CN208252104U - 一种用于煤层气井分段压裂的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于煤层气井分段压裂的装置，包括液氮输送管、输水管、第一气塞、第二气塞、丝堵、电热管、供水装置、液氮供给装置、控制器，第一气塞设置在液氮输送管和输水管上，第二气塞设置在输水管上，液氮输送管一端的液氮排出口在第一气塞和第二气塞之间，液氮输送管的另一端与液氮供给装置连通，第一气塞和第二气塞的内部分别设置出水口，第一气塞和第二气塞内部分别设置电热管，位于第二气塞外侧的输水管的端部设置丝堵，输水管另一侧的端部与供水装置相连通，第一气塞内部设置的电热管与控制器电连接，第二气塞内部设置的电热管与控制器电连接。使用本实用新型进行压裂操作，压裂效果明显，效率高，且非常环保。

Description

一种用于煤层气井分段压裂的装置

技术领域

本实用新型属于煤层气开采技术领域，具体涉及一种用于煤层气井分段压裂的装置。

背景技术

煤层气俗称“瓦斯”，它是指储存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气。

我国煤层透气性系数普遍较低，为了提高煤层气产能，在开采的过程中，一般会采用人工增产措施改善储层物性，扩大储层与高渗通道的接触面积。现有技术中，煤层气开采最常用的煤层气增产措施是水力压裂。

但是水力压裂使整个孔段开裂的效果不好，同时，水力压裂会一定程度造成地下水污染，压裂过程本身就是将含有大量化学添加剂的压裂液注入地下，憋起高压将地层压裂，因而压裂液会污染地下水体。

因此，有必要设计环保型且压裂效果较好的压裂装置。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用于煤层气井分段压裂的装置，使用本实用新型进行压裂操作，压裂效果明显，效率较高，而且非常环保。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种用于煤层气井分段压裂的装置，包括液氮输送管、输水管、第一气塞、第二气塞、丝堵、电热管、供水装置、液氮供给装置、控制器，所述液氮输送管和输水管并行设置，所述第一气塞设置在液氮输送管和输水管上，所述第二气塞设置在输水管上，所述液氮输送管一端的液氮排出口位于第一气塞和第二气塞之间，液氮输送管的另一端与液氮供给装置相连通，位于第一气塞内部的输水管上设置出水口，第一气塞内部设置电热管，位于第二气塞内部的输水管上设置出水口，第二气塞内部设置电热管，位于第二气塞外侧的输水管的端部设置丝堵，所述输水管另一侧的端部与供水装置相连通，所述第一气塞内部设置的电热管与控制器电连接，所述第二气塞内部设置的电热管与控制器电连接。

优选的，所述第一气塞和第二气塞均由钢筋支撑骨架和吸水材料制成。

优选的，所述吸水材料为棉绒。

本实用新型的有益效果是：压裂效果明显，效率较高且成本较低，因液氮不会对地下水造成污染，压力操作过程非常环保。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为第一气塞或第二气塞的结构示意图。

图中：1-液氮输送管；2-输水管；3-第一气塞；4-第二气塞；5-出水口；6-液氮排出口；7-丝堵；8-电热管；9-供水装置；10-液氮供给装置；11-控制器；12-钢筋支撑骨架；13-吸水材料；14-煤层井壁。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1～图2所示，一种用于煤层气井分段压裂的装置，包括液氮输送管1、输水管2、第一气塞3、第二气塞4、丝堵7、电热管8、供水装置9、液氮供给装置10、控制器11，所述液氮输送管1和输水管2并行设置，所述第一气塞3设置在液氮输送管1和输水管2上，所述第二气塞4设置在输水管2上，所述液氮输送管1一端的液氮排出口6位于第一气塞3和第二气塞4之间，液氮输送管1的另一端与液氮供给装置10相连通，位于第一气塞3内部的输水管2上设置出水口5，第一气塞3内部设置电热管8，位于第二气塞4内部的输水管2上设置出水口5，第二气塞4内部设置电热管8，位于第二气塞4外侧的输水管2的端部设置丝堵7，所述输水管2另一侧的端部与供水装置9相连通，所述第一气塞3内部设置的电热管8与控制器11电连接，所述第二气塞4内部设置的电热管8与控制器11电连接。

