CN103742113A

CN103742113A - 一种煤层气井下红外增产设备

Info

Publication number: CN103742113A
Application number: CN201410004258.9A
Authority: CN
Inventors: 娄毅; 杨世梁; 邓鸢; 刘勇; 叶姜
Original assignee: Guizhou Pan Jiang Cbm Development Utilizes Co Ltd
Current assignee: Guizhou Pan Jiang Cbm Development Utilizes Co Ltd
Priority date: 2014-01-06
Filing date: 2014-01-06
Publication date: 2014-04-23

Abstract

本发明属于煤层气井下热力增产技术领域，具体涉及一种煤层气井下红外增产设备。包括耐高温电缆，套管，油管，红外加热装置和地面控制主机，其特征是，红外加热装置放置在井下的油管内，通过耐高温电缆连接地面控制主机，当红外加热装置下入煤层气井中目标作用煤层时，地面控制主机给出信号控制红外加热装置进行增产作业。本发明能增加煤层气的解吸量、提高产量，具有可靠、方便、节能、投资小、适用范围广等特点。

Description

一种煤层气井下红外增产设备

技术领域

本发明属于煤层气井下热力增产技术领域，具体涉及一种煤层气井下红外增产设备。

背景技术

煤层气是指赋存在煤层中的非常规天然气，其以甲烷为主要组分，包含有吸附气、游离气和溶解气几种形式，属于煤的伴生型矿产资源。煤层气燃烧具有热值高、污染低的特点，为近二十年来的新兴清洁能源，具备强大的开发价值。由于煤层气储层具备自生自储、低孔隙度低渗透率、高有机质含量等与常规天然气储层不同的特点，气体的赋存形式也相对不同，煤层气的赋存形式以吸附气为主。煤层气井稳产期和递减期的产量决定于吸附气的解吸量。大量的实验和生产经验表明，对煤层气井采用热力增产技术可以提高吸附气的解吸量，从而达到煤层气井提高产能的目的。

现有的煤层气井热力增产技术中采用的是注入热流体的方式，通过热流体驱替设备向煤层气井注入热流体，对煤层加热升温，达到提高解吸气量的目的。其基本方法是：热水发生器或者蒸汽发生器生成高于煤层气藏原始温度的热水或过热蒸汽后，通过注入设备向煤层气注入井中连续注入热水或过热蒸汽，使得煤层加热，并驱替煤层气朝生产井方向前进；在注入井注入热水或过热蒸汽的同时，从生产井开采煤层气。

现有技术利用高温下甲烷气体的吸附能力较之常温下大量降低，采用注热流体的方式加热煤层可以增加甲烷的解吸量和解吸速度，大幅度提高煤层气井产量。但利用热流体发生设备注入的增产技术存在以下问题：

1、注入热流体会增加井底压力，不利于甲烷气体解吸；

2、注入热流体的方式虽然井下设备简单，但需要在地面热流体发生器中生成热流体，再经过油管或套管注入煤层达到升温作用，流体在输送至井下过程中有部分热量耗散掉；

3、注热流体，增加了排水降压的工作量，大量的增加井上抽采设备能耗。

4、热流体发生器功率较大，消耗较多的电量。

发明内容

本发明的目的是克服上述不足，提供一种升温速度快、温控程度高、增产效果明显、节能无污染的煤层气井下红外增产设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种煤层气井下红外增产设备，包括耐高温电缆1，套管2，油管3，红外加热装置4和地面控制主机6，其特征在于，红外加热装置4放置在井下的油管3内，通过耐高温电缆1连接地面控制主机6，当红外加热装置4下入煤层气井中目标作用煤层5时，地面控制主机6给出信号控制红外加热装置4进行增产作业。

所述的红外加热装置4包括上端固定部件20、加热部件19、下端固定部件18、温度感应器21和加热及固定控制器22，其特征在于，上端固定部件20的顶部配有加热及固定控制器22，通过耐高温电缆1与地面控制主机6连接，加热及固定控制器22外表面嵌有温度感应器21，加热及固定控制器22内部设有柱塞7和液压油储存仓8；在上端固定部件20和下端固定部件18的固定部件基座13内设有液压油通道9和液压仓10，液压油通道9与液压油储存仓8和液压仓10相通，液压仓10内放置由弹簧和金属-橡胶块构成的液压拉伸块12，液压拉伸块12与液压仓10壁面之间用密封圈11进行密封；加热部件19的外围设有钢化玻璃防护罩14，加热部件19的内部设有加热部件基座17，沿加热部件基座17上呈圆周状均匀放置6～12根碳纤维红外线发射管16，在每根碳纤维红外线发射管16后放置抛物线反射板23，加热部件基座17与钢化玻璃防护罩14之间的空隙做真空处理成为真空层15；上端固定部件20、下端固定部件18和加热部件19之间通过螺纹紧固。

