[发明专利]页岩气增产装置

说明书

技术领域

本发明涉及页岩气开采技术，具体涉及页岩气增产装置。

背景技术

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种各个阶段，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。

现有页岩气开采的主要是依靠其自身解吸，采气一段时间后，页岩气的产量急剧降低，页岩气开采的效果不理想，产量低、产量不稳定，不能达到工业开发标准。页岩气开采产气量低的原因主要是：与常规天然气相比，页岩气的储存方式以吸附为主、储层能量低(压力低)、渗透性差，页岩气的产出过程是先解吸，然后在孔隙介质中渗流。仅依靠自身解吸较难获得很高的产气量和采收率，必须寻找和研究提高开采速度(或日产气量)和采收率的新方法。

为了提高页岩气的采收率，可在页岩气开产量低于工业开发标准(单井1000米3/日)时，采取增产措施。现有的增产措施主要采用水力压裂进行储层改造。其原理是通过地面泵车将压裂液泵入到井底，高压压裂液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的通道。这种方法虽然增加了渗流通道，使部分解吸的页岩气流出，但没有从根本上加速吸附态页岩气的解吸，增产效果有限。这种页岩气增产的设备投资大、运行费用高，也限制了其广泛应用。

此外，还有一种针对页岩气的增产方法：CO2吸附法，该方法是利用CO2具有比甲烷(CH4)高的吸附性，向页岩层注入CO2，排挤甲烷或改变其吸附特性。这种方法还必须适当地降压，在降压过程中CH4解吸，CO2具有强吸附性而占据CH4的位置，从而使CH4保持游离状态。具体过程是：生产井开井降压，注入井注入CO2，降压后CH4解吸为游离状态，CO2吸附。然后增加注入压力，CH4沿页岩层孔隙流动从气井产出。按照上述方法生产一段时间后，再次降压，进行下一个循环的注入和产出。但由于降压过程在生产井，而CO2是在注入井注入，导致CH4与CO2的竞争可能不同时发生，另外由于升压与降压的反复循环，缩短了页岩气生产的有效时间，因此也不能很大幅度地提高日产气量。且此增产方法设备复杂，制备成本极高，也使其仅停留于实验室研究阶段。

综上所述，现有技术页岩气增产装置投资大，运营成本高。

发明内容

本发明针对上述问题，提出了一种页岩气增产装置。解决了现有技术页岩气增产装置投资大，运营成本高的问题。

本发明采取的技术方案如下：

一种页岩气增产装置，包括蒸汽发生器、与蒸汽发生器的出口连通的蒸汽运输总管，以及多组增产组件；各增产组件均包括：

外管，设置在页岩气井内，且与页岩气井的内侧壁相对固定；

内管，内套在所述外管上且伸入页岩气井内，内管和外管与页岩层对应的部分均具有蒸汽出入孔；

输送泵，出口与所述内管连通，入口通过蒸汽输送支管与所述蒸汽运输总管连通；

第一控制阀，用于控制蒸汽输送支管与蒸汽运输总管的通断。

页岩气增产装置的原理：页岩气通常是以吸附状态存在于页岩层孔隙表面的，它的产出至少要经过解吸、扩散和渗流三个过程，其中解吸速度和渗流速度是决定产气速度的主要因素。通过向页岩气所在岩层注入热能，增加吸附态页岩气(甲烷)的自由能，从而提高甲烷从页岩层孔隙表面上解吸的速度；同时页岩气受热膨胀加速渗流流动，从而达到大幅度提高页岩气产量、实现页岩气的工业化开发的目的。

页岩气增产装置工作时，通过蒸汽发生器向内管注入热蒸汽，热蒸汽通过蒸汽出入孔渗入页岩层中，实现热量传递而使页岩气所页岩层温度升高，使吸附在页岩层上的呈吸附态的页岩气(甲烷)迅速解吸，变为游离态。随着热量向页岩层深部传递，大量页岩气解吸为游离状态，游离状态的页岩气又受热膨胀。当开井生产时，这些游离态的页岩气迅速产出，依稀通过外管和内管的蒸汽出入孔进入内管，最终通过内管到达地面，汇入输气管道。本发明的页岩气增产装置结构简单、投资小、页岩气增产效果好；本申请通过设置蒸汽运输总管和多组增产组件能够同时为多个页岩气井注入热蒸汽，且通过第一控制阀能够对各个页岩气井处的增产组件进行控制，整个装置只需要一个蒸汽发生器，就能为多个页岩气井供热，大大节约了装置的成本。

进一步的，所述第一控制阀安装在所述蒸汽输送支管上。

进一步的，所述内管的内侧壁或外侧壁具有隔热层。

进一步的，所述外管的内侧壁具有隔热层。