CN113279727A - 页岩气开采系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种页岩气开采系统，包括：燃料注入模块、信号采集模块、空气注入模块以及集气模块。本发明中的页岩气开采系统能够使得大量吸附态的页岩气脱附同时页岩层内干酪根等热解产生页岩气，因此比传统开采少量游离态为主的页岩气的方案而言，其采收率更高。同时，本发明中利用空气来维持和控制阴燃传播过程。由于空气来源广泛，并且阴燃为无火焰的燃烧过程，因此相比水压裂方案而言空气更容易获得，并且不会造成污染，相比微波加热方案而言成本更低，相比爆炸方案而言安全性更高。

Description

页岩气开采系统及方法

技术领域

本发明涉及能源技术领域，特别是涉及一种页岩气开采系统及方法。

背景技术

由于我国页岩层低孔隙度、低渗透率、埋深大以及地质构造复杂等特点，导致了在页岩气开采方面难度较大。

目前使用较多的是水力压裂技术来开采页岩气。该技术是通过使用高压泵向页岩气储层通入掺有大量化学物质的压裂液并加压产生裂缝以获取页岩气。但是，该技术获取的主要是游离态的页岩气，没有从根本上加速吸附态页岩气的解吸，造成目前页岩气采收率低(15％)的现状。更重要的是，该技术需要消耗大量水资源，不符合我国主要页岩气产区缺水的国情，而且压裂液的化学物质会污染地下水，对生态环境和人体健康造成威胁。当前，也存在通过微波加热页岩气储层进行页岩气开采的方案，但其能源利用率低且成本较高。此外，还有通过爆炸方式提高页岩储层孔隙度和渗透率以达到页岩气增产的目的，但是该方法存在较大安全隐患。

发明内容

基于此，有必要针对上述页岩气开采中存在的问题，提供一种开采效率更高，污染更小，成本更低，安全性更高的页岩气开采系统，进而提出该系统的应用方法。

一种页岩气开采系统，所述页岩气开采系统包括：

燃料注入模块，连通页岩层水平井与页岩层以外的外部空间，用于向所述水平井中注入支撑剂和高能燃料；

信号采集模块，位于所述水平井内，用于检测所述水平井内的氧气浓度和所述水平井内的表面气体温度；

空气注入模块，连通所述水平井与所述页岩层以外的外部空间，用于向所述水平井内注入空气；

集气模块，一端位于与所述水平井连通的竖井内，另一端位于所述页岩层以外的外部空间，用于收集从所述水平井的裂缝中扩散到所述竖井的页岩气。

由于页岩层内含有机质，使得页岩层为可燃烧的固体，并且页岩层燃烧后保留了多孔的刚性结构，这使得富有机质页岩层满足阴燃的特点。上述的页岩气开采系统，能够使富有机质页岩层在阴燃过程中释放热量，使得页岩层因受热膨胀产生裂缝，进而使得吸附在页岩层裂缝和孔隙中的页岩气脱附，同时使得页岩层内干酪根等热解产生页岩气。本发明中，通过燃料注入模块、信号采集模块和空气注入模块能够使得富有机质页岩层达到阴燃的燃点，并维持阴燃过程以及阴燃的传播过程，最后通过集气模块收集脱附的页岩气。

本发明中的页岩气开采系统能够使得吸附态的页岩气脱附同时页岩层内干酪根等热解产生页岩气，因此相比传统的收集游离态的页岩气而言，其采集率更高。同时，本发明中利用空气来维持阴燃过程以及传播方向。由于空气来源广泛，并且阴燃为无火焰的燃烧过程，因此相比水压裂方案而言空气更容易获得，并且不会造成污染，相比微波加热方案而言成本更低，相比爆炸方案而言安全性更高。

