[发明专利]一种注液氮冻干增产煤层气系统及其工作方法

说明书

一种注液氮冻干增产煤层气系统，包括工程车、真空泵、压缩机、液氮储存系统、第一绞线盘、第二绞线盘、第一不锈钢金属软管、第二不锈钢金属软管、液氮注入器、煤层气井密封器和控制器，第一不锈钢金属软管的上端通过三通管分别与真空泵的进口和压缩机的液氮出口连接，压缩机的液氮进口与液氮储存系统的出口连接，压缩机的空气进口连接有空气输入管，压缩机的空气出口与第二不锈钢金属软管的上端连接，第一不锈钢金属软管的下端与液氮注入器的顶部固定连接，第二不锈钢金属软管的下端与煤层气井密封器的顶部固定连接。本发明通过注液氮快速冷冻煤层中液态水撑大煤层缝隙，再通过抽真空实现冻干，有效提高煤层气的采收率。

技术领域

本发明涉及煤层气开采技术领域，具体的说，涉及一种注液氮冻干增产煤层气系统及其工作方法。

背景技术

煤层气的开采是直接从地下煤层中提取含能组份, 因而具有安全性好、投资少、效率高、污染少、效益高等优点。我国煤层气资源丰富，但是由于我国煤层普遍存在低压、低渗、低吸附气饱和读的特性，煤层气单井产量低、经济效应差，为获得经济产量就必须对煤层气实施增产措施，因此研究煤层气增产方法对于我国能源战略及其重要。当前，注液氮作为一种有效的增产煤层气的方法被应用，但是普遍是通过液氮伴注辅助水力压裂技术，提高煤储层的临界解吸压力来提高煤层气产量，而液氮冷冻水来撑开煤层之间裂隙，然后通过抽真空加热使冷冻水升华的冻干途径来增产煤层气，是一种新的有效提高采收率的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种注液氮冻干增产煤层气系统及其工作方法，本发明通过注液氮快速冷冻煤层中液态水撑大煤层缝隙，再通过抽真空实现冻干，有效提高煤层气的采收率。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种注液氮冻干增产煤层气系统，包括工程车、真空泵、压缩机、液氮储存系统、第一绞线盘、第二绞线盘、第一不锈钢金属软管、第二不锈钢金属软管、三通管、液氮注入器、煤层气井密封器和控制器，工程车设置在煤层气井附近地面上，真空泵、压缩机、液氮储存系统和控制器均安装在工程车上，第一绞线盘转动安装在固定设置在煤层气井附近地面上的第一支架的顶部，第二绞线盘转动安装在固定设置在煤层气井附近地面上的第二支架的顶部，第一不锈钢金属软管缠绕在第一绞线盘上，第二不锈钢金属软管缠绕在第二绞线盘上，真空泵的进口通过抽真空管与三通管的第一根管连接，三通管的第二根管与第一不锈钢金属软管的上端连接，压缩机的液氮出口通过液氮输送管与三通管的第三根管连接，压缩机的液氮进口通过液氮连接管与液氮储存系统的出口连接，压缩机的空气进口连接有空气输入管，压缩机的空气出口通过空气输出管与第二不锈钢金属软管的上端连接，三通管的第一根管上设置有第一电磁阀，三通管的第三根管上设置有第二电磁阀，液氮连接管上设置有第三电磁阀，空气输入管上设置有第四电磁阀，空气输出管上设置有第五电磁阀，液氮注入器和煤层气井密封器均同中心设置在煤层气井中，液氮注入器位于煤层气井密封器的下方，煤层气井的井口设置有密封井盖，第一不锈钢金属软管的下端和第二不锈钢金属软管的下端均向下穿过密封井盖并伸入到煤层气井中，第一不锈钢金属软管的下端向下穿过煤层气井密封器并与液氮注入器的顶部固定连接，第二不锈钢金属软管的下端与煤层气井密封器的顶部固定连接，控制器分别与真空泵、压缩机、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀信号连接。

液氮储存系统包括隔热箱体、液氮储罐和箱盖，隔热箱体为顶部敞口的长方体箱体，液氮储罐同中心竖向固定设置在隔热箱体内部，液氮储罐的底部压接在隔热箱体内底板上表面，隔热箱体的四个侧板内壁上均设有与液氮储罐外周接触的凸起，箱盖密封固定连接在隔热箱体的顶部，箱盖的中心开设有管孔，液氮连接管的一端穿过管孔伸入到隔热箱体内并与液氮储罐的顶部出口固定连接，液氮连接管的外周与管孔之间密封接触，隔热箱体的四个侧板和底板中均设有长方体的真空隔离腔。

工程车上固定安装有控制箱，控制器固定安装在控制箱的顶部，三通管固定安装在控制箱内部，三通管的第一根管、第二根管和第三根管均安装在控制箱的侧板，第一电磁阀和第二电磁阀均位于控制箱内；