油頁巖原位水平井開采流-熱-固耦合數(shù)值模擬

趙金岷，曹東方，劉玉民,2，邢順范

(1.吉林省眾誠油頁巖集團有限公司 國家油頁巖原位開采工程示范分中心，長春 130033;2.吉林大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，長春 130061)

油頁巖是一種富含有機質(zhì)(干酪根)的石油烴源巖，加熱后可產(chǎn)生類石油烴[1-2],由于其巨大的儲量，被認(rèn)為是最現(xiàn)實最可靠的非常規(guī)資源[3-4]。目前，對油頁巖的利用主要分燃燒發(fā)電和干餾煉油兩大類，其中煉油被認(rèn)為是最大限度地實現(xiàn)了能源利用價值[5]。從油頁巖中獲得石化產(chǎn)品的方法主要有地面干餾和原位轉(zhuǎn)化兩種，無論使用哪種方法，都需要將油頁巖加熱到足夠高的溫度(至少300 °C)。地面干餾是從油頁巖中提取油頁巖油的一種傳統(tǒng)且廣泛使用的方法，該工藝包括采礦、粉碎、蒸餾和提純等；且不說其生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣、廢水和廢渣對環(huán)境造成的嚴(yán)重污染，工藝的復(fù)雜性和高成本致使該技術(shù)比傳統(tǒng)原油的生產(chǎn)成本更高[6]。相比之下，油頁巖原位開采無須采礦，在地下深處通過熱傳導(dǎo)和對流等方式對油頁巖進行加熱，實現(xiàn)干酪根受熱裂解，產(chǎn)生的油氣通過常規(guī)的舉升技術(shù)提取到地面。由于其環(huán)境友好和適合薄而深的油頁巖層[7-14]，受到了越來越多的關(guān)注。

國內(nèi)外許多公司和研究機構(gòu)對油頁巖的原位開采技術(shù)做了諸多嘗試，例如殼牌的原位轉(zhuǎn)化工藝(in-situ conversion process，ICP)技術(shù)、?？松梨诠镜腅lectrofracTM技術(shù)、雪佛龍公司的CRUSH技術(shù)等。已有油頁巖原位裂解技術(shù)根據(jù)熱傳遞方式的不同可分為傳導(dǎo)加熱、對流加熱和輻射加熱技術(shù)，其中最具代表性和最成熟的就是殼牌公司的ICP技術(shù)。ICP技術(shù)屬于傳導(dǎo)加熱方法，采用電加熱器原位加熱油頁巖。殼牌公司已在美國的科羅拉多州和約旦先后開展了8次ICP原位轉(zhuǎn)化油頁巖試驗，其試驗規(guī)模和復(fù)雜性不斷增加，累計投入30億美元研發(fā)經(jīng)費[9-10]。對于油頁巖原位裂解技術(shù)而言，油頁巖地層內(nèi)如何快速加熱到熱解溫度是關(guān)鍵。由于油頁巖熱傳導(dǎo)率極低，傳導(dǎo)加熱速度較慢，容易造成大量熱量損失，成本較高，且由于油頁巖的熱膨脹，致使部分裂縫閉合，降低了油頁巖的滲透性，而產(chǎn)生的油氣壓力較低，導(dǎo)致油氣回收率較低[15]。2005年，殼牌公司以其強大的資金優(yōu)勢與吉林省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)利用局合作，試圖共同對吉林省內(nèi)的油頁巖資源進行勘探與開發(fā)利用，但最終以ICP 技術(shù)不適合吉林省薄層和低含油率油頁巖而撤資中國油頁巖開發(fā)，這也說明ICP傳導(dǎo)加熱的成本高。因此，研究油頁巖低能耗、高效且環(huán)保的熱解方法與工藝是解決中國油頁巖原位開采瓶頸的必經(jīng)之路。

