[實(shí)用新型]一種利用太陽能加熱的頁巖氣開采系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201820159088.5
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN207863939U
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程煦
• 申請（專利權(quán)）人: 程煦
• 主分類號: E21B43/24
• 分類號: E21B43/24;E21B17/00;F22B1/00;F24S10/30;F24S60/10
• 代理公司: 濟(jì)南日新專利代理事務(wù)所 37224
• 代理人: 王書剛

本實(shí)用新型提供了一種利用太陽能加熱的頁巖氣開采系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括蒸汽發(fā)生器、內(nèi)管和套管，所述內(nèi)管套設(shè)在套管內(nèi)，所述套管設(shè)置在頁巖氣儲氣層中，所述蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的蒸汽通過內(nèi)管進(jìn)入套管內(nèi)，所述套管壁面設(shè)置射裂孔，所述的蒸汽發(fā)生器為太陽能蒸汽發(fā)生器，包括太陽能集熱器、換熱器，所述換熱器連接太陽能集熱器，所述給水罐將水輸入到換熱器，在換熱器中加熱成蒸汽后，進(jìn)入內(nèi)管。本實(shí)用新型充分利用太陽能來加熱產(chǎn)生蒸汽，將太陽能應(yīng)用到頁巖氣的開采，節(jié)約了能源，同時(shí)節(jié)約水資源，這使得缺水區(qū)域頁巖氣的開發(fā)成本大大降低。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種太陽能熱利用技術(shù)，尤其涉及一種利用太陽能的頁巖氣開采技術(shù)。

背景技術(shù)

頁巖是一種沉積巖，成分復(fù)雜，主要是由黏土沉積經(jīng)壓力和溫度形成的巖石。頁巖氣是一種儲存于頁巖的納米孔徑中主要由甲烷所構(gòu)成的氣體。頁巖氣多以游離態(tài)和吸附態(tài)儲存于頁巖中，在不同地質(zhì)條件下這兩種形態(tài)的頁巖氣所占比例存在顯著的差別。頁巖的孔徑越大，就能儲存越多的游離態(tài)頁巖氣，頁巖的有機(jī)質(zhì)含量越高，就能儲存越多的吸附態(tài)頁巖氣。現(xiàn)有的頁巖氣大多儲存于地下1-2千米深處（壓力大約為10-20MPa，溫度大約為338-378K）。

頁巖氣主要由甲烷構(gòu)成，是一種重要的清潔環(huán)保的新能源，其是否能改變現(xiàn)有的能源格局取決于它的開采成本的高低。在過去的幾十年里，受益于包括液壓鉆井技術(shù)在內(nèi)的多種技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，頁巖氣的產(chǎn)量取得了巨大的飛躍。由于頁巖氣儲藏于頁巖的納米孔徑之中，導(dǎo)致了其滲透率非常的低，且開采頁巖氣比起開采常規(guī)氣體能源要困難得多。另外，一般的開采頁巖氣的油井產(chǎn)量會在三年后有一個(gè)顯著的下降。因此，需要開發(fā)新的技術(shù)去開采頁巖氣。

美國是現(xiàn)在頁巖氣工業(yè)最先進(jìn)發(fā)達(dá)的國家，他們將混有化學(xué)物質(zhì)的水注入油井中，化學(xué)物質(zhì)會和地下的頁巖發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并產(chǎn)生新的裂縫，頁巖氣會沿著產(chǎn)生的裂縫進(jìn)入油井之中。美國能源信息署（EIA）預(yù)測，美國的頁巖氣總儲量在18.8萬億立方米左右，占世界總儲量的13%。截止至2009年，現(xiàn)在美國已經(jīng)有50000口以上的液壓油井來開采頁巖氣。截止至2010年，頁巖氣的產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到了，年增長率達(dá)到了47.7%。在2000年，頁巖氣產(chǎn)量只占美國氣體總產(chǎn)量的1%，現(xiàn)在，頁巖氣已經(jīng)占據(jù)了美國每年氣體總產(chǎn)量的34%。

據(jù)估計(jì)，中國的頁巖氣總儲量大約有26萬億立方米，遠(yuǎn)高于美國。然而，中國缺乏先進(jìn)的頁巖氣開采技術(shù)。而且液壓鉆井技術(shù)需要消耗大量的水資源。在美國，由于頁巖氣礦藏大多分布于密西西比河和五大湖附近，所以美國不需要擔(dān)心水資源問題。然而中國的頁巖氣礦藏大多分布于新疆，內(nèi)蒙，四川等缺水地區(qū)，所以大規(guī)模使用液壓鉆井技術(shù)并不現(xiàn)實(shí)。此外，液壓鉆井技術(shù)還存在污染地下水和土壤資源的安全隱患。

現(xiàn)有技術(shù)中，例如CN106884637A公開了一種利用熱管進(jìn)行頁巖氣開采的方法，該方法利用熱管將干熱巖層的熱量傳遞給頁巖氣儲層進(jìn)行加熱，促進(jìn)頁巖氣的開采，但是該方法中的熱管吸熱能力存在不足的情況，而且該情況下僅僅采用單根重力熱管上下布置，導(dǎo)致熱管的吸熱面不足，吸熱能力收到限制。

由于中國的頁巖氣礦藏大多分布于新疆，內(nèi)蒙，四川等缺水地區(qū)，但是這些區(qū)域的太陽能光照時(shí)間長，而且風(fēng)能也很充沛，因此考慮到區(qū)域的自然環(huán)境，可以充分利用太陽能和風(fēng)能進(jìn)行頁巖氣的開采。

針對上述問題，本實(shí)用新型在前面實(shí)用新型的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，提供了一種新的太陽能開采頁巖氣的系統(tǒng)，充分利用區(qū)域的太陽能的熱源，降低能耗，提高開采效果。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型提供了一種利用太陽能加熱的頁巖氣開采系統(tǒng)，利用熱管和蓄熱器的共同作用，充分利用干頁巖層的熱源來開采頁巖氣，提高開采效果，節(jié)約能源。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：