[發明專利]一種煤儲層相變改造用冷媒液的冷交換裝置及方法

在審

• 申請號: 201410709569.5
• 申請日: 2014-11-28
• 公開（公告）號: CN105696977A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 楊勇;余東合;黃華;胡書寶;楊益涵;馬昌慶
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: E21B36/00
• 分類號: E21B36/00;E21B43/25
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司 11138
• 代理人: 劉映東

技術領域

本發明涉及煤層氣開采領域，特別涉及一種煤儲層冷媒液井下冷交換裝置 及方法。

背景技術

水力壓裂是一種使地層產生裂縫，然后裂縫延伸到煤層或巖層的技術。這 些裂縫提高地層的導流能力。當高壓水泵的注入速度大于地層的吸收速度時， 產生的巨大壓力就會使地層破裂。用壓裂支撐劑填充并支撐這些裂縫，當壓裂 液回流，支撐劑會停留在這些空隙中形成一個通道，這樣油氣就可以在井中流 動。

通過研究發現，采用低溫相變改造方式對煤儲層進行改造，即將低溫冷媒 液輸送至井底煤儲層中，在不破壞煤儲層為前提下，擴大煤儲層裂隙，使吸附 的煤層氣有通道被開采出來，低溫壓裂方式壓裂效果較好；而目前，一般是利 用常溫壓裂液直接注入井底煤儲層進行壓裂，常溫壓裂液的注入設備并不能夠 對低溫冷媒液進行制備及輸送。

在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題：

常溫壓裂液的注入設備并不能夠對低溫冷媒液進行制備及輸送，現有技術 缺乏低溫冷媒液的制備及輸送裝置。

發明內容

為了解決現有技術缺乏低溫冷媒液的制備及輸送裝置的問題，本發明實施 例提供了一種煤儲層相變改造用冷媒液的冷交換裝置及方法。所述技術方案如 下：

一方面，提供了一種煤儲層相變改造用冷媒液的冷交換裝置，所述煤儲層 相變改造用冷媒液的冷交換裝置包括：從上到下順次連接的上法蘭、第一油管 頭、第二油管頭、套管法蘭、套管，所述套管法蘭與地面平齊，所述套管位于 煤層氣井內部，所述第一油管頭內密封連接有內層油管懸掛器，所述內層油管 懸掛器下端連接內油管，所述第二油管頭內密封連接有外層油管懸掛器，所述 外層油管懸掛器下端連接外油管，所述內油管、所述外油管均向下伸至所述套 管中，且所述內油管位于所述外油管中，所述內油管下端開口，所述外油管下 端密封連接絲堵，煤儲層位于所述絲堵上方；

所述第一油管頭與所述第二油管頭之間設置有第一連通管，所述內油管與 所述外油管之間的空間與所述第一連通管連通，所述第二油管頭與所述套管法 蘭之間設置有第二連通管，所述外油管與所述套管之間的環空與所述第二連通 管連通。

進一步地，所述煤儲層相變改造用冷媒液的冷交換裝置還包括套管閥門， 所述第一連通管、所述第二連通管上均設置有所述套管閥門。

更進一步地，所述煤儲層相變改造用冷媒液的冷交換裝置還包括電子壓力 計，所述電子壓力機設置在所述絲堵下方。

另一方面，提供了一種煤儲層相變改造用冷媒液的冷交換方法，所述方法 包括：

安裝所述煤儲層相變改造用冷媒液的冷交換裝置，使套管位于煤層氣井內 部；

將外油管與套管之間的環空注滿常溫的冷媒液；

通過內層油管懸掛器向內油管連續注入冷源，所述冷源沿所述內油管、所 述外油管流動，且通過第一連通管流出回收；

向所述環空繼續連續注入常溫的冷媒液，所述冷媒液與所述冷源進行冷交 換，冷交換之后的所述冷媒液注入煤儲層。

作為優選，所述冷媒液為氯化鈣溶液或煤油，所述冷源為氮氣或煤油。

作為優選，所述冷源注入內油管時的溫度為-50～-70℃，流量為 160-250m³/min，所述冷媒液注入環空時的流量為100～200L/min。

作為優選，冷交換之后的所述冷媒液注入煤儲層時的溫度為-25～-40℃。

作為優選，所述煤儲層位于絲堵上方3-5米。

本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是：

本發明提供的煤儲層相變改造用冷媒液的冷交換裝置及方法，通過將外油 管與套管之間的環空注滿常溫的冷媒液，通過內層油管懸掛器向內油管連續注 入冷源，冷源沿內油管內壁向下流動，流至內油管與外油管之間的空間，并沿 外油管內部向上流動，最終通過第一連通管流出回收，繼續向環空連續注入常 溫的冷媒液，冷媒液與冷源通過外油管的管壁互相進行冷交換，冷交換之后的 冷媒液溫度降低，直至到達需要的溫度，并沿套管流動并直接注入煤層氣井中 的煤儲層；通過對常溫冷媒液進行冷交換，實現實際需要的低溫冷媒液在井下 直接制備及輸送，本發明提供的煤儲層相變改造用冷媒液的冷交換裝置結構簡 單，運用靈活，本發明提供的煤儲層相變改造用冷媒液的冷交換方法，操作簡 單，工作效率較高。

附圖說明