高压的状态下原始储层存在液烃渗流或气烃渗流的可能性都很小。并且在完井作业之后，套管周围的储层也不会出现液烃渗流空间。应该是渗流空间的地方充满压裂液，排斥来自页岩油储层的液烃渗流的进入，
应该是渗流空间的地方充满压裂液，排斥来自页岩油储层的液烃渗流的进入，却无法阻止来自储层的气烃渗流，通过压裂液进入套管空间。另外一方面，实际上页岩油储层不可能是油页岩和泥岩的均匀重叠层的情况，页岩油储层周围可能存在气烃地质构造的情况，也使得完井作业之后，出现气烃渗流的可能性增加了。
以上文字描述的情形，显然如同假设存在页岩油井完井之后的的静态空间。正常生产开始之后的情况，只要采油树的阀门旋开，判断页岩油流作为烃流以气烃出井或液烃出井，仅以套管内临界态轻烃说为依据即可进行了。——套管中临界态轻烃界面高，理论上是液态轻烃自喷出井；套管中临界态轻烃界面低，理论上是液态轻烃自喷出井。
无论怎样，具体的生产情况是四川的页岩油井仅生产页岩气，大庆古龙页岩油区的页岩油井不得不进入抽油机抽油阶段。也就是说，欲较长时间维持页岩油（非页岩气的）的自喷出井，使用的主要办法应该是使用筛管补热井和补热井增加气烃渗流，提升套管中临界态轻烃面的高度。
可以肯定的说，只要页岩油井的自喷阶段结束，依靠抽油机产油的时间不会长；现阶段的四川油田仅仅生产页岩气，无法实现页岩油的较高采收率和较低开采成本，大庆古龙油区的页岩油生产方法，同样无法实现页岩油的较高采收率和较低开采成本。想较长时间维持页岩油的自喷出井，不为页岩油储层补充能量很难实现。并且论述至此还有必要指出，以上论述的理由之外，还有其他理由确定页岩油开采应该使用补热井。——有理由认为，几百年的石油开采历史中，被忽视的重要开采技术，还有如何实现采油过程的烃流连通。
假设埋藏在地层深处的砂岩油密封在压力容器中，油井自喷开采一些时间，必然会导致储层中产生负压区；负压区产生之后，砂岩油的自喷出井就会停止。也就是说，研究石油开采理论的学术界，很可能没有注意到砂岩油自喷出井停止的原因，与储层的压力下降有关，也与缺乏砂岩油油井的连通通路有关。——如同本文附图右上图部分模拟的情形，砂岩油自喷出井停止时，如果设置连通井，砂岩油的自喷还能维持一段时间。
理所当然，由于实际上存在砂岩缝隙，上面一段论述或许仅仅能成为假说。但是有理由认为，即使上面一段论述是假说，对于确定页岩油开采通过气烃渗流实现，还是通过液烃渗流实现，具有一定的用途。无论怎样，页岩油储层的高温高压环境，确实如同容器环境；并且容器的高温高压环境实现气烃渗流的可能性，大于实现液烃渗流的可能性。
论述至此有必要明确，我国已经探明的页岩油层，曾传闻1200亿吨储量的吉林页岩油矿之外，埋深都在数千米，假如能实现页岩油开采过程的气烃渗流，对于实现低成本高、高采收率有利。结合页岩油矿的具体开采情况论述，就是四川油田的页岩油井仅生产页岩气，采不出页岩油，可以作为开采过程的烃流体运动，表现为气烃渗流运动的依据。
将四川油田的页岩油井的仅仅生产页岩气看成自喷生产页岩油，将大庆古龙油区的二氧化碳驱采页岩油看成理论上的抽取页岩油，论述至此可以结论说，欲实现页岩油开采的低成本、高采收率，较好的开采办法就是使气烃渗流运动的时间尽可能长。
解决页岩油开采成本高的问题，不可以不注意气烃渗流阻力小，液烃渗流阻力大；假如页岩油生产仅仅能够以生产页岩油的方式实现，在页岩油井完井之后，也有理由采取措施使页岩油组分尽可能多的转化为页岩气。页岩油出井动能损失大，页岩气出井动能损失小，烃流的相态变化不是组分变化。
有理由结论说，为了降低页岩油的生产成本，提高页岩油开采的采收率，必须注意维持页岩油井的自喷生产。
页岩油的形成与砂岩油的形成一样需要千百万年时间，那些气烃构造伴存的页岩油矿，有条件自喷生产较长时间，那些没有气烃构造伴存的页岩油矿，没有条件维持较长时间的自喷生产；遇到后一种情况，应该按照低产井对待。无论怎样，深井高压井的完井成本高，不使用水驱开采、二氧化碳驱开采正确。
欲使页岩油井延长自喷出井的时间，有足够理由为页岩油开采设置补热井。
实际应用的页岩油开采补热井，可以是本文附图左面部分描述的补气补液井——筛管浸油井。
本文附图左面部分描述的筛管浸油井机械的机械结构图上，00标示套管内壁；01标示注气注液管，——表面具有管连通导线（段），贴附固定了贴管导线，并且通过炉管连套与蓄热炉连接在一起的注气管；02标示贴附固定在注气管表面的贴管导线；03标示可以用注气管提升出井的蓄热炉（或电蓄热炉）；04标示炉管连套，——用途是将蓄热炉固定在注气管末端的炉管连套；05标示固定在注气管下端，与注气管电力连通的管连通导线；06标示匿矿层；07标示采油树；08标示用途是为蓄热炉定位的、设置在筛管上的蓄热炉架；09标示页岩油层；10标示传热用的水泥环，——固定在筛管表面的，便于固井水泥浆通过的，用导热材料制作的水泥环；11标示筛管气隙环——用小颗粒河流石与沥青之类材料混合。并用模具压力固定在筛管表面的筛管气隙环；12标示筛管，——外表面模压固定了筛管气隙环的筛管；13标示浸油液。
有一定理由认为，使用注气注液井开采页岩油，须重视浸油液的配制，虽然浸油液的主要用途是改变页岩油的流动状态，浸油液注入矿层后，页岩油的相变能否朝着丁烷和戊烷等组分增加的方向也是很重要的。
筛管补热井具有中高压气泵和压力缓冲罐设备，注入的中高压气体，透过筛管气隙环进入油层，必然能产生一定程度的驱油作用，但考虑过多的气体进入油层。会出现油层降温现象的问题，有必要设置筛管气隙环，限制空气流体的流动数量。
与无油口补热井比较，筛管补热井确实具有一些长处。