[實用新型]頁巖氣增產設備

有效

• 申請號: 201220317903.9
• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN202991002U
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 楊勝來;章星;李武廣;呂三波;李桂云;鄭皚皚;錢坤;孟維偉
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（北京）
• 主分類號: E21B43/25
• 分類號: E21B43/25;E21B43/24
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 黃健

技術領域

本實用新型涉及頁巖氣開采技術，尤其涉及一種頁巖氣增產設備。?

背景技術

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（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（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、優質的能源和化工原料，可作為常規天然氣的接替能源或補充能源。?

現有頁巖氣開采的主要是依靠其自身解吸，采氣一段時間后，頁巖氣的產量急劇降低，頁巖氣開采的效果不理想，產量低、產量不穩定，不能達到工業開發標準。頁巖氣開采產氣量低的原因主要是：與常規天然氣相比，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，頁巖氣的產出過程是先解吸，然后在孔隙介質中滲流。僅依靠自身解吸較難獲得很高的產氣量和采收率，必須尋找和研究提高開采速度(或日產氣量)和采收率的新方法。?

為了提高頁巖氣的采收率，可在頁巖氣開產量低于工業開發標準（單井1000米³/日）時，采取增產措施。現有的增產措施主要采用水力壓裂進行儲層改造。其原理是通過地面泵車將壓裂液泵入到井底，高壓壓裂液在頁巖氣儲層內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頁巖氣的解吸，增產效果有限。這種頁巖氣增產的設備投資大、運行費用高，也限制了其廣泛應用。?

此外，還有一種針對頁巖氣的增產方法：CO₂吸附法，該方法是利用CO₂具有比甲烷（CH₄）高的吸附性，向頁巖層注入CO₂，排擠甲烷或改變其吸附特性。這種方法還必須適當地降壓，在降壓過程中CH₄解吸，CO₂具有強吸附性而占據CH₄的位置，從而使CH₄保持游離狀態。具體過程是：生產井?開井降壓，注入井注入CO₂，降壓后CH₄解吸為游離狀態，CO₂吸附。然后增加注入壓力，CH₄沿頁巖層孔隙流動從氣井產出。按照上述方法生產一段時間后，再次降壓，進行下一個循環的注入和產出。但由于降壓過程在生產井，而CO₂是在注入井注入，導致CH₄與CO₂的競爭可能不同時發生，另外由于升壓與降壓的反復循環，縮短了頁巖氣生產的有效時間，因此也不能很大幅度地提高日產氣量。且此增產方法設備復雜，制備成本極高，也使其僅停留于實驗室研究階段。?

綜上，現有頁巖氣增產方法均無法快速、有效的實現頁巖氣的增產，同時，也沒有經濟、合理的頁巖氣增產設備。?

實用新型內容

本實用新型的目的在于，針對上述頁巖氣開發問題，提出一種頁巖氣增產設備，其結構簡單、合理、投資小，在用于頁巖氣增產時可有效提高頁巖氣解吸速度和滲流速度，進而提高頁巖氣產量。?

為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是：一種頁巖氣增產設備，包括蒸汽發生器、注入泵、內管和套設在內管外側且固定在頁巖氣井內壁上的外管，所述注入泵的入口端與蒸汽發生器連通，所述注入泵的出口端與內管連通。所述外管上端用于固定頁巖氣井井壁，位于頁巖氣所在頁巖層一端給自頁巖層中解析出的頁巖氣提供通道，使解析后的頁巖氣匯入內管中。?

進一步地，所述內管為不銹鋼管或塑料內襯管。如石油行業常用的油管。?

進一步地，所述內管外側設置有隔熱層，防止過熱水蒸汽在未達到頁巖氣所在頁巖層前熱量散失。?

進一步地，所述隔熱層為包覆在內管外側的隔熱材料（如高分子泡沫材料）層；或?

設置在所述內管和外管間的惰性氣體層或氮氣層，?

進一步地，所述內管和外管位于頁巖氣所在頁巖層的一段，均開設有篩孔，作為過熱水蒸汽和解析后的頁巖氣的流通通道。?

進一步地，所述蒸汽發生器注汽壓力比頁巖層孔隙壓力高1-2MPa，注汽速度為5-10m³/h水當量過熱水蒸汽。?

上述頁巖氣增產設備的增產方法，包括以下步驟：（1）、向頁巖氣井的頁巖層輸送熱能，并通過驅使所輸送的熱能在頁巖層中實現熱量傳遞而使頁?巖層溫度升高；（2）、關閉頁巖氣井1－10天；（3）、打開頁巖氣井采氣。?

進一步地，實現熱量傳遞而使以頁巖氣井為圓心半徑50米范圍內頁巖層平均溫度升高20-30℃。?