所述的红外加热装置4功率为8kw～32kw，能够根据实际需要进行选型。

所述的油管3与套管2之间构成的环形空间处设置有煤层气出口，正常采气阶段，可以完成煤层气排采工作；当煤层气井产量低于工业开发气量下限（单井1000m³/d）时，可以利用本红外增产设备通过油管3下至目标作业层位5进行增产作业。

本发明的工作原理：红外加热装置4下入井底后，地面控制主机6通过耐高温电缆1发送固定控制信号和加热控制信号给红外加热装置4，使红外加热装置4固定在目标作用煤层5的油管3内，并且碳纤维红外线发射管16开启工作，当发射出的红外线遇到管壁、岩体、水等直接吸收性强的物体时，物体吸收红外线，分子内能增大、温度升高；由于工作时上端固定部件20、下端固定部件18可以将加热部件19及油管3内所处的空间构成一个相对封闭的空间，减少了热散失。物体有效升温之后，通过热传递作用，使目标作用煤层5的近井地带得到有效的升温，促使吸附态的煤层气快速解吸，变成游离态煤层气。当煤层气井开井生产后，这些游离态煤层气产出将使煤层气储层和井底产生一定的压差，又进一步促进吸附气的解吸。利用红外增产设备对煤层气井实施多次周期性红外加热增产作业后，可以大幅度提高煤层气井产量。煤层气在储层中具有游离态、吸附态和溶解态等赋存形式，吸附态气体的总解吸量直接关系到煤层气井稳产期和递减期的产量。通过提高温度和降低压力都可以提高吸附气的自由能，从而提升总解吸量，顺利保证煤层气工业化开发的进程。

本发明的有益效果是，具有可靠、方便、投资小、适用范围广等特点，本发明可以有效提高煤层温度、促进吸附状态的煤层气快速解吸，达到煤层气井热力增产的效果。与现有的热流体注入技术相比，本发明可以更快达到预定温度，更快速提高吸附态甲烷的总解吸量，同时，不会造成井下压力升高而对吸附态甲烷的解吸过程造成影响；不增加井上抽采设备的抽采负荷；最大功率为32kw，更为节能；设备维修成本低、维修难度较小；工作中对煤层实现无污染。本发明可用于直井、定向井、水平井以及多分支井，还适用于致密砂岩气、页岩气等非常规天然气领域。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1是本发明一种煤层气井下红外增产设备的结构示意图；

图2是本发明一种煤层气井下红外增产设备的红外加热装置的结构示意图；

图3是图2的A-A剖视图；

图4是图2的B-B剖视图。

图中：

1、耐高温电缆，2、套管，3、油管，4、红外加热装置，5、目标作用煤层，6、地面控制主机，7、柱塞，8、液压油储存仓，9、液压油通道，10、液压仓，11、密封圈，12、液压拉伸块，13、固定部件基座，14、钢化玻璃防护罩，15、真空层，16、碳纤维红外线发射管，17、加热部件基座，18、下端固定部件，19、加热部件，20、上端固定部件，21、温度感应器，22、加热及固定控制器，23、抛物面反射板。

具体实施方式

参见图1～图4，本发明提出的一种煤层气井下红外增产设备，包括耐高温电缆1，套管2，油管3，红外加热装置4和地面控制主机6，其特征在于，红外加热装置4放置在井下的油管3内，通过耐高温电缆1连接地面控制主机6，当红外加热装置4下入煤层气井中目标作用煤层5时，地面控制主机6给出信号控制红外加热装置4进行增产作业。