近年來，吉林省眾誠油頁巖集團有限公司提出了原位壓裂化學(xué)干餾提取油頁巖油氣(IFCD)技術(shù)，該技術(shù)利用放置在井眼中的燃燒器來加熱回流氣體，通過熱氣體的對流和回流實現(xiàn)地下原位加熱油頁巖，進而從油頁巖地層中原位提取頁巖油和天然氣[16]。其操作流程如下：①在地下油頁巖層中鉆幾口垂直井；②進行水力壓裂，用于創(chuàng)建石油和天然氣運輸?shù)那溃虎墼诰邪惭b燃燒器，注入可燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w并引燃；④產(chǎn)生的高溫氣體沿著裂縫流動加熱油頁巖并產(chǎn)生油氣。該技術(shù)允許對原位熱解過程中產(chǎn)生的可燃?xì)怏w進行再循環(huán)回注。眾誠的燃燒加熱技術(shù)已在中國松遼盆地進行了現(xiàn)場試驗(圖1)，并于2014年7月成功從地下 300 m 深處開采出中國第一桶油頁巖油[圖1(c)]，證明了該工藝的可行性和適應(yīng)性，目前該技術(shù)處于中試階段。

圖1 試驗現(xiàn)場圖片

與現(xiàn)場測試相比，數(shù)值模擬技術(shù)具有安全、高效且低成本等特點，適合于探索各種因素對油頁巖原位熱解過程的影響。前人針對油頁巖原位開采技術(shù)開展了不同程度的模擬研究，取得了一定的成果。康志勤[17]建立了油頁巖原位注蒸汽開發(fā)的熱-流-固耦合數(shù)學(xué)模型，為大規(guī)模油頁巖原位注熱開采提供了理論依據(jù)和工程參考。Fan等[18]基于熱解試驗和殼牌公司專利，利用General packet radio service技術(shù)對油頁巖原位開采進行了模擬，綜合考慮了流動、熱動力學(xué)和化學(xué)反應(yīng)，其模擬結(jié)果與殼牌野外數(shù)據(jù)基本吻合，他們還分析了原位熱解過程中溫度場演化與各因素的作用關(guān)系，結(jié)果表明產(chǎn)氣率高度依賴于電加熱溫度，體現(xiàn)出模擬是對實際工作的有效指導(dǎo)。Yang等[19]對油頁巖的原位轉(zhuǎn)化過程進行了數(shù)值模擬和評估，結(jié)果表明流體注入是獲得高產(chǎn)油率的更有前景的方法。馬建雄等[20]研究了多種布井方案下油頁巖原位開采的溫度場，結(jié)果表明當(dāng)油頁巖層壓裂程度越高、模型注氣速率越高、注氣井?dāng)?shù)量足夠和注氣井貫穿壓裂隙加熱油頁巖層時，油頁巖的開發(fā)利用越徹底。王英英等[21]分析了油頁巖原位開采中裂隙與井組相對位置及其產(chǎn)狀對加熱效果的影響。李玉博等[22]模擬分析了油頁巖原位開采過程中孔隙度和滲透率變化。韓連福等[23]建立薄層油頁巖原位開采的數(shù)值模型。鑒于IFCD技術(shù)原位試驗仍在進行中，開展該工藝不同試驗條件下的數(shù)值模擬有利于比較不同試驗方案的優(yōu)缺點，從而獲得最佳設(shè)計方案，進而降低試驗成本。

前人的研究都是將供熱熱源置于油頁巖層之外，熱量在輸送到油頁巖層之前的過程中，會有大量的熱量損失。本文結(jié)合IFCD技術(shù)原位試驗區(qū)油頁巖特征，建立了IFCD水平井開采的三維模型，將供熱熱源設(shè)置在注氣井與水平井過渡段之前的油頁巖層，最大限度降低熱量的損失。此外，隨著油頁巖干酪根的分解和油頁巖孔隙的增加，地層強度降低會導(dǎo)致地層變形，從而對井管和井下設(shè)備的正常運行產(chǎn)生不利影響。因此，本文圍繞影響油頁巖熱解反應(yīng)區(qū)域的關(guān)鍵因素——煙氣的初始流速和燃燒器火焰溫度進行數(shù)值模擬，并對油頁巖原位開采中地層的溫度場和應(yīng)力、應(yīng)變場的分布進行模擬計算分析。

1 數(shù)值模擬方法及數(shù)學(xué)模型

1.1 油頁巖物理特性

松遼盆地油頁巖資源儲量巨大但品位低(低產(chǎn)油且高灰分)且埋藏深，主要有上白堊統(tǒng)青山口組和上白堊統(tǒng)嫩江組[24-25]兩個油頁巖層。IFCD技術(shù)試驗區(qū)的油頁巖為青山口組，埋藏深度在300 m以上，平均產(chǎn)油率為5.3%，油頁巖層厚度為4.5 m，油頁巖層的頂?shù)装鍨槟鄮r層[25]。松原試驗區(qū)油頁巖和泥巖的物理參數(shù)見表1。

