一种页岩气增产设备及其使用方法与流程

本发明涉及一种页岩气增产装置及方法，属于页岩气开采技术领域。

背景技术：

页岩气是蕴藏于页岩层可供开采的天然气资源，是一种宝贵的自然资源。页岩气的形成和富集有着自身独特的特点，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，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。

页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点。大部分产气页岩分布范围广、厚度大，且普遍含气，使得页岩气井能够长期地稳定产气。但页岩气储集层渗透率低，开采难度较大，抽采率低。页岩气藏的储层一般呈低孔、低渗透率的物性特征，气流的阻力比常规天然气大，所有的井都需要实施储层压裂改造才能开采出来。另一方面，页岩气抽采率比常规天然气低，常规天然气采收率在60％以上，而页岩气仅为5％～60％，产量很低。低产影响着人们对它的热衷，页岩气层深度的增加无疑在我们本不成熟的技术上又增添了难度，页岩气采气设备工作效率低下和技术不成熟造成了现在页岩气商业开发的瓶颈。

为了提高页岩气的抽采率，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，产量有限。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。

综上，页岩气抽采率低，产量低，现有的页岩气增产设备投资大，运行成本高，这种现况制约着页岩气的开采，所以现在急需一种页岩气增产设备，不仅具有提高页岩采收率与产量的功能，而且设备投资小，能节约成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于：提供一种页岩气增产设备及其使用方法，以解决现有页岩气增产设备投资大，运行成本高，制约页岩气开采的问题。

为解决上述问题，拟采用这样一种页岩气增产设备，包括蒸汽发生器、惰性气体发生器、控制阀、输送泵和内管，所述内管沿竖向设置于页岩气井内，页岩气井的上端封闭，内管由页岩气井的上端伸至气井外部，所述蒸汽发生器通过输送管与内管相连通，所述惰性气体发生器通过输送管与页岩气井相连通，且所述输送管上均设置有控制阀和输送泵，所述内管和页岩气井之间还设置有隔热垫片，内管的下端伸至页岩层，内管位于页岩层的一段上设有蒸汽出入孔，所述隔热垫片设置于蒸汽出入孔的上方，且临近蒸汽出入孔设置，通过设置隔热垫片能够防止从内管蒸汽出入孔出来的热蒸汽从内管与页岩气井之间的隔热腔排出，隔热垫片的设计能够有效保证热蒸汽的可靠工作，保证设备的工作效果，提高设备工作效率；

内管与外管之间通过惰性气体发生器设置惰性气体层，通过惰性气体发生器、控制阀与输送泵将惰性气体通入惰性气体层能够减缓内管中的热蒸汽将热量传输出去，从而能够提供热蒸汽的热损失，能够节约能源。

前述页岩气增产设备中，页岩气井的内侧设置有外管，外管的外壁与页岩气井的内壁之间密封，外管的上端封闭，所述惰性气体发生器通过输送管与外管相连通，所述隔热垫片设置于外管和内管之间，外管位于页岩气所在页岩层的一段上页设有蒸汽出入孔。

前述页岩气增产设备中，外管和内管均伸至页岩层，且外管和内管均与页岩层相连通，

前述页岩气增产设备中，隔热垫片为环形结构，且隔热垫片的内外两侧分别与内管的外壁和外管的内壁之间密封。

前述页岩气增产设备中，控制阀设置于蒸汽发生器与输送泵之间，或惰性气体发生器与输送泵之间；

前述页岩气增产设备中，隔热垫片有多个，各隔热垫片间隔分布，所述隔热垫片由氧化铝陶瓷纤维材料制成，耐受温度1000℃以上，造价成本低，经济实用性强。

其使用方法如下：将外管与页岩气井内侧相对固定，通过蒸汽发生器和输送管向内管内注入热蒸汽，通过输送管上设置的控制阀和输送泵对热蒸汽进行有效控制，使热蒸汽能够快速地通入内管，热蒸汽通过内管及外管上的蒸汽出入孔进入页岩层内，使页岩层的温度升高，当指定范围内的页岩层的平均温度升高指定幅度时，例如：当以页岩井为中心，半径100m范围内的页岩层的平均温度升高10-20度时，停止向内管输送热蒸汽，停止向内管输送热蒸汽，关闭页岩井5-10天；此时被加热的页岩层中页岩气的解析速度提高，同时页岩气受热膨胀，流向页岩井，通过外管及内管上的蒸汽出入孔流入内管；打开页岩井后页岩气可流向地面，通过收集设备将页岩气收集即可。