在其中一个实施例中，所述燃料注入模块包括第一输送管路、高压模块和深冷模块；

所述第一输送管路包括相对的第一端和第二端，所述第一端位于所述水平井内，所述第二端位于所述页岩层以外的外部空间，所述高压模块和所述深冷模块均位于所述第二端。

在其中一个实施例中，所述燃料注入模块还包括保温层，所述保温层包覆于所述第一输送管路的外壁。

在其中一个实施例中，所述信号采集模块包括第一传感器和第二传感器；

所述第一传感器用于检测所述水平井内的所述氧气浓度，所述第二传感器用于检测所述水平井内的所述表面气体温度。

在其中一个实施例中，所述空气注入模块包括第二输送管路和调节模块；

所述第二输送管路包括相对的第一端和第二端，所述第一端位于所述水平井内，所述第二输位于所述页岩层以外的外部空间，所述调节模块位于所述第二端。

在其中一个实施例中，所述调节模块包括固定式气流管路，所述固定式气流管路一端与所述水平井连通，另一端与所述第一端连通。

在其中一个实施例中，所述调节模块包括推进式气流管路，所述水平井内设有往复移动机构，所述推进式气流管路的一端与所述水平井连通，并固定在所述往复移动机构上，另一端与所述第一端连通。

在其中一个实施例中，所述集气模块包括第三输送管路和气液分离器；

所述第三输送管路包括相对的第一端和第二端，所述第一端位于所述竖井内，所述第二端位于所述页岩层以外的外部空间，所述气液分离器位于所述第二端。

在其中一个实施例中，所述页岩气开采系统还包括密封件，所述密封件设置在所述水平井与所述竖井的交接处；

所述燃料注入模块位于所述水平井的一端穿过所述密封件，所述空气注入模块位于所述水平井的一端穿过所述密封件。

一种页岩气开采方法，通过所述的页岩气开采系统控制，所述页岩气开采方法包括步骤：

通过所述燃料注入模块将所述支撑剂和所述高能燃料注入到所述水平井内，并对所述水平井实施焖井时间长达t时间；

通过所述信号采集模块获取所述水平井内的所述氧气浓度和所述水平井内的所述表面气体温度，并判断页岩层是否达到阴燃点燃的临界温度T；

当所述页岩层达到阴燃点燃的临界温度T时，通过所述空气注入模块向所述水平井内注入空气；

通过所述集气模块收集所述竖井内的页岩气。

附图说明

图1为本发明一实施例中页岩气开采系统控制的系统模块示意图；

图2为本发明一实施例中页岩气开采系统控制的结构示意图；

图3为本发明一实施例中调节模块的组成图；

图4为本发明一实施例中固定式气流管路和推进式气流管路的结构示意图；

图5为本发明一实施例中页岩气开采系统控制方法流程图。

附图标号：

10、页岩气开采系统；110、燃料注入模块；111、第一输送管路；112、高压模块；113、深冷模块；114、保温层；115、压力表；116、温度计；117、控制阀门；

120、信号采集模块；121、第一传感器；122、第二传感器；

130、空气注入模块；131、第二输送管路；132、调节模块；1321、固定式气流管路；1322、推进式气流管路；1323、流量控制器；133、空气罐；134、第二动力元件；135、往复移动机构；136、管路缠绕机构；

140、集气模块；141、第三输送管路；142、气液分离器；143、集气罐；144、第三动力元件；150、密封件。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

中国的页岩气技术可采资源量丰富，为36万亿立方米，排名世界第一。页岩气的开采寿命和生产周期较长，大规模的商业化开采有利于我国优化能源结构，对实现“碳达峰”和“碳中和”以及能源独立的目标具有重要意义。但是由于我国页岩层具有低孔隙度、低渗透率、埋深大以及地质构造复杂等特点，因此在页岩气开采方面难度较大。

目前使用较多的是水力压裂技术来开采页岩气。该技术是通过使用高压泵向页岩气储层通入掺有大量化学物质的压裂液并加压产生裂缝以获取页岩气。但是，该技术获取的主要是游离态的页岩气，没有从根本上加速吸附态页岩气的解吸，造成目前页岩气采收率低(15％)的现状。更重要的是，该技术需要消耗大量水资源，不符合我国主要页岩气产区缺水的国情，而且压裂液的化学物质会污染地下水，对生态环境和人体健康造成威胁。当前，也存在通过微波加热页岩气储层进行页岩气开采的方案，但其能源利用率低且成本较高。此外，还有通过爆炸方式提高页岩储层孔隙度和渗透率以达到页岩气增产的目的，但是该方法存在较大安全隐患。

