CN210714649U

CN210714649U - 一种微波辐照与水力压裂协同开采页岩气的装置

Info

Publication number: CN210714649U
Application number: CN201920961935.4U
Authority: CN
Inventors: 赵桐德; 高全臣; 张树辉; 李二超; 路景淦; 王纪伟
Original assignee: China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Current assignee: China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Priority date: 2019-06-25
Filing date: 2019-06-25
Publication date: 2020-06-09
Anticipated expiration: 2029-06-25

Abstract

本实用新型公开了一种微波辐照与水力压裂协同开采页岩气的装置，由给水罐、压力泵、控制阀、加料口、液体输送管、井筒、射孔、微波发生器、波导管、微波天线、微波护管、抽气泵、气体加热器、页岩气收集罐组成，通过压力泵及液体输送管将水及支撑剂送入水平井筒，水平井筒两侧设有对称的射孔，压裂液通过射孔对页岩层进行压裂；将波导管及微波天线放入微波护管中，微波发生器连接波导管，将微波传至微波天线，从而对页岩进行微波辐照，提高页岩气产量；通过抽气泵抽取压裂过程中产生的页岩气，将页岩气收集汇入页岩气收集罐。微波辐照与水力压裂协同作用，大大提高了页岩气产量，强化了页岩气采收效果。

Description

一种微波辐照与水力压裂协同开采页岩气的装置

技术领域

本实用新型涉及一种微波辐照与水力压裂协同开采页岩气的装置，属于页岩水力压裂相关技术领域。

背景技术

煤炭和石油等传统化石能源是维持社会和经济发展的重要战略资源。伴随着煤炭和石油的大规模使用，环境污染和气候变化问题频发，进而对地球生态系统的平衡和人类社会的可持续发展造成严重威胁。因此，为了缓解和最终解决生态环境恶化和全球气候变暖的问题，亟需在全球范围内推广使用清洁能源。因此，页岩气有望在一次能源消费结构中占据主导地位。

页岩气是赋存于暗色泥页岩层或高碳泥页岩层中的天然气，它可以生成于有机成因的各个阶段，天然气一部分以游离相态(大约50％)存在于页岩层裂缝、页岩层孔隙及其它储集空间，另一部分以吸附状态(大约50％)存在于干酪根、粘土颗粒及粘土孔隙表面。页岩气是宝贵的资源、优质的能源和化工原料，可作为常规天然气的接替能源或补充能源。由于页岩气藏基岩非常致密，渗透率很低，90％以上的页岩气井需要采取压裂等增产措施。所以，岩层水力压裂技术对页岩气的开采显得尤为重要。

水力压裂是指向井内泵入高压液体，高压液体产生的井内高压压裂岩石，在页岩气储层内压裂出一条或多条裂缝，从而为页岩气的渗流提供更多通道的技术。但是这种方法存在页岩气开采不彻底，水资源消耗量大等问题。

发明内容

本实用新型是针对上述问题，提出的一种微波辐照与水力压裂协同开采页岩气的装置，解决页岩气解析速度慢和渗透率差所引起的页岩气开采率低的问题。

为实现上述功能，本实用新型采用的技术方案如下：

一种微波辐照与水力压裂协同开采页岩气的装置，其特征在于：由给水罐、压力泵、控制阀、加料口、液体输送管、井筒、射孔、微波发生器、波导管、微波天线、微波护管、抽气泵、气体加热器、页岩气收集罐组成，通过压力泵及液体输送管将水及支撑剂送入水平井筒，水平井筒两侧设有对称的射孔，压裂液通过射孔对页岩层进行压裂；将波导管及微波天线放入微波护管中，微波发生器连接波导管，将微波传至微波天线，从而对页岩进行微波辐照，提高页岩气产量；通过抽气泵抽取压裂过程中产生的页岩气，将页岩气收集汇入页岩气收集罐。

优选的，所述的液体输送管分为第一液体输送管和第二液体输送管，第一液体输送管和第二液体输送管之间通过固接、栓接或其他连接方式密封连接。

优选的，所述的微波护管为聚四氟乙烯材质管。

本实用新型一种微波辐照与水力压裂协同开采页岩气的装置的工作步骤：首先打开压力泵及第一控制阀,通过加料口加入支撑剂，与水混合形成压裂液，沿着第一液体输送管进入水平井筒，随着压裂液逐渐充满第一液体输送管，第一液体输送管内压力逐渐变大，压裂液经过第二液体输送管及射孔进入页岩层进行压裂；一段时间后，关闭压力泵及第一控制阀，打开电源，启动微波发生器，微波通过波导管传至微波天线对页岩层进行辐照，由于水具有较大的介电常数，因此水能够吸收微波，使得压裂后的页岩层迅速升温，从而加快页岩气的解析速度，同时，页岩层迅速升温产生的热应力使得之前水力压裂产生的裂缝进一步扩展，进而形成复杂的裂隙网络，提高了页岩气渗透率；随后打开第二控制阀，通过抽气泵抽取压裂过程中产生的页岩气，由于水力压裂及微波辐照过程中会有少数水分残余在液体输送管中，因此抽取页岩气后先经过气体加热器将页岩气中残余的水分烘干，再汇入页岩气收集罐。

