CN113898316A - 一种基于油管输送的页岩储层加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于油管输送的页岩储层加热装置，包括主电缆、主体腔室、下压器、柔性电缆、上支撑架、加热电阻板、下支撑架、外部温压传感器、内部温压传感器、锚定装置和保护外壳。主体腔室与油管连通并基于油管输送至作业层位，主体腔室内部包含有与地面连接的主电缆和监测温度压力的内部温压传感器；主体腔室外部安装有稳定装置位置的锚定装置和实现高温作用的加热电阻板。加热电阻板通过与主电缆连接的柔性电缆供电，在下压器、上支撑架和下支撑架的作用下移动并贴近井筒，并运用外部温压传感器监控加热电阻板温度和主体腔室外部压力。本发明可为在页岩储层中安全、稳定、简便的储层热处理施工提供设备支撑。

Description

一种基于油管输送的页岩储层加热装置

技术领域

本发明涉及一种基于油管输送的页岩储层加热装置，属于能源与环境技术领域。

背景技术

页岩气藏具有黏土矿物含量高、富含有机质、基块致密和非均质性强等特点，必须采用水平井+分段压裂技术实现高效开发。页岩储层分段压裂持续时间长，大规模压裂后形成缝网，压裂液渗吸量大、返排率低，导致大量压裂液滞留在储层中。滞留压裂液可诱发水相圈闭损害和水敏损害，严重制约水力压裂技术的增渗增产效果。如何大幅降低滞留液相的损害，充分发挥滞留压裂液积极作用就成为页岩气开发特别关注的问题。

现有的研究表明，提高水力压裂后页岩储层的温度，使其形成热致裂缝，可在水力裂缝的基础上形成更为复杂的裂缝网络。同时，在高温的作用下还可解除水相圈闭损害，释放气井产能。当温度提升至水的临界温度即373.946℃以上时，结合页岩储层压力大于水的临界压力22.064MPa的工程现状，滞留在储层中的水基压裂液可原地转换为超临界态。超临界态的水基压裂液具有和超临界水相同的性质：低密度、低粘度、低传质阻力、强催化氧化性和高气体及有机物溶解性，并具有极强的流动能力。原地转换为超临界态的水基压裂液一方面运移至水力裂缝内，可缓解近井地带的水相圈闭损害，另一方面还可溶解吸附在孔隙壁面和溶解在干酪根中的甲烷，促进了甲烷的运移。总之，页岩储层热处理工艺前景可观。

中国专利：CN108505971A提出了一种通过注入热流体的储层加热工艺及设备，但对于基块致密、纳米孔隙发育的页岩储层开发，大量引入外来流体如高温蒸汽等可能会对储层造成新的损害。在实际施工过程中，亟待一种安全、高效、可靠的井下加热设备和工艺，支撑页岩储层热处理工艺的工业应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于油管输送的页岩储层加热装置，可通过油管输送入井，实现安全、稳定、简便地加热页岩储层。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于油管输送的页岩储层加热装置，包括主电缆、主体腔室、下压器、柔性电缆、上支撑架、加热电阻板、下支撑架、外部温压传感器、内部温压传感器、锚定装置和保护外壳。

所述的主电缆，其特征在于，具有供电和信号传输功能，并与柔性电缆连接。

所述柔性电缆，其特征在于，与加热电阻板连接并提供电能，将外部温压传感器的温度压力信号传输至主电缆。

所述的外部温压传感器，其特征在于，安装在加热电阻板上，用于监测加热电阻板温度和主体腔室外部空间的压力，并通过柔性电缆和主电缆将数据传输至地面。

所述的内部温压传感器，其特征在于，安装在主体腔室内壁，用于监测主体腔室内部温度和压力，并通过柔性电缆和主电缆将数据传输至地面。

所述的加热电阻板，其特征在于，与上支撑架和下支撑架组成可伸缩的连杆机构，并通过柔性电缆为所述的加热电阻板供电以实现所述的加热电阻板快速加热，为储层提供热量。

所述的下压器，其特征在于，一端与主体腔室接触，另一端与上支撑架连接。进一步的，所述的下压器在主体腔室内部压力作用下发生轴向伸缩，并推动加热电阻板径向伸缩，使加热电阻板贴近井筒内壁。

所述的上支撑架，其特征在于，与下压器和加热电阻板连接，配合下压器使加热电阻板轴向移动贴近井筒内部。

所述的下支撑架，其特征在于，连接保护外壳和加热电阻板，配合上支撑架维持加热电阻板稳定。

所述的锚定装置，其特征在于，可在主体腔室内压力达到所述的锚定装置开启压力条件下展开，使所述的页岩储层加热装置保持井下位置稳定，同时保持保护外壳与井壁接触，防止保护外壳滞留电荷，保证设备的安全。

