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课题研究
Organization and management

      1.课题目标

      充分利用地质条件,配合近临界水、微波和电磁等现代浸提技术实现页岩油的绿色原位裂解和提取,研究油页岩原位地下裂解、浸提工艺,解决相关的配套技术问题。解决目前油页岩开发利用中成本高环境污染大的问题。为经济有效地开发油页岩资源、缓解当前能源供应的紧张局面和保持经济快速稳定增长做出贡献。为油页岩充分利用提供创造性技术支撑。

        油页岩地下原位转化工艺流程包括:在含油页岩地区布井、钻生产井、加热井、监测井等;钻探的同时对油页岩进行破碎;在地面利用新型热源系统产生过热蒸汽;通过过热蒸汽对含水油页岩层进行加热,近临界水裂解油页岩,页岩油或轻烃从油页岩中释放出来,并向生产井汇聚;通过生产井将轻烃采出,油水分离页岩油。加热井可采用斜井和垂直井的布置形式。

2.主要任务

1)油页岩近邻界水地下原位裂解模拟技术研究

利用近临界水(200-350,5-10MPa )对有机化合物的溶解能力和具有碱的催化能力,研究油页岩裂解动力学过程和有机组分在浸取和提取过程中的行为及产物分析;模拟原位裂解的条件,研究近临界水裂解和提取不同分子量的碳氢化合物的温度、压力和时间条件,确定原位提取的工艺参数。在不用或少用化学物质,实现页岩油的原位裂解和提取。为地下原位裂解工艺提供技术支撑。

2)油页岩微波地下原位裂解模拟技术研究

利用微波在地下对油页岩进行快速加热,使得油页岩在地下原位进行裂解,产生页岩油。主要研究油页岩对不同频率射频微波的响应特性及机理研究;在不同流体介质参与下油页岩对射频微波及流体体介质的综合响应特性;不同介质流体状态(如过热态、超临界态等)对油页岩中干酪根转化的影响;射频微波裂解工艺在地下油页岩原位状态下的模拟研究;研究地下加热油页岩的微波装置。

3)油页岩地下原位电磁(电)加热关键技术研究

采用传统的电加热器或电磁加热器对地下油页岩层进行加热,将加热器插入加热井中,一般加热距地表300600m深度的目的层的油页岩下表层,油页岩层被缓慢地加热到650750F,将油页岩中的干酪根转变为原油和天然气。再运用传统的采油方法将生成物(原油和天然气)抽汲到地面。研究地下原位电磁(电)加热工艺流程及设备。

4)油页岩原位裂解的地下水控制材料及无机矿物特性研究

地下水的隔断是油页岩原位裂解的关键问题之一。本课题拟根据地层结构特点,利用聚合物与无机材料的复合物,研究地下水控制材料的输送、铺展和成胶时间的控制及成胶密闭性、抗盐、耐酸碱性、耐温等性能。有的放矢地针对地下水流速和方向实施封堵,防止油水反流,消除地下水的流动对油页岩原位提取的影响。分析油页岩的有机、无机物的化学组成,研究无机组分对油页岩裂解的影响,选择出有益于油页岩催化裂解的组分,研究硫、磷等杂原子对催化剂失活的规律。为相关的技术与装备的研发提供理论依据和基础数据。

5)油页岩地下原位开采数值模拟

运用流体力学、传热学和微分方程的数学理论,分析油页岩原位开采地下温度场、压力场和地下水流的分布规律;建立地下油页岩固、液、气、热、化学耦合的数学方程,确定方程中各个参数和初始及边界条件。自主开发油页岩地下原位裂解开采数值模拟专用软件,实现仿真模拟。

6)页岩油微生物驱提技术研究

利用现代微生物技术研制可将油页岩溶解、浸出页岩油的高效菌剂。筛选分离高效油页岩溶解菌群、干酪根转化菌群和页岩油浸出菌群;制备页岩油驱提菌剂;利用微生物浸矿技术,室内模拟探索原位和异位页岩油微生物驱提的效果、机制和工艺。筛选分离高效油页岩溶解菌群、干酪根转化菌群和页岩油浸出菌群;制备页岩油驱提菌剂;利用微生物浸矿技术,室内模拟探索原位和异位页岩油微生物驱提的效果、机制和工艺研究。为多种原位裂解技术提供技术储备。

7)页岩油分离及精制技术研究

研究利用萃取、静电破乳以及中和组分电荷等方法进行油页岩提取物的油和水分离,并富集水中页岩油的有机组分,提高页岩油的回收率。研究利用离子配位反应方法,使硫氮化合物与加入离子进行配位反应,使硫氮化合物从有机相转移至水相而被除去,以提高页岩油的品质。研究利用酸碱、吸附剂及有机溶剂处理页岩油中脂肪烃、烯烃、芳烃、等非烃有机化合物,得到燃料油和精细化学品等。

3.主要参加单位

       吉林大学,俄罗斯托木斯克理工大学。

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