为了更好地使得吸附态的页岩气脱附以及干酪根等有机质热解产生页岩气，因此对我国的页岩层结构以及其环境进行分析。由于页岩层内含能够燃烧的有机质，这使得页岩层为可燃烧的固体。另外，页岩层内的有机质燃烧后能够使得页岩层保留多孔的刚性结构。这些特征与阴燃的燃烧过程相似，因此本发明考虑通过阴燃燃烧过程放热的方式来使得吸附态的页岩气脱附以及干酪根等有机质热解产生页岩气。

这里对阴燃进行解释：阴燃是多孔材料依靠异相化学反应所放出的热量维持自身传播的缓慢、无火焰的燃烧现象，是固体燃烧的一种形式。根据阴燃传播方向和气流方向是否一致可将阴燃传播分为同向传播和逆向传播。阴燃分为点燃、传播蔓延和熄灭阶段，而且是氧控制反应，氧供给速率的高或低决定了阴燃的稳定传播或趋向熄灭。维持阴燃的内部要求是当材料受热分解后能产生刚性结构的多孔碳的固体物质。由此可知，充满裂缝和孔隙、富含有机质的页岩虽然不是纯粹的传统意义上的“可燃固体”，但整体上具有一定的可燃性，满足阴燃的条件。为此本发明提出一种能使富有机质页岩层维持阴燃的系统，通过阴燃的方式来获取页岩气。

在页岩气的开采前，需要对页岩气储层进行钻井获得竖井和水平井，每口竖井均在页岩气储层范围内连接多个水平井，选择其中一个水平井作为阴燃点燃水平井。本发明提出一种页岩气开采系统，使得富有机质页岩层达到阴燃的条件，同时维持阴燃的过程以及阴燃的传播过程，通过阴燃过程中释放的热量，使得吸附态的页岩气以及干酪根等有机质热解产生的页岩气均能够被收集。本发明以其中一个水平井作为阴燃点燃处，并从竖井内收集页岩气。

参阅图1，图1示出了本发明一实施例中的页岩气开采系统的模块示意图，本发明一实施例提供了的页岩气开采系统10，包括：燃料注入模块110、信号采集模块120、空气注入模块130以及集气模块140。其中燃料注入模块110使得附着在页岩层上的有机质达到燃点，信号采集模块120用于采集和判断水平井表面气体的温度以及水平井内空气浓度，空气注入模块130维持阴燃的过程以及传播方向，集气模块140用于收集脱附的页岩气和干酪根等有机质热解的页岩气。

具体地，燃料注入模块110连通页岩层水平井与页岩层以外的外部空间，用于向水平井中注入支撑剂和高能燃料。其中支撑剂其作用是支撑页岩层的裂缝，也就是说，当高能燃料气化膨胀使得页岩层产生裂缝时，支撑剂能够落入到裂缝内，并支撑裂缝。支撑剂可以选择为石英砂。高能燃料通过吸收水平井内温度，进而燃烧释放能量。需要解释的是水平井内具有一定的温度，但是较难达到页岩层阴燃点燃的临界温度，因此需要借助高能燃料燃烧放热的热量实现阴燃点燃，高能燃料可以选择乙硼烷。

信号采集模块120位于水平井内，用于检测水平井内的氧气浓度和水平井内的表面气体温度。通过信号采集模块120能够实时地了解水平井内的氧气浓度和水平井内的表面气体温度，因此能够及时地知晓页岩层是否达到了阴燃点燃临界温度以及阴燃传播状态。

空气注入模块130连通水平井与页岩层以外的外部空间，用于向水平井内注入空气。阴燃在页岩层的传播过程中，氧气是必要条件。由于空气中包含了氧气成分，因此向水平井内注入空气能够维持阴燃的过程。通过改变空气注入的方向，能够改变页岩层的阴燃传播方向。另外，由于空气中包含二氧化碳以及氮气，这些气体能够驱使吸附态的页岩气脱附。

