专利名称：页岩气增产设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及页岩气开采技术，尤其涉及一种页岩气增产设备。
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:C02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，现有页岩气增产方法均无法快速、有效的实现页岩气的增产，同时，也没有经济、合理的页岩气增产设备。
实用新型内容本实用新型的目的在于，针对上述页岩气开发问题，提出了一种页岩气增产设备，其结构简单、合理、投资小，在用于页岩气增产时可有效提高页岩气解吸速度和渗流速度，进而提闻页岩气广量。为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:一种页岩气增产设备，包括微波发生器、电源、内管和套设在内管外侧且固定在页岩气井内壁上的外管，所述微波发生器可拆卸固定在内管下端，且与电源电联，所述外管上与微波发生器对应的设置有微波发射孔。所述外管上端用于固定页岩气井内壁，所述微波发射孔用于使微波发生器发射的微波通过，加热页岩气所在页岩层，还可给页岩层中解析的页岩气提供流通通道，使解析的页岩气汇入内管中。进一步地，所述微波发生器包括基座和两个以上微波发射头，所述两个以上微波发射头均布在基座上，可向其四周和下侧发射微波。所述微波发生器用于发射微波加热页岩气所在页岩层。进一步地，所述内管为不锈钢管或塑料内衬管，如油管。进一步地，所述内管靠近微波发生器的一段设置有筛孔。进一步地，所述外管位于页岩气所在页岩层的一段设有筛孔，所述筛孔为解析的页岩气提供更多的流通通道。进一步地，所述微波发生器发射的微波频率为1MHZ-10GHZ ;所述微波发生器功率为100千瓦-800千瓦。进一步地，所述微波发生器发射的微波频率为2MHZ-5GHZ ;所述微波发生器功率为300千瓦-500千瓦。采用上述页岩气增产设备的页岩气增产方法，包括以下步骤:(I)、向页岩气井的页岩层输送热能，并通过驱使所输送的热能在页岩层中实现热量传递而使页岩层温度升高；(2)、关闭页岩气井I 一 10天；(3)、打开页岩气井采气。进一步地，实现热量传递而使以页岩气井为圆心半径50米范围内页岩层平均温度升高20-30°C。进一步地，所述关闭页岩气井的时间为I 一 2天，等待热量进一步传递扩散。页岩气增产原理: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。本实用新型页岩气增产方法，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。本实用新型页岩气增产设备的工作步骤:通过微波发生器的微波发射头向页岩气井的页岩层发射微波即加热页岩层，并通过驱使所输送的热能在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。当开页岩气井生产时，这些游离态的页岩气迅速产出，从而大幅度地提高页岩气井的产量。本实用新型页岩气增产设备是采用微波加热页岩气所在页岩层进而提高页岩气产量，本实用新型页岩气增产设备投资小，应用灵活方便，适合于小型气田或井组试验。
[0021]图1为本实用新型的加热示意图；图2为本实用新型的开采示意图；图3为图1中微波发生器的俯视图。
具体实施方式
实施例1图1为本实用新型加热示意图；图2为本实用新型开采示意图，图3为图1中微波发生器的俯视图。本实施例公开了一种页岩气增产设备，如图3和图4所示，包括微波发生器7、电源6，内管3和套设在内管3外侧且固定在页岩气井内壁上的外管5。微波发生器7通过螺栓可拆卸固定在内管3下端，微波发生器7通过电缆8与电源6电联；外管5上与微波发生器7对应的设置有微波发射孔。如图5所示，本实施例所采用的微波发生器7包括柱状基座和8个微波发射头10，8个微波发射头10均布在柱状基座的圆周上,使微波发射头10正对页岩气所在页岩层4。一般微波发射头10的个数依据微波发射头的功率和页岩气开采需要而定。本实施例中内管3为不锈钢管，内管3靠近微波发生器7的一段设置有筛孔，作为解析出的页岩气通道。