所述的保护外壳，其特征在于，可维持所述的页岩储层井下加热装置内部密封性，并保证主电缆和其他设备的安全。

所述的基于油管输送的页岩储层加热装置，其特征在于，共包含4组下压器、上支撑架、下支撑架、加热电阻板、外部温压传感器、内部温压传感器、锚定装置，并绕主电缆轴线间隔90°安装在保护外壳上。

通过本发明，可对水力压裂施工后的页岩储层进行热处理改造。水力压裂施工后，由于页岩储层发育的微纳米级孔隙具有很强的自吸能力，大量的水基压裂液滞留在页岩储层中，导致页岩气井的近井地带压裂液滞留量极大。提高气井井周附近的温度，可促进页岩气井近井地带中滞留压裂液的运移，可缓解前期水力压裂施工造成的水相圈闭损害。

本发明提供的一种基于油管输送的页岩储层加热装置，具有以下优点：

(1)工艺简便，适用范围广，可通过常见的井下作业措施完成施工。本发明提供的一种基于油管输送的页岩储层加热装置对井内套管无特殊要求，将所述的基于油管输送的页岩储层加热装置与油管连接，即可将其下入井内的预定层位。

(2)在实现储层加热的同时可防止产生新的损害。CN108505971A提出了一种通过注入热流体的储层加热工艺及设备，但结合页岩储层的实际情况，由于气体热容低，注入高温气体无法实现储层的有效加热，而注入高温液体可能会导致储层遭受更严重的损害，因此CN108505971A提出的一种通过注入热流体的储层加热工艺及设备不可用于页岩储层的热处理施工。本发明提供的一种基于油管输送的页岩储层加热装置基于电阻加热技术，采用接触加热工艺，不会引入新的储层损害因素。

(3)可安全、稳定地加热储层。本发明提供的一种基于油管输送的储层加热装置主要是以电阻发热的方式为储层提供能量，并配合有内部温压传感器和外部温压传感器，可实现井下施工参数可测可控，对储层进行稳定地加热。此外，运用本发明加热过程中无明火或燃爆过程，可有效地保护储层和井下设备的安全。

附图说明

图1为本发明所述的一种基于油管输送的储层加热装置结构示意图；

图2为本发明所述的一种基于油管输送的储层加热装置俯视图；

图中所示：

1-主电缆，2-下压器，3-内部温压传感器，4-上支撑架，5-柔性电缆，6-加热电阻板，7-外部温压传感器，8-下支撑架，9-保护外壳，10-锚定装置，11-主体腔室。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的一种基于油管输送的储层加热装置进行进一步说明。

图1为本发明所述的一种基于油管输送的储层加热装置结构示意图。主电缆(1)位于主体腔室(11)中央，主要连接有柔性电缆(5)，并通过柔性电缆(5)对加热电阻板(6)供电。同时，内部温压传感器(3)和外部温压传感器(7)通过柔性电缆(5)将数据传输至主电缆(1)，并由主电缆(1)传输至地面控制设备。下压器(2)一端与主体腔室(11)接触，另一端与上支撑架(4)铰链连接，加热电阻板(6)由上支撑架(4)和下支撑架(8)共同铰链连接，下支撑架(8)另一端与保护外壳(9)铰链连接。当主体腔室(11)内部压力达到足够大时，下压器(2)在压力作用下向下运移，使上支撑架(4)和下支撑架(8)共同移动，促使加热电阻板(6)贴紧井筒内壁。锚定装置(10)具有一定的启动压力，通过连续油管将本发明所述的基于油管输送的储层加热装置下放至预定层位后，向连续油管注入气体，提高主体腔室(11)内部的压力至锚定装置(10)的启动压力，实现锚定装置(10)的开启。锚定装置(10)因其同时连接井筒内部和保护外壳，可及时将保护外壳(9)上的电荷转移至地层而保护装置安全。施工结束后，可通过卸压使下压器(2)向上运移，带动上支撑架(4)和下支撑架(8)收回加热电阻板(6)，而后上提管柱收回锚定装置(10)，使储层加热装置可自由上提或下放。

图2为本发明所述的一种基于油管输送的储层加热装置俯视图。所述的一种基于油管输送的储层加热装置共包含4组功能相同的下压器(2)、内部温压传感器(3)、柔性电缆(5)、加热电阻板(6)、外部温压传感器6和锚定装置(10)。

以上所述，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已通过上述实施例揭示，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些变动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围。

Claims (2)

1.一种基于油管输送的页岩储层加热装置，其特征在于，主电缆具有供电和信号传输功能，所述主电缆与柔性电缆连接，所述柔性电缆与加热电阻板连接并提供电能，所述柔性电缆与外部温压传感器连接并传输温度压力信号至所述主电缆。

2.权利要求1中所述的加热电阻板，其特征在于，加热电阻板与上支撑架和下支撑架组成可伸缩的连杆机构，所述上支撑架连接下压器，所述下压器在主体腔室内部压力作用下发生轴向伸缩，并推动所述的加热电阻板径向伸缩，使加热电阻板贴近井筒内壁。

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