集气模块140一端位于与水平井连通的竖井内，另一端位于页岩层以外的外部空间，用于收集从水平井的裂缝中扩散到竖井的页岩气。由于水平井内的温度升高，页岩气脱附且有机质热解生烃，原有和生成的页岩气沿裂缝扩散到竖井内。如此，集气模块140收集页岩气。需要说明的是，页岩层由热应力产生的裂缝会延伸到水平井上面或者下面的其它水平井内，这些水平井都是与竖井连通，因此当页岩气扩散到其它水平井时，这些页岩气能够汇聚到竖井内。如此可以实现在竖井内收集页岩气。

由此可以看出，在这一实施例中，只需要在初始时向水平井内注入高能燃料，使得页岩层达到阴燃点燃的临界温度，然后再通入空气维持和控制阴燃传播过程。阴燃在页岩层传播过程中产生的热量使吸附态的页岩气能够脱附且有机质热解生烃，进而提高页岩气的采收率。另外，由于空气含量充足，因此相比传统的水压裂解以及微波加热的方式而言其成本更低，特别是相比水压裂解方式而言空气相比水源更易得。此外，相比爆炸方式而言，由于阴燃过程为无火焰燃烧，因此安全性更高。

为了使得高能燃料能够注入到水平井内，并在到达水平井后能够快速地吸收水平井内的热量达到燃点，一实施例中，参阅图2所示，燃料注入模块110包括第一输送管路111、高压模块112和深冷模块113。其中，第一输送管路111包括相对的第一端和第二端，第一输送管路111的第一端位于水平井内，第一输送管路111的第二端位于页岩层以外的外部空间，高压模块112和深冷模块113分别位于第一输送管路111的第二端。也就是说通过高压模块112的产生的气流压力能够将高能燃料输送到水平井内，而通过深冷模块113能够使得高能燃料的温度较低，当高能燃料到达水平井内时能够迅速地吸热。

另一实施例中，参阅图2所示，在第一输送管路111上还设有压力表115、温度计116以及控制阀门117。其中压力表115能够实时地知晓第一输送管路111是否处于安全压力状态。温度计116能够知晓在高能燃料在深冷处理过程的实时温度。而控制阀门117，在输送高能燃料时控制阀门117开启，此时高能燃料能够通过第一输送管路111注入到水平井内；当高能燃料到达水平井内时，控制阀门117关闭，如此能够防止页岩气沿第一输送管路111回流。

进一步地，为了使得经过深冷处理的高能燃料运输到水平井内的过程中，减少与外界的热交换，一实施例中，参阅图2所示，燃料注入模块110还包括保温层114。其中，保温层114包覆于第一输送管路111的外壁。

为了使得信号采集模块120能够检测获取到水平井内的氧气浓度以及水平井内的表面气体温度，一实施例中，参阅图2所示，信号采集模块120包括第一传感器121和第二传感器122。其中，第一传感器121用于检测水平井内的氧气浓度，例如浓度检测传感器，第二传感器122用于检测水平井内的水平井内的表面气体温度，例如温度传感器。也就是说，当第一传感器121位于水平井内时，其能够实时检测获取到水平井的氧气浓度。第二传感器122能够通过实时检测水平井内的表面气体温度，进而能够获取到有机质的温度，通过第二传感器122检测到的水平井内的表面气体温度信息能够判断当前的有机质是否达到燃点。其中信号采集模块120能够将检测的信号传递到燃料注入模块110或者空气注入模块130内，或者信号采集模块120能够将第一传感器121和第二传感器122检测的数据能够实时地读数。如此，相应地控制模块或者操作人员能够知晓当前水平井内的氧气浓度以及水平井内的表面气体温度，进而进行后续操作。

为了使得空气能够输送到水平井内，并能够控制空气的输送量，一实施例中，参阅图2所示，空气注入模块130包括第二输送管路131和调节模块132。其中，第二输送管路131包括相对的第一端和第二端，第二输送管路131的第一端位于水平井内，第二输送管路131的第二端位于页岩层以外的外部空间。也就是说，空气能够从第二输送管路131的第二端进入到第二输送管路131的第一端，进而到达水平井内。而调节模块132能够控制空气进入到水平井内的速率。