本实施例中外管5位于页岩气所在页岩层4的一段设有筛孔，可为解析的页岩气提供更多的流通通道。外管5上端用于固定页岩气井井壁。本实施例页岩气增产设备的工作步骤:将微波发生器7固定在内管3的下端，由内管3携带进入页岩气井内，并置于页岩气所在页岩层中，接通电源6，启动微波发生器7向页岩气所在页岩层4发射微波,微波穿过外管5上的微波发射孔,在页岩层4中实现热量传递而使页岩层4温度升高；当以页岩气井为圆心半径50米范围内的页岩层平均温度升高20-30°C时，关闭微波发生器7的电源；关闭页岩气井1-2天；被加热的页岩层4中的页岩气解析速度提高，且受热膨胀，依次经过外管5上的筛孔和内管3的筛孔，页岩气流入到内管3内，打开页岩气井采气，经内管3流到地面，并汇入页岩气输气管网。以下详述采用本实施例中页岩气增产设备需要开采页岩气的方法，页岩气所在页岩层埋藏深度约800米，页岩层原始温度约40°C。页岩气井经过一段时间的正常采气后，当单井日产量低于工业开发标准时(1000米3/日)。采用上述页岩气增产设备继续开采页岩气，具体包括以下步骤:(I)、向页岩气井的页岩层4输送热能，并通过驱使所输送的热能在页岩层4中实现热量传递而使页岩层温度升高；具体地，将微波发生器7置于页岩气所在页岩层4，通过电源6通过电缆8为微波发生器7供电,微波发生器7发射微波加热页岩气所在页岩层4,使以页岩气井为圆心半径50米范围内页岩层平均温度升高30°C ;微波频率为1MHZ-500MHZ ；微波发生器的功率为1000千瓦 5000千瓦；(2)、关闭页岩气井1-2天；( 3 )、打开页岩气井采气。由于页岩气所在页岩层温度提高，加速了页岩气的解吸，加上页岩气的热膨胀，使得页岩气由页岩层加速流向页岩气井，依次通过外管5和内管3，经内管输送到地面，并汇入输气管网。[0035]本实施例通过在页岩气所在页岩层设置微波发生器7向页岩气施加热能，使吸附态页岩气的自由能增加、解吸速度提高、受热膨胀，并蒸发页岩层中的水分提高气相流动能力，从而大幅度提高页岩气单井产量。页岩气单井日产量提高6 10倍。最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
权利要求1.一种页岩气增产设备，其特征在于，包括微波发生器、电源、内管和套设在内管外侧且固定在页岩气井内壁上的外管，所述微波发生器可拆卸固定在内管下端，且与电源电联；所述外管上与微波发生器对应的设置有微波发射孔。
2.根据权利要求1所述页岩气增产设备，其特征在于，所述微波发生器包括基座和两个以上微波发射头，所述两个以上微波发射头均布在基座上。
3.根据权利要求1所述页岩气增产设备，其特征在于，所述内管为不锈钢管或塑料内衬管。
4.根据权利要求1所述页岩气增产设备，其特征在于，所述内管为油管。
5.根据权利要求1或3所述页岩气增产设备，其特征在于，所述内管靠近微波发生器的一段设置有筛孔。
6.根据权利要求1所述页岩气增产设备，其特征在于，所述外管位于页岩气所在页岩层的一段设有筛孔。
7.根据权利要求1所述页岩气增产设备，其特征在于，所述微波发生器发射的微波频率为1MHZ-10GHZ ;所述微波发生器功率为100千瓦-800千瓦。
8.根据权利要求6所述页岩气增产设备，其特征在于，所述微波发生器发射的微波频率为2MHZ-5GHZ ;所述微波发生器功率为300千瓦-500千瓦。
专利摘要本实用新型提供一种页岩气增产设备，包括微波发生器、电源、内管和套设在内管外侧且固定在页岩气井内壁上的外管，所述微波发生器可拆卸固定在内管下端，且与电源电联；所述外管上与微波发生器对应的设置有微波发射孔。本实用新型结构简单、合理、紧凑，解决了现有页岩气开采中的诸多问题，将其用于页岩气增产可有效的提高页岩气解吸速度和渗流速度，进而提高页岩气产量。本实用新型提供的页岩气增产设备适合于直井、水平井或多分支井的页岩气开发。
文档编号E21B43/24GK203161197SQ20122031790
公开日2013年8月28日 申请日期2012年6月29日 优先权日2012年6月29日
发明者杨胜来, 李芳芳, 陈浩, 李敏, 娄毅, 蔡福林, 代小川 申请人:中国石油大学(北京)