表1 扶余油頁巖的物理參數(shù)

1.2 數(shù)學(xué)模型

1.2.1 能量守恒方程

油頁巖原位開采溫度場中的熱傳導(dǎo)規(guī)律遵循熱力學(xué)第一定律[26-27]。在一個既沒有質(zhì)量流入又沒有質(zhì)量流出的系統(tǒng)中，其能量守恒的表達(dá)式為

Q-W=ΔU+ΔEk+ΔEp

(1)

式中：Q為該封閉系統(tǒng)在改變熱力學(xué)狀態(tài)的過程中從外界放出或者吸收的熱量；W為在這個過程中該封閉系統(tǒng)對外做的功或者外界對該封閉系統(tǒng)做的功；ΔU為封閉系統(tǒng)內(nèi)能的變化；ΔEk為封閉系統(tǒng)動能的變化；ΔEp為封閉系統(tǒng)勢能的變化。

根據(jù)油頁巖原位開采過程的特點，其傳熱問題有

W=ΔEk=ΔEp=0

(2)

故式(1)可簡化為

Q=ΔU

(3)

此處的傳熱現(xiàn)象為熱傳導(dǎo)，故符合傅里葉定律，t時內(nèi)間的傳熱量Q為[28]

(4)

式中：t為流體的流動時間；K為熱傳導(dǎo)系數(shù)；T為溫度；A為傳熱面積；d為傳熱面之間的距離。

根據(jù)能量守恒方程及傅里葉定律建立導(dǎo)熱微分方程的表達(dá)式為

(5)

式中，Φ為單位時間內(nèi)微元體中內(nèi)熱源的生成熱。

本文所研究的瞬態(tài)導(dǎo)熱問題，其定解條件包括：①初始條件——初始時刻地層溫度場的溫度分布；②邊界條件——導(dǎo)熱地層邊界上溫度的換熱情況。

本文所研究的物理模型符合第一類邊界條件：可以給出所研究區(qū)域邊界上的溫度分布以及溫度隨時間的變化規(guī)律，即

Tw=f(τ,x,y,z)

(6)

1.2.2 流體運動控制方程

本文模型的流體運動遵循質(zhì)量守恒定律、動量守恒定律、能量守恒定律。具體如下：

1)連續(xù)性方程(質(zhì)量守恒方程)：單位時間內(nèi)流體微元體中質(zhì)量的增加等于同一時間間隔內(nèi)流入該微元體的凈質(zhì)量，即固定流體微元內(nèi)質(zhì)量變化率=流體從笛卡爾坐標(biāo)3個方向流出量，即

(7)

式中：u為流體在x方向上流動的速度；v為流體在y方向上流動的速度；w為流體在z方向上流動的速度。

2)運動方程(動量守恒方程)：流體微元體的動量對時間的變化等于外界作用在該微元體上的各種力之和，即流體質(zhì)點受到的合力=質(zhì)點本身的動量增加率，即

(8)

式中：P為流體上的靜壓力；τ為流體表面上的黏性應(yīng)力；V為流體流動的速度矢量；u為流體在x方向上流動的速度；v為流體在y方向上流動的速度；w為流體在z方向上流動的速度。

3)能量守恒方程：微元體中能量的增加率等于進入該微元體的凈熱流量加上體積力、表面力對該微元體所做的功，即流體微元體內(nèi)能變化率=流入微元的凈熱流量+體積力和表面力對流體微元的做功的功率，即

(9)

式中：e為流體的內(nèi)能；q為流體接收的熱能。

1.3 幾何模型及網(wǎng)格劃分

結(jié)合IFCD技術(shù)在松遼盆地原位試驗區(qū)的地層情況，建立圖2所示幾何模型。模擬計算幾何模型為長方體，其在x方向上為長度35 m，y方向上為高度8 m，z方向上為寬度10 m，考慮到模型的對稱性，z方向取整體的一半(4 m)進行模擬計算。其中，油頁巖層產(chǎn)狀水平，層厚為4 m，水平井處于油頁巖層中間位置，油頁巖層上層有1 m厚度的泥巖層，下層為3 m厚度的泥巖層。注氣井與生產(chǎn)井之間的井距為25 m，并由平行于巖層的水平井連通，其中在注氣井內(nèi)部，進入水平井井段之前的油頁巖層內(nèi)設(shè)置一固定熱源，用來模擬燃燒器所產(chǎn)生的火焰，最大限度地降低熱量損失。

