Технология внутрипластового извлечения углеводородов из сланцев

 

Сложность термической декомпозиции сланцев в наземных ретортах, большие затраты на добычу, дробление и транспортиро­вание породы, проблема охраны окружающей среды привели к идее о внутрипластовом ритортинге сланцев.

Внутрипластовые методы ритортинга также требуют дробления сланцев или создания в пласте достаточно интенсивной искус­ственной трещиноватости. Для нагревания пласта до 450—550 °С можно также использовать внутренний (процесс горения в пласте) или внешний (закачка горячих агентов, например, пара или воз­духа) источник теплоты. Оба этих процесса технически реальны, но эффективность их зависит от степени дробления сланца и искус­ственно созданной связи по объему сланцевого пласта между точками нагнетания рабочего агента и отбора продуктов реакции.

Для создания искусственной трещиноватости в сланцах испы­тывали различные методы: гидроразрыв пласта и последующая детонация в пласте закачанных жидких и гранулированных твер­дых взрывчатых веществ, электропробой, термическое растрески­вание и ядерные взрывы.

Известно несколько внутрипластовых процессов ритортинга сланца — «Оксидентэл», «Малти Минерал», «Геокинетикс», «Ик-вайти» и др. Но с шахтной добычей сланцев связаны только пер­вые два процесса. Для ритортинга сланцев по методу «Оксидентэл» шахтным способом извлекается от 20 до 30 % сланца из подшвы будущей подземной реторты, который используется в поверхност­ных ретортах. Из образовавшейся камеры бурят вертикальные скважины глубиной 30—45 м, при помощи которых производятся взрывы продуктивного пласта. После взрыва полость плотно за­полняется раздробленным сланцем, и ее можно использовать как подземную реторту. В верхнюю часть полости закачивают горю­чее (газ) и воздух и инициируют процесс горения. Фронт горения перемещается вниз. Продукт переработки керогена стекает в ниж­нюю часть полости, откуда его отбирают вместе с потоком газо­образных продуктов на поверхность (рис. 91). Предполагается, что степень извлечения искусственной нефти будет низкой (менее%), а газ — тощий. Существуют различные модификации этого ^процесса.

Рис. 91. Схема процесса внутрипластового получения искусственной нефти из горючих сланцев («Оксидентэл»).

•а — подготовка подземной реторты; б — основные зоны в действующей реторте; / — воздух+ + пар; 11 — нефть + вода; /// — газ; / — сланцы; 2— перекрывающие породы; 3 — скважины для взрыва сланцев; 4 — выработанная зона; 5 — штрек; /' — отработанные сланцы; 2' — Горение; 3' — процесс перегонки; 4' — нагрев сланцев и конденсация нефти; 5' — раздроб­ленный сланец

 

Внутрипластовый процесс «Малти Минерал» осуществляется в три этапа и предусматривает, помимо извлечения жидких угле­водородов из сланцев в вертикальной подземной реторте (этап II), предварительное извлечение полезных компонентов (даусонит, нах-колит) (этап I), а затем после ритортинга выщелачивание из оста­точной зоны кальцинированной соды и окиси алюминия (этап III). В процессе «Геокинетикс» предусматривается создание гори­зонтальной подземной реторты в неглубокозалегающих тонких пла­стах предварительным дроблением сланца при помощи взрывов, осуществляемых через скважины, пробуренные с поверхности. Через нагнетательные скважины в пласте инициируется процесс горения, а закачкой воздуха и пара фронт горения перемещается горизон­тально по пласту. Нефть и газ отбираются через добывающие; скважины. Предполагается извлечение из сланцев до 50 % нефти. Процесс «Иквайти» представляет собой способ разработки i сланцев, заключенных в карбонатных пористых проницаемых поро-Едах, без шахтных работ и дробления сланцев. Способ предусматри­вает закачку нагретого пара в сланцевый пласт через нагнетатель-[ные скважины, удаление бикарбоната натрия выщелачиванием, -затем закачку горячего газа или пара при температуре до 400 °С и давлении до 10 МПа и извлечение углеводородов через добываю­щие скважины.