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，通过设置控制阀和输送泵对热蒸汽与惰性气体输入量进行有效控制，能够节约能源，并且通过设置隔热垫片，防止热蒸汽的散失，保证了设备的工作效果，隔热垫片的材料是氧化铝陶瓷纤维，实用型强，造价低，节约了设备的成本。

附图说明

图1是本发明页岩气增产设备的结构示意图；

图2是本发明页岩气增产设备隔热垫片俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

实施例：

参照图1至图2，本实施例提供的一种页岩气增产设备，包括蒸汽发生器1、惰性气体发生器2、控制阀3、输送泵4，内管5，页岩气井6的内侧设置有外管9，外管9的外壁与页岩气井6的内壁之间密封，外管9的上端封闭，所述内管5沿竖向设置于外管9内，内管5由外管9的上端伸至气井外部，所述蒸汽发生器1通过输送管7与内管5相连通，所述惰性气体发生器2通过输送管7与外管9相连通，且所述输送管7上均设置有控制阀3和输送泵4，控制阀3设置于蒸汽发生器1与输送泵4之间，或惰性气体发生器2与输送泵4之间，所述内管5和外管9之间还设置有隔热垫片8，内管5和外管9的下端均伸至页岩层，且内管5和外管位于页岩层11的一段上均设有蒸汽出入孔10，所述隔热垫片8设置于蒸汽出入孔10的上方，隔热垫片8为环形结构，且隔热垫片8的内外两侧分别与内管5的外壁和外管9的内壁之间密封，隔热垫片8有多个，各隔热垫片8间隔分布，所述隔热垫片8由氧化铝陶瓷纤维材料制成，耐受温度1000℃以上。

这种页岩气增产设备在使用时，将外管9与页岩气井6内侧相对固定，通过蒸汽发生器1向内管5内注入热蒸汽，通过蒸汽发生器1与内管5之间设置的控制阀3和输送泵4对热蒸汽进行有效控制，使热蒸汽能够快速地通入内管5。热蒸汽通过内管5及外管9上的蒸汽出入孔进入页岩层11内，使页岩层11的温度升高，当一定范围内(例如以页岩井为中心，半径100m的范围)的页岩层11的平均温度升高一定幅度时，停止向内管5输送热蒸汽，关闭页岩井5-10天；此时被加热的页岩层11中页岩气的解析速度提高，同时页岩气受热膨胀，流向页岩井，通过外管9及内管5上的蒸汽出入孔流入内管5；打开页岩井后页岩气可流向地面，通过收集设备可将页岩气收集。

本实施例中，惰性气体发生器4通过控制阀3与输送泵4向外管9与内管5之间的输入惰性气体，形成惰性气体层，惰性气体层能够减缓内管5中的热蒸汽将热量传输出去，从而能够提供热蒸汽的热损失，能够节约能源、提供工作效率。

本实施例中，内管5的侧壁具有若干隔离垫片8，隔离垫片8位于蒸汽出入孔10的上方，且临近蒸汽出入孔10。通过设置隔离垫片能够防止从内管蒸汽出入孔出来的热蒸汽从隔热腔排出，隔离垫片8的材料选取为氧化铝陶瓷纤维，隔离垫片的设计能够有效保证热蒸汽的可靠工作，保证装置的工作效果。本实施例的隔离垫片有多个，各隔离垫片间隔分布。多个隔离垫片的设计能够增加隔离的可靠性。