CN114165208A - 微波劣化及压力扰动的煤层气页岩气增产设备及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微波劣化及压力扰动的煤层气页岩气增产设备及使用方法，涉及煤层气页岩气开采技术领域，其技术方案要点为：包括直抵煤层的外管，所述外管内设置有内管，内管底部设有气孔，所述内管在地面与高压泵、蒸汽发生器及液氮发生器相连；所述内管与储层间设有微波发生器，所述微波发生器通过导线与地面的电源相连，所述内管上井口密闭，并设有主开闭阀及次开闭阀。上述设备首先通过微波加热储层及劣化储层外壁强度产生裂缝并且增加解吸量，其次通过高压泵、蒸汽发生器及液氮发生器成套设备储层进行高温、低温、卸压、增压驱动提高后续产量，该设备具有占地面积小、造价成本低、污染小、显著提高煤层气页岩气产量等优点。
Description
技术领域
本发明涉及煤层气页岩气开采技术技术领域，具体为一种微波劣化及压力扰动的煤层气页岩气增产设备及使用方法。
背景技术
煤层气页岩气是蕴藏于储层内可供开采的非常规的天然气资源，是一种宝贵的自然资源。煤层气页岩气是赋存于煤储层中或者页岩储层中的天然气，它可以生成于有机成因的各种各个阶段，一部分以游离相存在于储层裂及孔隙的储集空间中，另一部分以吸附状态存在于干酪根、粘土颗粒及粘土孔隙表面。煤层气页岩气是宝贵的天然气资源、优质的能源和化工原料，是可替代常规天然气的高效能源。
目前，煤层气页岩气的开采主要依靠自身的解吸，采气若干时间后，采气效果不佳，产量急剧下降，进而不能达到工业开发标准。其原因在于，作为非常规天然气，储层的孔隙度低、渗透性差，煤层气页岩气产气要先解吸，然后在基质孔隙中渗流，仅仅依靠自身的解吸难以达到很高的产气量，必须寻找一种提高采收速率及开采效率的新方法。
现有的开采方法中主要采用水力压裂的方法，通过地面泵车对储层注入高压压裂液，产生裂缝达到工业开采效果，然而一段时间后开采效果不佳进而封井，停止开采。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微波劣化及压力扰动的煤层气页岩气增产设备及使用方法，运用高低温、卸压及增压的模式，开启储层裂缝，进而提高煤层气页岩气产能，提高单井开采效率，以克服现有技术的不足。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种微波劣化及压力扰动的煤层气页岩气增产设备，包括设置在煤层气页岩气井内且直抵储层的外管，以及设置地面上的电源、高压泵、蒸汽发生器及液氮发生器，在外管内设置有内管，所述内管底部周围均匀布置有气孔，所述气孔位置与储层对应，所述内管顶部连接口与压泵、蒸汽发生器及液氮发生器连接，在气孔与储层之间的空隙内设置有微波发生器，所述微波发生器通过导线与地面的电源相连。
作为本发明的进一步方案：所述外管贴紧煤层气页岩气井实现彼此之间密封，在外管顶部的出气端密封。
作为本发明的进一步方案：所述内管与压泵连接管上设置有主开闭阀和次开闭阀。
作为本发明的进一步方案：所述气孔上方的内管上套设有隔热垫片，所述隔热垫片位于外管底部，且该隔热垫片分别与外管和内管彼此密封。
一种增产设备的使用方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、通过微波发生器对储层地下水进行加热到固定值，并对储层外壁进行强度劣化，达到加热储层和产生微裂缝的目的；关闭主开闭阀及次开闭阀，憋气若干天后，开启井口主开闭阀，被微波辐射的储层会产生微裂缝，储层温度提高，解吸速度提高，且受热膨胀，煤层气页岩气通过内管上的气孔，流入到内管，产出地面并收集；
