一种压裂液及页岩油开采方法与流程

本发明属于非常规石油资源开采，尤其涉及一种压裂液及页岩油开采方法。

背景技术：

1、在世界常规油气资源产量持续降低且消费量和开采成本逐年上涨的情况下，非常规油气资源的勘探开发获得广泛关注。其中，页岩油约占石油资源总量的20％至50％，我国页岩油储量亦高达74亿吨，位居世界第三，具有良好的开采前景，对于优化我国能源消费结构、缓解能源对外依存度、减少我国石油资源供需不平衡的矛盾均具有重要意义。页岩油是有机质热演化过程生成的液态烃，是其所在储层所生成的原油未能完全排出，造成原油滞流或者仅经过极短距离运移就地聚集的结果，是自生自储原地聚集型原油。页岩油在储层中主要以游离态赋存于与无机矿物相关的孔隙及裂隙中，部分以吸附态赋存于与有机质相关的孔隙及裂隙中，微量以溶解态赋存于天然气、干酪根以及储层残余水中。其中，游离油对页岩油产量起主要贡献。我国页岩油资源多分布于松辽盆地、渤海湾盆地等中新生界陆相沉积盆地中，储层非均质性强，开采难度较大。

2、页岩油的高效开采和持续稳产与储层中页岩油的动用情况密切相关。含油页岩储层结构较常规储层更致密，内部孔隙及裂隙结构尺度较小，并且储层孔隙率及渗透率较低，上述因素限制了页岩油在储层内部的流动及运移，使得含油页岩储层通常无自然产能。因此，需要对含油页岩储层进行改造以提高其孔渗性。截至目前，页岩储层改造技术主要包括水平井分段压裂技术、水平井同步压裂技术、无水压裂技术以及近年来出现的高导流水力通道压裂技术。页岩油藏经过水力压裂后初始采油速率较高，但产量递减快，一次采收率仅为5％至10％，且需要用到价格较高的陶粒作为水力压裂的支撑剂，这意味着，以较高的成本进行水力压裂技术开采后，仍有大量页岩油滞留于页岩储层中，并且这部分页岩油粘度高、流动性能差，动用程度低。因此，需要降低开采的成本，并且对储层进行二次开采，重点关注提高页岩油流动性，以提高页岩油产量。

3、为了推进页岩油的商业化开采进程，我国亟须结合现有水力压裂技术，研发增采页岩油的新工艺。同时，亟须研发与开采工艺相配套的支撑剂，以期在提高页岩油品质和采收率的同时降低其开采成本，提高经济效益。

技术实现思路

1、本发明的目的为提供一种压裂液及页岩油开采方法。将所述压裂液应用于所述页岩油开采方法中，可以改善含页岩油储层的渗透率，在提高页岩油品质，提高采收率的同时降低开采成本，提高经济效益。

