頁巖氣增產(chǎn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及頁巖氣開采技術(shù)，具體涉及頁巖氣增產(chǎn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]頁巖氣是賦存于暗色泥頁巖層或高碳泥頁巖層中的天然氣，它可以生成于有機成因的各種各個階段，天然氣一部分以游離相態(tài)(大約50%)存在于頁巖層裂縫、頁巖層孔隙及其它儲集空間，另一部分以吸附狀態(tài)(大約50% )存在于干酪根、粘土顆粒及粘土孔隙表面。頁巖氣是寶貴的資源、優(yōu)質(zhì)的能源和化工原料，可作為常規(guī)天然氣的接替能源或補充能源。
[0003]現(xiàn)有頁巖氣開米的主要是依靠其自身解吸，米氣一段時間后，頁巖氣的產(chǎn)量急劇降低，頁巖氣開采的效果不理想，產(chǎn)量低、產(chǎn)量不穩(wěn)定，不能達到工業(yè)開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)。頁巖氣開采產(chǎn)氣量低的原因主要是:與常規(guī)天然氣相比，頁巖氣的儲存方式以吸附為主、儲層能量低(壓力低)、滲透性差，頁巖氣的產(chǎn)出過程是先解吸，然后在孔隙介質(zhì)中滲流。僅依靠自身解吸較難獲得很高的產(chǎn)氣量和采收率，必須尋找和研究提高開采速度(或日產(chǎn)氣量)和采收率的新方法。
[0004]為了提高頁巖氣的采收率，可在頁巖氣開產(chǎn)量低于工業(yè)開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)(單井1000米3/日)時，采取增產(chǎn)措施。現(xiàn)有的增產(chǎn)措施主要采用水力壓裂進行儲層改造。其原理是通過地面栗車將壓裂液栗入到井底，高壓壓裂液在頁巖氣儲層內(nèi)壓裂出一條或多條裂縫，從而為頁巖氣的滲流提供更多的通道。這種方法雖然增加了滲流通道，使部分解吸的頁巖氣流出，但沒有從根本上加速吸附態(tài)頁巖氣的解吸，增產(chǎn)效果有限。這種頁巖氣增產(chǎn)的設(shè)備投資大、運行費用高，也限制了其廣泛應(yīng)用。
[0005]此外，還有一種針對頁巖氣的增產(chǎn)方法:C02吸附法，該方法是利用C02具有比甲烷(CH4)高的吸附性，向頁巖層注入C02，排擠甲烷或改變其吸附特性。這種方法還必須適當(dāng)?shù)亟祲?，在降壓過程中CH4解吸，C02具有強吸附性而占據(jù)CH4的位置，從而使CH4保持游離狀態(tài)。具體過程是:生產(chǎn)井開井降壓，注入井注入C02，降壓后CH4解吸為游離狀態(tài)，C02吸附。然后增加注入壓力，CH4沿頁巖層孔隙流動從氣井產(chǎn)出。按照上述方法生產(chǎn)一段時間后，再次降壓，進行下一個循環(huán)的注入和產(chǎn)出。但由于降壓過程在生產(chǎn)井，而C02是在注入井注入，導(dǎo)致CH4與C02的競爭可能不同時發(fā)生，另外由于升壓與降壓的反復(fù)循環(huán)，縮短了頁巖氣生產(chǎn)的有效時間，因此也不能很大幅度地提高日產(chǎn)氣量。且此增產(chǎn)方法設(shè)備復(fù)雜，制備成本極高，也使其僅停留于實驗室研究階段。
[0006]綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)頁巖氣增產(chǎn)裝置投資大，運營成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明針對上述問題，提出了一種頁巖氣增產(chǎn)裝置。解決了現(xiàn)有技術(shù)頁巖氣增產(chǎn)裝置投資大，運營成本高的問題。
[0008]本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下:
[0009]—種頁巖氣增產(chǎn)裝置，包括蒸汽發(fā)生器、與蒸汽發(fā)生器的出口連通的蒸汽運輸總管，以及多組增產(chǎn)組件;各增產(chǎn)組件均包括:
[0010]外管，設(shè)置在頁巖氣井內(nèi)，且與頁巖氣井的內(nèi)側(cè)壁相對固定；
[0011]內(nèi)管，內(nèi)套在所述外管上且伸入頁巖氣井內(nèi)，內(nèi)管和外管與頁巖層對應(yīng)的部分均具有蒸汽出入孔；