另外可以在第二输送管路131的第二端设置空气罐133，也就是说将第二输送管路131的第二端与空气罐133连通。如此能够将空气通过第二输送管路131输送到水平井内。还可以在第二输送管路131的第二端设置第二动力元件134，如此能够将空气罐133内的空气抽入到第二输送管路131。也可以不设置空气罐133，通过第二动力元件134直接将空气抽入到第二输送管路131。其中第二动力元件134可以为气体高压泵。为了控制空气进入第二输送管路131的速率，调节模块132包括气体流量控制器1323。

为了通过调节模块132调节水平井内的浓度，一实施例中，参阅图3和图4所示，调节模132包括固定式气流管路1321，其中固定式气流管路1321一端与水平井连通，固定式气流管路1321的另一端与第二输送管路131的第一端连通。也就是说气流能够沿第二输送管路131、固定式气流管路1321到达水平井内。

另一实施例中，参阅图3和图4所示，调节模块包括推进式气流管路1322，另外水平井内设有往复移动机构135，往复移动机构135可以为例如皮带传递机构，推进式气流管路1322的一端与水平井连通并固定在往复移动机构135上，另一端与第二输送管路131的第一端连通。也就是说，往复移动机构135能够带动推进式气流管路1322的一端移动，如此能够实现调节水平井内部分区域内的氧气浓度。另外，还可以设计管路缠绕机构136，当推进式气流管路1322移动时能够部分地从管路缠绕机构136抽出或者缠绕在管路缠绕机构上。管路缠绕机构136可以包括电机以及滚轮，电机驱动滚轮实现正反转，推进式气流管路1322部分缠绕在滚轮上。管路缠绕机构136还可以是盘线盒。

在设计过程中，固定式气流管路1321的管路直径一般大于推进式气流管路1322的直径，由于固定式气流管路1321的直径大，因此一般用于调节水平井内的平均氧气浓度，而推进式气流管路1322的直径小，且推进式气流管路1322位于水平井的一端能够移动，因此一般用于调节局部氧气浓度。

为了通过集气模块140收集竖井内的页岩气，一实施例中，参阅图2所示，集气模块140包括第三输送管路141和气液分离器142。其中第三输送管路141包括相对的第一端和第二端，其中第三输送管路141的第一端位于竖井内，第三输送管路141的第二端位于页岩层以外的外部空间，气液分离器142位于第三输送管路141的第二端。其中气液分离器142能够对从第三输送管路141排出的页岩气除湿处理。另外，还可以在第三输送管路141的第二端设置集气罐143，如此能够收集采集的页岩气。同时还可以在第三输送管路141上设置第三动力元件144，将页岩气从竖井内抽出，并通过第三输送管路141排放到集气罐143内。其中，第三动力元件144为抽气泵。

为了使得收集的页岩气中混入更少的空气，一实施例中，参阅图2，页岩气开采系统还包括密封150。其中，密封件150设置在水平井与竖井的交接处之间。这里说的水平井与竖井的交接处指的是高能燃料注入的水平井与竖井的交接处，其它水平井与竖井为连通状态。燃料注入模块110位于水平井的一端穿过密封件150，空气注入模块130位于水平井的一端穿过密封件150。如此，空气注入到水平井后用于维持有阴燃传播，水平井内的空气较难流通到竖井内的页岩气中，因此页岩气中混入的空气更少，收集到的页岩气质量更高。