优选的，所述第一气塞3和第二气塞4均由钢筋支撑骨架12和吸水材料13制成。

优选的，所述吸水材料13为棉绒。

本实用新型的使用操作方法：

将本实用新型的第一气塞3和第二气塞4伸入气井中预定的位置，启动供水装置9，使供水装置9向输水管2中供水。进入输水管2中的水分别从第一气塞3和第二气塞4内部的输水管2上的出水口5流出。

因吸水材料13能吸水，并能很好的持水，吸水材料13可以采用棉绒，柔软、吸水性好，持水性强。吸水材料13覆盖填充在钢筋支撑骨架12上，构成一个气塞，第一气塞3和第二气塞4可以顺利在气井中移动。

第一气塞3和第二气塞4中的吸水材料13分别将出水口5流出的水吸收，第一气塞3和第二气塞4中的吸水材料13吸水充足后，停止供水装置9的供水运行。

启动液氮供给装置10，将液氮供给装置10中存储的液氮通过液氮输送管1输送，且从液氮排出口6中排入到第一气塞3和第二气塞4之间的气井内。

因第一气塞3和第二气塞4中的吸水材料13均吸收了很多水，在液氮的作用下，第一气塞3和第二气塞4迅速结冰膨胀，使得第一气塞3和第二气塞4均与气井的煤层井壁14紧密接触，第一气塞3和第二气塞4之间的气井区段形成一个密闭的空间，液氮在第一气塞3和第二气塞4之间的气井区段储存，液氮将对第一气塞3和第二气塞4之间的气井区段范围进行压裂。

在压裂过程中，利用液氮的超低温特性，液氮会对煤层产生明显的冷冲击效果，因煤层导热系数小且热胀冷缩特性敏感，当煤层短时间内与大量液氮接触时，局部温度会大幅度快速下降，使得煤层基质剧烈收缩，煤岩孔隙度、渗透率增大，产生的收缩应力超过煤岩的抗拉强度时，会在煤层内部形成许多微裂缝，煤岩甚至碎裂成小煤块，部分脱落的煤屑填充至裂缝，可以起到支撑剂作用，防止裂缝闭合。冷冲击后煤层的抗拉抗压强度以及破裂压力都会有所降低，有利于压裂裂缝延伸至更深地层。液氮形成的低温环境可使煤层裂缝中的地层水结冰膨胀，在裂缝壁面上产生附加应力，造成煤岩的挤压破坏，生成更多微裂缝。

一个井下区段压裂操作完成后，关停液氮供给装置10，操作控制器11，启动第一气塞3和第二气塞4内部的电热管8，电热管8升温，第一气塞3和第二气塞4解冻后即可移动，将第一气塞3和第二气塞4转移到下一个需压裂处理的位置进行重复上述压裂操作，如此进行分段压裂，煤层井壁14压裂效果明显，效率较高且成本较低。同时，因液氮不会对地下水造成污染，压力操作过程非常环保。

Claims (3)

1.一种用于煤层气井分段压裂的装置，其特征在于，包括液氮输送管、输水管、第一气塞、第二气塞、丝堵、电热管、供水装置、液氮供给装置、控制器，所述液氮输送管和输水管并行设置，所述第一气塞设置在液氮输送管和输水管上，所述第二气塞设置在输水管上，所述液氮输送管一端的液氮排出口位于第一气塞和第二气塞之间，液氮输送管的另一端与液氮供给装置相连通，位于第一气塞内部的输水管上设置出水口，第一气塞内部设置电热管，位于第二气塞内部的输水管上设置出水口，第二气塞内部设置电热管，位于第二气塞外侧的输水管的端部设置丝堵，所述输水管另一侧的端部与供水装置相连通，所述第一气塞内部设置的电热管与控制器电连接，所述第二气塞内部设置的电热管与控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于煤层气井分段压裂的装置，其特征在于，所述第一气塞和第二气塞均由钢筋支撑骨架和吸水材料制成。

3.根据权利要求2所述的一种用于煤层气井分段压裂的装置，其特征在于，所述吸水材料为棉绒。