[0012]輸送栗，出口與所述內(nèi)管連通，A口通過蒸汽輸送支管與所述蒸汽運輸總管連通；
[0013]第一控制閥，用于控制蒸汽輸送支管與蒸汽運輸總管的通斷。
[0014]頁巖氣增產(chǎn)裝置的原理:頁巖氣通常是以吸附狀態(tài)存在于頁巖層孔隙表面的，它的產(chǎn)出至少要經(jīng)過解吸、擴散和滲流三個過程，其中解吸速度和滲流速度是決定產(chǎn)氣速度的主要因素。通過向頁巖氣所在巖層注入熱能，增加吸附態(tài)頁巖氣(甲烷)的自由能，從而提高甲烷從頁巖層孔隙表面上解吸的速度；同時頁巖氣受熱膨脹加速滲流流動，從而達到大幅度提高頁巖氣產(chǎn)量、實現(xiàn)頁巖氣的工業(yè)化開發(fā)的目的。
[0015]頁巖氣增產(chǎn)裝置工作時，通過蒸汽發(fā)生器向內(nèi)管注入熱蒸汽，熱蒸汽通過蒸汽出入孔滲入頁巖層中，實現(xiàn)熱量傳遞而使頁巖氣所頁巖層溫度升高，使吸附在頁巖層上的呈吸附態(tài)的頁巖氣(甲烷)迅速解吸，變?yōu)橛坞x態(tài)。隨著熱量向頁巖層深部傳遞，大量頁巖氣解吸為游離狀態(tài)，游離狀態(tài)的頁巖氣又受熱膨脹。當(dāng)開井生產(chǎn)時，這些游離態(tài)的頁巖氣迅速產(chǎn)出，依稀通過外管和內(nèi)管的蒸汽出入孔進入內(nèi)管，最終通過內(nèi)管到達地面，匯入輸氣管道。本發(fā)明的頁巖氣增產(chǎn)裝置結(jié)構(gòu)簡單、投資小、頁巖氣增產(chǎn)效果好;本申請通過設(shè)置蒸汽運輸總管和多組增產(chǎn)組件能夠同時為多個頁巖氣井注入熱蒸汽，且通過第一控制閥能夠?qū)Ω鱾€頁巖氣井處的增產(chǎn)組件進行控制，整個裝置只需要一個蒸汽發(fā)生器，就能為多個頁巖氣井供熱，大大節(jié)約了裝置的成本。
[0016]進一步的，所述第一控制閥安裝在所述蒸汽輸送支管上。
[0017]進一步的，所述內(nèi)管的內(nèi)側(cè)壁或外側(cè)壁具有隔熱層。
[0018]進一步的，所述外管的內(nèi)側(cè)壁具有隔熱層。
[0019]通過設(shè)置隔熱層能夠防止熱損失，能夠節(jié)約能源、提供工作效率。
[0020]進一步的，還包括氣源，以及與氣源連通的隔熱氣體運輸總管，所述內(nèi)管的外側(cè)壁與外管的內(nèi)側(cè)壁之間為隔熱腔，所述隔熱腔通過隔熱氣體運輸支管與所述隔熱氣體運輸總管連通，頁巖氣增產(chǎn)裝置還包括用于控制隔熱氣體運輸支管與所述隔熱氣體運輸總管通斷的第二控制閥。
[0021]通過將氣源通入隔熱腔能夠減緩內(nèi)管中的熱蒸汽將熱量傳輸出去，從而能夠提供熱蒸汽的熱損失，能夠節(jié)約能源、提供工作效率。
[0022]進一步的，所述第二控制閥設(shè)置在隔熱氣體運輸支管上。
[0023]進一步的，所述氣源為惰性氣體氣源或氮氣氣源。
[0024]進一步的，所述內(nèi)管的側(cè)壁具有若干隔離環(huán)，所述隔離環(huán)位于蒸汽出入孔的上方，且臨近所述蒸汽出入孔。
[0025]通過設(shè)置隔離環(huán)能夠防止從內(nèi)管蒸汽出入孔出來的熱蒸汽從隔熱腔排出，隔離環(huán)的設(shè)計能夠有效保證熱蒸汽的可靠工作，保證裝置的工作效果。
[0026]進一步的，所述隔離環(huán)有多個，各隔離環(huán)間隔分布。
[0027]多個隔離環(huán)的設(shè)計能夠增加隔離的可靠性
[0028]進一步的，所述內(nèi)管的底部具有扶正器。
[0029]本發(fā)明的有益效果是:通過設(shè)置蒸汽運輸總管和多組增產(chǎn)組件能夠同時為多個頁巖氣井注入熱蒸汽，且通過第一控制閥能夠?qū)Ω鱾€頁巖氣井處的增產(chǎn)組件進行控制，整個裝置只需要一個蒸汽發(fā)生器，就能為多個頁巖氣井供熱，大大節(jié)約了裝置的成本;頁巖氣增產(chǎn)裝置結(jié)構(gòu)簡單、投資小、頁巖氣增產(chǎn)效果好。
【附圖說明】
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[0030]圖1是本發(fā)明頁巖氣增產(chǎn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031 ]圖2是本發(fā)明頁巖氣增產(chǎn)裝置注入蒸汽時的示意圖；
[0032]圖3是本發(fā)明頁巖氣增產(chǎn)裝置開井生產(chǎn)時的示意圖。
[0033]圖中