圖2 模擬計算幾何模型

運用網(wǎng)格劃分模塊Workbench Meshing對幾何模型進行網(wǎng)格的劃分，結(jié)果如圖3所示。整個模型由流體計算區(qū)域和固體計算區(qū)域組成，其中注氣井、生產(chǎn)井以及連通二者之間的水平井部分劃分為流體計算區(qū)域，而模型的其他部分，包括油頁巖層及其頂板和底板泥巖層均劃分為固體計算區(qū)域。計算模型Nodes數(shù)為210 301，Elements數(shù)為752 660?？紤]到在流體計算域和固體計算域耦合的界面附近的流體計算域會有急劇的流速變化，網(wǎng)格劃分過程中，通過在此耦合界面附近的流體域內(nèi)設(shè)置邊界層來加密流固耦合界面處的網(wǎng)格，以保證計算的準(zhǔn)確性。

圖3 模型網(wǎng)格

1.4 模擬計算與分析

采用數(shù)值模擬方法分析不同煙氣溫度(800、850、900、950、1 000 K)和不同煙氣初始流速(5、10、15、20、25 m/s)下油頁巖原位開采過程中地層溫度場以及應(yīng)力和應(yīng)變場的演化規(guī)律。加熱井與生產(chǎn)井之間的儲層改造通道形式均設(shè)置為水平井。

油頁巖原位開采仿真模擬設(shè)置注入氣體為煙氣，根據(jù)松原試驗區(qū)獲取的數(shù)據(jù)，注入氣體的物性特征與空氣基本一致，因此設(shè)置注入氣體的參數(shù)與空氣相同；在模擬過程中把注入熱源氣體作為加熱油頁巖的唯一熱源，不考慮油頁巖及油頁巖油氣本身燃燒再產(chǎn)生的熱。計算區(qū)域的邊界設(shè)為邊界壁厚(值為50 m)，遠(yuǎn)邊界溫度為300 K。在應(yīng)力場和應(yīng)變場方面同時考慮溫度場的熱應(yīng)力和注氣壓力，其中應(yīng)力場取最大主應(yīng)力值進行求解計算，應(yīng)變場取總應(yīng)變值進行求解計算。計算過程中，為保證模型的完整性和固定性，將模型的底面設(shè)置為固定面，模型的正面設(shè)置為無摩擦對稱面，而模型的其他4個側(cè)面則根據(jù)巖石力學(xué)靜止壓力計算得到其靜止壓力的值進行約束。

為了方便討論，各案例標(biāo)記為M-x-y，其中x表示煙氣的初始流速，y表示煙氣溫度，例如M-10-900表示煙氣流速為10 m/s，煙氣溫度為900 K的案例。

為了方便討論各模型模擬結(jié)果，本文引入油頁巖有效產(chǎn)油體積，即加熱到產(chǎn)油溫度的體積總和。從扶余油頁巖在氮氣和空氣條件下的熱解曲線可知(圖4)，油頁巖中干酪根的熱分解溫度與熱解氣氛有關(guān)，空氣氣氛下失重主要集中在300～500 ℃，而氮氣氣氛集中在400～500 ℃。鑒于IFCD技術(shù)注入氣體中主要成為空氣，油頁巖有效產(chǎn)油體積定義為

圖4 扶余油頁巖的TG曲線

Voil=20%V300～350+50%V350～400+80%V400～450+V>450

(10)

式中，V300～350、V350～400、V400～450和V>450分別表示溫度在300～350 ℃、350～400 ℃、400～450 ℃和>450 ℃的油頁巖體積。

為了分析瞬態(tài)反應(yīng)的進程，引用了累計有效加熱體積比

η=V瞬態(tài)/V穩(wěn)態(tài)

(11)