步骤二，煤层气页岩气产气一段时间后储层产气效果不佳不再开采，再打开次开闭阀，通过高压泵抽出储层的地下水并收集起来，对储层进行卸压，进而储层产生裂缝，期间微波发生器一直开启加热储层；储层的地下水下降到一定水位后，关闭主开闭阀及次开闭阀进行憋气，憋气若干天后，打开主开闭阀，煤层气页岩气通过内管的气孔流向地面。
步骤三，煤层气页岩气产气一段时间后储层产气效果不佳不再开采，开启蒸汽发生器制成高温蒸汽，通过高压泵对储层发射高压蒸汽，进而对储层进行高温高压扰动，产生裂缝；再开启高压泵抽出地下水并收集，储层的地下水又下降一定水位后，发生卸压扰动，开启液氮发生器，将高压低温液氮通过高压泵注入到储层中，氮气吸附进储层孔隙及基质内，置换煤层气页岩气，气体高压低温并产生裂缝；打气一段时间后再次通过高压泵对储层发射高压蒸汽，高温解吸出煤层气页岩气；多次循环此次步骤三实现井内的增压和泄压及高温降温，使储层“呼吸”起来，吸进氮气，呼出煤层气页岩气，达到增产的目的，期间煤层气页岩气通过主开闭阀流向地面。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明运用高低温、卸压及增压的模式，开启储层裂缝，进而提高煤层气页岩气产能，提高单井开采效率。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图。
图中：1-电源；2-外管；3-微波发生器；4-主开闭阀；5-次开闭阀；6-高压泵；7-蒸汽发生器；8-液氮发生器；9-导线；10-内管；11-气孔；12-储层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本实施例提供一种技术方案：一种微波劣化及压力扰动的煤层气页岩气增产设备；包括直抵储层12的外管2，所述外管2内设置有内管10，内管底部设有气孔11，所述内管10在地面与高压泵6、蒸汽发生器7及液氮发生器8相连；所述内管10与储层12间设有微波发生器3，所述微波发生器3通过导线9与地面的电源1相连，所述内管10上井口密闭，并设有主开闭阀4及次开闭阀5；所述煤层气页岩气井的内侧设有外管2，外管2与页岩气井之间密封，并防塌落，外管2地面端封闭，所述外管2在地面与高压泵6相连通，所述高压泵6与蒸汽发生器7及液氮发生器8相连通；所述高压泵6通过内管2能抽出储层12中的地下水达到卸压效果，所述高压泵6连接蒸汽发生器7及液氮发生器8，通过内管2注入高压蒸汽或高压液氮扰动储层12，产生裂缝；所述微波发生器3对储层12地下水加热并对储层12外壁强度有劣化作用；所述隔热垫片13固定在内管2底部，并设有多个，每个间隔分布，所述隔热垫片13由氧化铝陶瓷纤维材料制成并对外管2进行密封。
一种微波劣化及压力扰动的页岩气煤层气增产设备的使用方法，方法如下：
首先，通过微波发生器3对储层地下水进行加热到固定值，并对储层12外壁进行强度劣化，达到加热储层和产生微裂缝的目的。关闭主开闭阀4及次开闭阀5，憋气一段若干天后，开启开启井口主开闭阀4，被微波辐射的储层12会产生微裂缝，储层12温度提高，解吸速度提高，且受热膨胀，煤层气页岩气通过内管上的气孔11，流入到内管2，产出地面。
其次，煤层气页岩气产气一段时间后储层产气效果不佳不再开采，打开次开闭阀5，通过高压泵6抽出储层12的地下水并收集起来，对储层12进行卸压，进而储层12产生裂缝，期间微波发生器3一直开启加热储层。下降到一定水位后，关闭主开闭阀4及次开闭阀5进行憋气，憋气若干天后，打开主开闭阀4，煤层气页岩气通过内管2的气孔11流向地面。