本实用新型一种微波辐照与水力压裂协同开采页岩气的装置，其优点和作用为：

1、水具有较大的介电常数，能够吸收微波，使得压裂后的页岩层迅速升温，从而加快页岩气的解析速度；

2、页岩层迅速升温产生的热应力使得之前水力压裂产生的裂缝进一步扩展，进而形成复杂的裂隙网络，提高了页岩气渗透率；

3、微波加热速度快，大大缩短了页岩气开采周期；

4、减少了水资源的浪费，降低了开采成本。

附图说明

图1是本实用新型一种微波辐照与水力压裂协同开采页岩气的装置的结构图。

图中：1-给水罐，2-压力泵，3-第一控制阀，4-加料口，5-第一液体输送管，6-水平井筒，7-第二液体输送管，8-射孔，9-页岩层，10-电源，11-微波发生器，12-波导管，13-微波天线，14-第二控制阀，15-抽气泵，16-气体加热器，17-页岩气收集罐，18-竖直井筒，19-电缆，20-微波护管。

具体实施方式

下面结合附图及实例对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，本实用新型一种微波辐照与水力压裂协同开采页岩气的装置，由给水罐1、压力泵2、第一控制阀3、加料口4、第一液体输送管5、水平井筒6、第二液体输送管7、射孔8、电源10、微波发生器11、波导管12、微波天线13、第二控制阀14、抽气泵15、气体加热器16、页岩气收集罐17、竖直井筒18、电缆19、微波护管20组成，通过压力泵2及第一液体输送管5将水及支撑剂送入水平井筒6，水平井筒6两侧设有对称的射孔8，压裂液通过射孔8对页岩层9进行压裂；将波导管12及微波天线13放入微波护管20中，微波发生器11连接波导管12，将微波传至微波天线13，从而对页岩层9进行微波辐照，提高页岩气产量；通过抽气泵15抽取压裂过程中产生的页岩气，将页岩气收集汇入页岩气收集罐17。

本实用新型一种微波辐照与水力压裂协同开采页岩气的装置的工作步骤：首先打开压力泵2及第一控制阀3，通过加料口4加入支撑剂，与水混合形成压裂液，沿着第一液体输送管5进入水平井筒6，随着压裂液逐渐充满第一液体输送管5，第一液体输送管5内压力逐渐变大，压裂液经过第二液体输送管7及射孔8进入页岩层9进行压裂；一段时间后，关闭压力泵2及第一控制阀3，打开电源10，启动微波发生器11，微波通过波导管12传至微波天线13对页岩层9进行辐照，由于水具有较大的介电常数，因此水能够吸收微波，使得压裂后的页岩层9迅速升温，从而加快页岩气的解析速度，同时，页岩层9迅速升温产生的热应力使得之前水力压裂产生的裂缝进一步扩展，进而形成复杂的裂隙网络，提高了页岩气渗透率；随后打开第二控制阀14，通过抽气泵15抽取压裂过程中产生的页岩气，由于水力压裂及微波辐照过程中会有少数水分残余在第一液体输送管5及第二液体输送管7中，因此抽取页岩气后先经过气体加热器16将页岩气中残余的水分烘干，再汇入页岩气收集罐17。

Claims

1.一种微波辐照与水力压裂协同开采页岩气的装置，其特征在于：由给水罐、压力泵、控阀、加料口、液体输送管、井筒、射孔、微波发生器、波导管、微波天线、微波护管、抽气泵、气体加热器、页岩气收集罐组成，通过压力泵及液体输送管将水及支撑剂送入水平井筒，水平井筒两侧设有对称的射孔，压裂液通过射孔对页岩层进行压裂；将波导管及微波天线放入微波护管中，微波发生器连接波导管，将微波传至微波天线，从而对页岩进行微波辐照，提高页岩气产量；通过抽气泵抽取压裂过程中产生的页岩气，将页岩气收集汇入页岩气收集罐。

2.根据权利要求1所述的一种微波辐照与水力压裂协同开采页岩气的装置，其特征在于：所述的液体输送管分为第一液体输送管和第二液体输送管，第一液体输送管和第二液体输送管之间通过固接或栓接密封连接。

3.根据权利要求1所述的一种微波辐照与水力压裂协同开采页岩气的装置，其特征在于：所述的微波护管为聚四氟乙烯材质管。