式中，V瞬態(tài)和V穩(wěn)態(tài)表示同一條件下，某時間的瞬態(tài)累計有效體積和對應(yīng)的穩(wěn)態(tài)體積。

2 模擬結(jié)果

2.1 瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)模擬結(jié)果

模型建立后，首先模擬各模型連續(xù)注氣15年及最終穩(wěn)態(tài)的溫度場。其中M-10-900案例在連續(xù)注氣過程中油頁巖溫度達(dá)到300 ℃以上的體積變化如圖5所示。從圖5可知，油頁巖體中溫度達(dá)到300 ℃以上的體積隨著注氣時間的增長而逐漸增大，在注氣前5年，被加熱的油頁巖的體積增長較慢且主要在水平段和生產(chǎn)井周圍，這是因為氣體通道過于流暢，形成流體短路即氣體在流經(jīng)過程中未來得及與地層發(fā)生熱交換即從生產(chǎn)井流出[5]。第6年起溫度在300 ℃以上的體積增大的速率加快，第10～11年，注氣井與生產(chǎn)井之間包絡(luò)的油頁巖基本上都達(dá)到300 ℃以上。而后隨著注氣的時間增長，被加熱的體積主要是這兩口井包絡(luò)之外的油頁巖。在穩(wěn)態(tài)時，該模型包含的油頁巖體幾乎全部被加熱到了300 ℃以上。

圖5 M-10-900案例注氣1～15年及穩(wěn)態(tài)時油頁巖溫度達(dá)到300 ℃以上的體積

2.2 影響因素分析

表2給出了各案例穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)反應(yīng)區(qū)溫度達(dá)到300 ℃以上的體積和產(chǎn)油體積。從表2可知，各案例的穩(wěn)態(tài)反應(yīng)體積相似，但穩(wěn)態(tài)的產(chǎn)油體積以及瞬態(tài)300 ℃以上的體積和產(chǎn)油體積差別很大，說明燃燒溫度和煙氣流速對反應(yīng)的過程有影響。盡管增大燃燒溫度或煙氣流速可以有效加大反應(yīng)區(qū)的體積，但是仍與穩(wěn)態(tài)體積相差較大。下面分別討論燃燒溫度與注氣流速對溫度場及產(chǎn)油體積的影響。

表2 穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)15年反應(yīng)區(qū)溫度達(dá)到300 ℃以上的體積和有效產(chǎn)油體積及其比值

2.2.1 燃燒溫度

圖6為不同燃燒溫度下各案例穩(wěn)態(tài)溫度場的縱切面和橫切面云圖。圖7給出了采用不同燃燒溫度、以10 m/s的速率注氣15年的過程中，日增和累

圖6 不同燃燒溫度條件下各案例穩(wěn)態(tài)溫度場云圖

圖7 不同燃燒溫度各案例的日增和累計有效產(chǎn)油體積以及累計有效產(chǎn)油體積比

計有效產(chǎn)油體積以及累計有效產(chǎn)油體積比圖。從表2和圖6可知，由于模型大小的限制，雖然在不同燃燒溫度條件下，當(dāng)反應(yīng)區(qū)達(dá)到穩(wěn)態(tài)時，油頁巖溫度大于300 ℃的體積相似，但各案例的溫度分布不同，隨著燃燒器燃燒溫度的升高，高溫體積的比例和達(dá)到有效產(chǎn)油的體積都在增大，說明高燃燒溫度有利于把更多的油頁巖加熱到較高溫度或產(chǎn)油溫度。從圖7可知，隨著燃燒溫度從800 ℃升高到1 000 ℃，日增和累計有效產(chǎn)油體積都顯著增大，尤其是在反應(yīng)后期。對于M-10-800案例，在注氣15年后，雖然大于300 ℃的油頁巖體積已達(dá)到穩(wěn)態(tài)時的68%，但有效產(chǎn)油體積只是穩(wěn)態(tài)時的36%；隨著燃燒溫度的升高，不僅η>300 ℃和ηoil都增大，而且二者的差也在明顯減小，M-10-1 000案例在注氣15年后η>300 ℃和ηoil分別達(dá)到了92%和76%。這是因為燃燒器的燃燒溫度越高，產(chǎn)生的熱量越高，流經(jīng)煙氣攜帶到地層中的熱量就越多，從而使油頁巖達(dá)到產(chǎn)油溫度的體積越大、速率越快。此外，從圖7可知，所有案例初期達(dá)到的產(chǎn)油體積都非常小，前30個月的累計有效體積未達(dá)到穩(wěn)態(tài)時的5%，說明前期油頁巖被加熱的速度非常慢。在注氣15年后，各案例的有效產(chǎn)油體積都未達(dá)到穩(wěn)態(tài)條件，但日增有效產(chǎn)油體積已過高峰開始下降，說明需要達(dá)到穩(wěn)態(tài)有效產(chǎn)油體積，仍需很長一段時間。日增有效產(chǎn)油體積在高峰周圍的波動主要與各個溫度段出現(xiàn)峰值的時間不同有關(guān)。