再而，煤层气页岩气产气一段时间后储层产气效果不佳不再开采，开启蒸汽发生器7将收集的地下水制成高温蒸汽，通过高压泵6对储层12发射高压蒸汽，进而对储层进行高温高压扰动，产生裂缝。开启高压泵6抽出地下水并收集，下降一定水位后，发生卸压扰动，开启液氮发生器8，将高压低温液氮通过高压泵6注入到储层中，氮气吸附进储层12孔隙及基质内，置换煤层气页岩气，气体高压低温并产生裂缝。打气若干时间后再次通过高压泵6对储层12发射高压蒸汽，高温解吸出煤层气页岩气。多次循环此次步骤三实现井内的增压和泄压及高温降温，使储层12“呼吸”起来，吸进氮气，呼出煤层气页岩气，达到增产的目的，期间煤层气页岩气通过主开闭阀4流向地面。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (5)
1.一种微波劣化及压力扰动的煤层气页岩气增产设备，包括设置在煤层气页岩气井内且直抵储层(12)的外管(2)，以及设置地面上的电源(1)、高压泵(6)、蒸汽发生器(7)及液氮发生器(8)，其特征在于：在外管(12)内设置有内管(10)，所述内管(10)底部周围均匀布置有气孔(11)，所述气孔(11)位置与储层(12)对应，所述内管(10)顶部连接口与压泵(6)、蒸汽发生器(7)及液氮发生器(8)连接，在气孔(11)与储层(12)之间的空隙内设置有微波发生器(3)，所述微波发生器(3)通过导线(9)与地面的电源(1)相连。
2.根据权利要求1所述的一种微波劣化及压力扰动的煤层气页岩气增产设备，其特征在于：所述外管(2)贴紧煤层气页岩气井实现彼此之间密封，在外管(2)顶部的出气端密封。
3.根据权利要求1所述的一种微波劣化及压力扰动的煤层气页岩气增产设备，其特征在于：所述内管(10)与压泵(6)连接管上设置有主开闭阀(4)和次开闭阀(5)。
4.根据权利要求1所述的一种微波劣化及压力扰动的煤层气页岩气增产设备，其特征在于：所述气孔(11)上方的内管(10)上套设有隔热垫片(13)，所述隔热垫片(13)位于外管(2)底部，且该隔热垫片(13)分别与外管(12)和内管(10)彼此密封。
5.一种根据权利要求1-4任一所述增产设备的使用方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、通过微波发生器(3)对储层地下水进行加热到固定值，并对储层(12)外壁进行强度劣化，达到加热储层和产生微裂缝的目的；关闭主开闭阀(4)及次开闭阀(5)，憋气若干天后，开启井口主开闭阀(4)，被微波辐射的储层(12)会产生微裂缝，储层(12)温度提高，解吸速度提高，且受热膨胀，煤层气页岩气通过内管上的气孔(11)，流入到内管(2)，产出地面并收集；
步骤二，煤层气页岩气产气一段时间后储层产气效果不佳不再开采，再打开次开闭阀(5)，通过高压泵(6)抽出储层(12)的地下水并收集起来，对储层(12)进行卸压，进而储层(12)产生裂缝，期间微波发生器(3)一直开启加热储层；储层(12)的地下水下降到一定水位后，关闭主开闭阀(4)及次开闭阀(5)进行憋气，憋气若干天后，打开主开闭阀(4)，煤层气页岩气通过内管(2)的气孔(11)流向地面。
步骤三，煤层气页岩气产气一段时间后储层产气效果不佳不再开采，开启蒸汽发生器(7)制成高温蒸汽，通过高压泵(6)对储层(12)发射高压蒸汽，进而对储层进行高温高压扰动，产生裂缝；再开启高压泵(6)抽出地下水并收集，储层(12)的地下水又下降一定水位后，发生卸压扰动，开启液氮发生器(8)，将高压低温液氮通过高压泵(6)注入到储层中，氮气吸附进储层(12)孔隙及基质内，置换煤层气页岩气，气体高压低温并产生裂缝；打气一段时间后再次通过高压泵(6)对储层(12)发射高压蒸汽，高温解吸出煤层气页岩气；多次循环此次步骤三实现井内的增压和泄压及高温降温，使储层(12)“呼吸”起来，吸进氮气，呼出煤层气页岩气，达到增产的目的，期间煤层气页岩气通过主开闭阀(4)流向地面。
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