所述的红外加热装置4包括上端固定部件20、加热部件19、下端固定部件18、温度感应器21和加热及固定控制器22，其特征在于，上端固定部件20的顶部配有加热及固定控制器22，通过耐高温电缆1与地面控制主机6连接，加热及固定控制器22外表面嵌有温度感应器21，加热及固定控制器22内部设有柱塞7和液压油储存仓8；在上端固定部件20和下端固定部件18的固定部件基座13内设有液压油通道9和液压仓10，液压油通道9与液压油储存仓8和液压仓10相通，液压仓10内放置由弹簧和金属-橡胶块构成的液压拉伸块12，液压拉伸块12与液压仓10壁面之间用密封圈11进行密封；加热部件19的外围设有钢化玻璃防护罩14，加热部件19的内部设有加热部件基座17，沿加热部件基座17上呈圆周状均匀放置八根碳纤维红外线发射管16，在每根碳纤维红外线发射管16后放置抛物线反射板23，加热部件基座17与钢化玻璃防护罩14之间的空隙做真空处理成为真空层15；上端固定部件20、下端固定部件18和加热部件19之间通过螺纹紧固。

本发明的工作过程是：煤层气井单井产量低于工业开发气量下限（单井1000m³/d）时，对煤层气井关井，将红外加热装置4通过耐高温电缆1连接地面控制主机6之后经过油管3下入至目标作用煤层5。地面控制主机6给出固定控制信号，加热及固定控制器22中的柱塞7推动液压油储存仓8内的液压油通过液压油通道9至液压仓10内，液压仓10内的液压油推动液压拉伸块12至油管3管壁上卡稳。当固定工作完毕之后，地面控制主机6给出加温控制信号至加热及固定控制器22，碳纤维红外发射管16开始工作，发射红外线，红外线经抛物面反射板23汇聚反射后对上、下端固定部件20、18和加热部件19所构成的空间进行加热升温，由于热传导作用热量将传播至目标作用层位5的近井地带，使其温度得到大幅度提高。为防止意外发生，加热及固定控制器22内设置过热自动停止程序，当加热温度超过150℃时，碳纤维红外发射管16自动停止工作。加热作业24小时后，以煤层气井为圆心半径20米范围内的近井地带的温度可以升高20～30℃。加热作业完毕之后，由地面控制主机6给出停止加热信号和解除固定控制信号，碳纤维红外发射管16停止工作，加热及固定控制器22中的柱塞7退进，利用压力差将液压仓10内的液压油通过液压油通道9返回至液压油储存仓8内，液压拉伸块12解卡，完成解除固定工作。红外线加热装置4解除固定之后，利用耐高温电缆1可将其提升回地面，完成一次增产作业施工。在煤层气井经过一定的产量衰减后，可以再次利用井下红外线增产设备对煤层气井进行增产作业，促使煤层气井的产量大幅提高。

本发明构思新颖，且实际投入生产时，具有较大的工程应用价值。按照本发明的构思，本领域技术人员可以推导出多种技术实施方案，但是每种技术实施方案都在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种煤层气井下红外增产设备，包括耐高温电缆（1），套管（2），油管（3），红外加热装置（4）和地面控制主机（6），其特征在于，红外加热装置（4）放置在井下的油管（3）内，通过耐高温电缆（1）连接地面控制主机（6），当红外加热装置（4）下入煤层气井中目标作用煤层（5）时，地面控制主机（6）给出信号控制红外加热装置（4）进行增产作业。

2.根据权利要求1所述的一种煤层气井下红外增产设备，所述的红外加热装置（4）包括上端固定部件（20）、加热部件（19）、下端固定部件（18）、温度感应器（21）和加热及固定控制器（22），其特征在于，上端固定部件（20）的顶部配有加热及固定控制器（22），通过耐高温电缆（1）与地面控制主机（6）连接，加热及固定控制器（22）外表面嵌有温度感应器（21），加热及固定控制器（22）内部设有柱塞（7）和液压油储存仓（8）；在上端固定部件（20）和下端固定部件（18）的固定部件基座（13）内设有液压油通道（9）和液压仓（10），液压油通道（9）与液压油储存仓（8）和液压仓（10）相通，液压仓（10）内放置由弹簧和金属-橡胶块构成的液压拉伸块（12），液压拉伸块（12）与液压仓（10）壁面之间用密封圈（11）进行密封；加热部件（19）的外围设有钢化玻璃防护罩（14），加热部件（19）的内部设有加热部件基座（17），沿加热部件基座（17）上呈圆周状均匀放置6～12根碳纤维红外线发射管（16），在每根碳纤维红外线发射管（16）后放置抛物线反射板（23），加热部件基座（17）与钢化玻璃防护罩（14）之间的空隙做真空处理成为真空层（15）；上端固定部件（20）、下端固定部件（18）和加热部件（19）之间通过螺纹紧固。