2.2.2 煙氣流速

圖8為不同煙氣流速下各案例穩(wěn)態(tài)溫度場的縱切面和橫切面云圖。圖9為燃燒溫度為900 ℃時，不同流速的煙氣加熱油頁巖過程中的日增和累計有效產(chǎn)油體積以及累計有效產(chǎn)油體積比圖。從表2、圖8和圖9可知，隨著煙氣流速的增大，穩(wěn)態(tài)溫度場云圖幾乎無差異，日增和累計有效產(chǎn)油體積雖有所增大，但不顯著，尤其是在流速超過10 m/s后。這主要是因為煙氣的溫度是由燃燒器的燃燒溫度決定的，當(dāng)燃燒溫度固定時，增大煙氣流速會提高熱量傳遞到地層的效率但不會增大傳遞到地層中的總熱量。因此在實際工況中，需要慎重考慮煙氣流速。

圖8 不同煙氣流速各案例穩(wěn)態(tài)溫度場云圖

圖9 不同煙氣流速各案例的日增和累計有效產(chǎn)油體積以及有效加熱體積比

2.3 地層形變分析

圖10為M-10-900案例注氣開采過程中地層總形變云圖。從圖10可知，注氣開采過程中，油頁巖地層的變形主要集中在注氣井與生產(chǎn)井以及水平井包圍的部分。在連續(xù)注氣燃燒加熱1年后，油頁巖地層中的最大變形量為3.4 cm，位于生產(chǎn)井附近，這是由于水平井造成的熱流體短路使生產(chǎn)井周圍的油頁巖首先被加熱并發(fā)生熱應(yīng)變；隨后隨著開采時間的推移，地層的最大變形量和變形區(qū)域都逐漸增大，且變形量最大的區(qū)域從生產(chǎn)井逐漸向注氣井方向延伸；第5年起，地層的最大變形量開始集中在兩井之間，且最大變形量以2～3 cm/年的增量持續(xù)增長直到第12年。第12年到第15年，最大變形量不在顯著增大，保持在26～27 cm，但發(fā)生最大變形量的變形區(qū)域在顯著增大。此外，從圖10可知，在注氣開采達(dá)到穩(wěn)態(tài)時，油頁巖地層的最大變形量為30 cm，但最大變形量幾乎覆蓋了整個油頁巖頂面。與穩(wěn)態(tài)變形相比，注氣開采15年后，最大的變形量雖與穩(wěn)態(tài)最大變形量相近，但其變形面積與穩(wěn)態(tài)還有很大的差距，說明仍需要較長時間才能達(dá)到穩(wěn)態(tài)。

圖10 M-10-900案例注氣開采過程中地層變形云圖

從圖11可知，注氣井井底A點處變形量隨注氣時間增長線性增大，而生產(chǎn)井井底B點的變形量在注氣3年后都大于注氣井A點的變形量，這說明熱流體對生產(chǎn)井的熱沖擊作用更大。A點和B點在注氣15年后的變形量分別為8.8 cm和13.0 cm，在穩(wěn)態(tài)時這兩點處的變形量分別為15.1 cm和17.7 cm。說明在長時間的開采過程中，油頁巖地層的變形量可能會影響到井底設(shè)備的運轉(zhuǎn)。

圖11 注氣井與生產(chǎn)井井底與水平段連接處變形量隨時間的變化

3 結(jié)論

1)單井組大井距開采所需加熱時間長，不益于獲得經(jīng)濟效益。

2)水平井開采模式，由于氣體通道過于流暢，易形成流體短路而不與地層發(fā)生熱交換。

3)針對IFCD油頁巖原位轉(zhuǎn)化技術(shù)，提高燃燒器的燃燒溫度可顯著加快油頁巖原位轉(zhuǎn)化的進展。而單純提高煙氣的注入流速可能會提高熱量傳遞效率但并不能加快反應(yīng)進展。

4)在注氣開采過程中，油頁巖地層會發(fā)生形變；尤其是在長時間的開采過程中，地層的變形量是不容忽視的，在工藝設(shè)計和實際生產(chǎn)過程中需考慮注氣井和生產(chǎn)井底的形變是否會影響到井底設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。