为了利用上述提到的页岩气开采系统收集页岩气，本发明提出了一种利用该系统收集页岩气的方法，参阅图5所示。其中包括步骤：

S110：通过燃料注入模块110将支撑剂和高能燃料注入到水平井内，并对水平井实施焖井时间长达t时间；

S120：通过信号采集模块120获取水平井内的氧气浓度和水平井内的表面气体温度，并判断页岩层是否达到阴燃点燃的临界温度T；

S130：当页岩层达到阴燃点燃的临界温度T时，通过空气注入模块130向水平井内注入空气；

S140：通过集气模块140收集竖井内的页岩气。

其中在步骤S110中的焖井时间t可以根据页岩层的温度以及高能燃料的特性确定。在步骤S130中，燃点燃的临界温度T可以通过如下方式获取：对采样的页岩进行全岩分析，然后通过预先的阴燃实验确定其阴燃点燃的临界温度T与页岩组分占比的关系。当需要停止页岩气的开采时，空气注入模块130停止注入空气，集气模块140停止收集页岩气。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种页岩气开采系统，其特征在于，所述页岩气开采系统包括：

燃料注入模块，连通页岩层水平井与页岩层以外的外部空间，用于向所述水平井中注入支撑剂和高能燃料；

信号采集模块，位于所述水平井内，用于检测所述水平井内的氧气浓度和所述水平井内的表面气体温度；

空气注入模块，连通所述水平井与所述页岩层以外的外部空间，用于向所述水平井内注入空气；

集气模块，一端位于与所述水平井连通的竖井内，另一端位于所述页岩层以外的外部空间，用于收集从所述水平井的裂缝中扩散到所述竖井的页岩气。

2.根据权利要求1所述的页岩气开采系统，其特征在于，所述燃料注入模块包括第一输送管路、高压模块和深冷模块；

所述第一输送管路包括相对的第一端和第二端，所述第一端位于所述水平井内，所述第二端位于所述页岩层以外的外部空间，所述高压模块和所述深冷模块均位于所述第二端。

3.根据权利要求2所述的页岩气开采系统，其特征在于，所述燃料注入模块还包括保温层，所述保温层包覆于所述第一输送管路的外壁。

4.根据权利要求1所述的页岩气开采系统，其特征在于，所述信号采集模块包括第一传感器和第二传感器；

所述第一传感器用于检测所述水平井内的所述氧气浓度，所述第二传感器用于检测所述水平井内的所述表面气体温度。

5.根据权利要求1所述的页岩气开采系统，其特征在于，所述空气注入模块包括第二输送管路和调节模块；

所述第二输送管路包括相对的第一端和第二端，所述第一端位于所述水平井内，所述第二输位于所述页岩层以外的外部空间，所述调节模块位于所述第二端。

6.根据权利要求5所述的页岩气开采系统，其特征在于，所述调节模块包括固定式气流管路，所述固定式气流管路一端与所述水平井连通，另一端与所述第一端连通。

7.根据权利要求5所述的页岩气开采系统，其特征在于，所述调节模块包括推进式气流管路，所述水平井内设有往复移动机构，所述推进式气流管路的一端与所述水平井连通，并固定在所述往复移动机构上，另一端与所述第一端连通。

8.根据权利要求1所述的页岩气开采系统，其特征在于，所述集气模块包括第三输送管路和气液分离器；

所述第三输送管路包括相对的第一端和第二端，所述第一端位于所述竖井内，所述第二端位于所述页岩层以外的外部空间，所述气液分离器位于所述第二端。

9.根据权利要求1所述的页岩气开采系统，其特征在于，所述页岩气开采系统还包括密封件，所述密封件设置在所述水平井与所述竖井的交接处；

所述燃料注入模块位于所述水平井的一端穿过所述密封件，所述空气注入模块位于所述水平井的一端穿过所述密封件。

10.一种页岩气开采方法，其特征在于，通过权利要求1～9中任意一项所述的页岩气开采系统控制，所述页岩气开采方法包括步骤：

通过所述燃料注入模块将所述支撑剂和所述高能燃料注入到所述水平井内，并对所述水平井实施焖井时间长达t时间；

通过所述信号采集模块获取所述水平井内的所述氧气浓度和所述水平井内的所述表面气体温度，并判断页岩层是否达到阴燃点燃的临界温度T；

当所述页岩层达到阴燃点燃的临界温度T时，通过所述空气注入模块向所述水平井内注入空气；

通过所述集气模块收集所述竖井内的页岩气。

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