2、本发明第一方面提供了一种压裂液，其包括fes、半焦和水。

3、在实际应用中，以高压水流(压力为25至50mpa)携带fes和半焦，构成本发明所述的压裂液。

4、在本发明的一个具体实施方式中，基于所述压裂液的重量，所述压裂液包括10wt％至35wt％fes、0.5wt％至3wt％半焦和余量的水。

5、在本发明的一个具体实施方式中，所述fes和半焦的粒径独立地为20至60目。

6、在本发明的一个具体实施方式中，所述半焦的比表面积为10至100m2/g；和/或

7、将所述半焦的质量计为100％，所述半焦中钠元素、钾元素、钙元素和镁元素的总含量为0.2wt％至3wt％。

8、在本发明的一个具体实施方式中，所述半焦为烟煤、褐煤和泥煤中的至少一种干馏产生的固体产物；

9、优选地，所述半焦为烟煤干馏产生的固体产物。

10、在本发明的一个具体实施方式中，所述半焦通过如下方式制备得到：

11、对烟煤进行干馏，收集固体产物，得到所述半焦。

12、在本发明的一个具体实施方式中，将所述烟煤研磨成烟煤颗粒，干燥后进行干馏，得到所述半焦；

13、优选地，所述烟煤的镜质组最大反射率为0.5％至2.5％；

14、优选地，将所述烟煤的质量计为100％，所述烟煤中灰分含量为5wt％至10wt％，固定碳含量为53wt％至85wt％，挥发分产率为10wt％至37wt％；

15、优选地，所述烟煤颗粒的粒径为2至16目；

16、优选地，所述干燥的条件为在105至110℃下干燥12h。

17、在本发明的一个具体实施方式中，所述干馏的温度为500至900℃；和/或时长为10至60min；和/或

18、所述干馏在无氧环境中进行；

19、优选地，通入惰性气体(例如氮气)营造无氧环境；

20、优选地，所述惰性气体的流速为400至1000ml/min。

21、本发明第二方面提供了一种页岩油开采方法，其包括以下步骤：

22、1)使用本发明第一方面所述的压裂液进行水力压裂，完成一次开采；

23、2)进行微波辐照，完成二次开采。

24、在本发明提供的页岩油开采方法中，利用微波辐照进行二次开采，微波辐照的时长可以根据开采现场的实际情况确定。

25、在本发明的一个具体实施方式中，在步骤1)中，所述水力压裂的压力为25mpa至50mpa。

26、在本发明的一个具体实施方式中，在步骤2)中，所述微波辐照的频率为2450mhz。

27、在本发明的一个具体实施方式中，在步骤2)中，所述微波辐照的功率为800w至1800w。

28、根据本发明第一方面所述的压裂液或本发明第二方面所述的方法在页岩油开采中的应用，特别是在提高页岩油品质和采收率中的应用。

29、本发明第二方面提供的方法中所述的微波辐照具体为可控源微波场辐照技术，即利用具有高穿透性、整体加热性和选择加热性的微波能，对页岩油进行开采。

30、本发明的有益效果：

31、针对含页岩油储层孔隙率及渗透率低、页岩油开采困难、现有技术开采成本高、采收率低的问题，本发明提供了一种压裂液及页岩油开采方法。本发明提供的压裂液和页岩油开采方法相结合，具有以下有益效果：

32、1)所述页岩油开采方法采用所述压裂液以水力压裂进行一次开采，以所述压裂液中的fes和半焦作为支撑剂，支撑水力压裂形成的新鲜裂缝，强化页岩油在储层内部的流动，提高对页岩油的一次采收率，并同时提高页岩油的品质；一方面克服了现有商业陶粒支撑剂易发生水合作用而降低机械支撑耐久性的缺陷，另一方面降低了支撑剂的使用成本，有助于显著降低水力压裂开采页岩油的总成本；

33、2)所述页岩油开采方法联合水力压裂和微波辐照，在采用所述压裂液以水力压裂完成一次开采的基础上，采用微波辐照进行二次开采。在水力压裂过程中注入页岩油储层的压裂液中的fes和半焦可以增益微波辐照对页岩油储层的作用，降低页岩油的粘度、改善储层的渗透率，改善页岩油的流动性，促使页岩油储层中的有机质及重质组分裂解；在微波辐照的条件下，压裂液中的fes和半焦相互促进，协同增效，进一步降低页岩油的粘度、改善储层的渗透率，改善页岩油的流动性；促使页岩油储层中的有机质及重质组分裂解，最终实现页岩油采收率及品质的提升；

34、3)采用由10wt％至35wt％fes、0.5wt％至3wt％半焦和余量的水组成的压裂液，在水力压裂压力为25mpa至50mpa、微波辐照的频率为2450mhz、微波辐照功率为800w至1800w的条件下，应用本发明提供的方法，以图1所示的实验装置及流程进行页岩油开采实验(页岩油开采实验中，微波辐照时长为10min至35min)，压裂返排液中轻质组分占比为15wt％至30wt％，重质组分占比70wt％至85wt％，完成开采后的柱状页岩样品中残余有机质的含量为1.46wt％至1.76wt％，采收率为7.5％至10.0％。与页岩油中轻质组分、重质组分初始占比以及柱状页岩样品中有机质初始含量相比，实施例1至6中得到的压裂返排液中轻质组分占比提升了50％至200％，重质组分占比下降了5.55％至22.22％，完成开采后柱状页岩样品中残余有机质含量下降了12％至27％。

35、综上，本发明提供的页岩油开采方法联合水力压裂和微波辐照，既可以提升页岩油品质，又可以提高页岩油采收率。