一種煤層氣井下紅外增產設備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于煤層氣井下熱力增產【技術領域】，具體涉及一種煤層氣井下紅外增產設備。包括耐高溫電纜，套管，油管，紅外加熱裝置和地面控制主機，其特征是，紅外加熱裝置放置在井下的油管內，通過耐高溫電纜連接地面控制主機，當紅外加熱裝置下入煤層氣井中目標作用煤層時，地面控制主機給出信號控制紅外加熱裝置進行增產作業(yè)。本發(fā)明能增加煤層氣的解吸量、提高產量，具有可靠、方便、節(jié)能、投資小、適用范圍廣等特點。
【專利說明】一種煤層氣井下紅外增產設備
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于煤層氣井下熱力增產【技術領域】，具體涉及一種煤層氣井下紅外增產設備。
【背景技術】
[0002]煤層氣是指賦存在煤層中的非常規(guī)天然氣，其以甲烷為主要組分，包含有吸附氣、游離氣和溶解氣幾種形式，屬于煤的伴生型礦產資源。煤層氣燃燒具有熱值高、污染低的特點，為近二十年來的新興清潔能源，具備強大的開發(fā)價值。由于煤層氣儲層具備自生自儲、低孔隙度低滲透率、高有機質含量等與常規(guī)天然氣儲層不同的特點，氣體的賦存形式也相對不同，煤層氣的賦存形式以吸附氣為主。煤層氣井穩(wěn)產期和遞減期的產量決定于吸附氣的解吸量。大量的實驗和生產經驗表明，對煤層氣井采用熱力增產技術可以提高吸附氣的解吸量，從而達到煤層氣井提高產能的目的。
[0003]現有的煤層氣井熱力增產技術中采用的是注入熱流體的方式，通過熱流體驅替設備向煤層氣井注入熱流體，對煤層加熱升溫，達到提高解吸氣量的目的。其基本方法是:熱水發(fā)生器或者蒸汽發(fā)生器生成高于煤層氣藏原始溫度的熱水或過熱蒸汽后，通過注入設備向煤層氣注入井中連續(xù)注入熱水或過熱蒸汽，使得煤層加熱，并驅替煤層氣朝生產井方向前進；在注入井注入熱水或過熱蒸汽的同時，從生產井開采煤層氣。
[0004]現有技術利用高溫下甲烷氣體的吸附能力較之常溫下大量降低，采用注熱流體的方式加熱煤層可以增加甲烷的解吸量和解吸速度，大幅度提高煤層氣井產量。但利用熱流體發(fā)生設備注入的增產技術存在以下問題:
[0005]1、注入熱流體會增加井底壓力，不利于甲烷氣體解吸；
[0006]2、注入熱流體的方式雖然井下設備簡單，但需要在地面熱流體發(fā)生器中生成熱流體，再經過油管或套管注入煤層達到升溫作用，流體在輸送至井下過程中有部分熱量耗散掉；
[0007]3、注熱流體，增加了排水降壓的工作量，大量的增加井上抽采設備能耗。
[0008]4、熱流體發(fā)生器功率較大，消耗較多的電量。
【發(fā)明內容】
[0009]本發(fā)明的目的是克服上述不足，提供一種升溫速度快、溫控程度高、增產效果明顯、節(jié)能無污染的煤層氣井下紅外增產設備。
[0010]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種煤層氣井下紅外增產設備，包括耐高溫電纜1，套管2，油管3，紅外加熱裝置4和地面控制主機6，其特征在于，紅外加熱裝置4放置在井下的油管3內，通過耐高溫電纜I連接地面控制主機6，當紅外加熱裝置4下入煤層氣井中目標作用煤層5時，地面控制主機6給出信號控制紅外加熱裝置4進行增產作業(yè)。
[0011]所述的紅外加熱裝置4包括上端固定部件20、加熱部件19、下端固定部件18、溫度感應器21和加熱及固定控制器22，其特征在于，上端固定部件20的頂部配有加熱及固定控制器22，通過耐高溫電纜I與地面控制主機6連接，加熱及固定控制器22外表面嵌有溫度感應器21，加熱及固定控制器22內部設有柱塞7和液壓油儲存?zhèn)}8 ;在上端固定部件20和下端固定部件18的固定部件基座13內設有液壓油通道9和液壓倉10，液壓油通道9與液壓油儲存?zhèn)}8和液壓倉10相通，液壓倉10內放置由彈簧和金屬-橡膠塊構成的液壓拉伸塊12，液壓拉伸塊12與液壓倉10壁面之間用密封圈11進行密封；加熱部件19的外圍設有鋼化玻璃防護罩14，加熱部件19的內部設有加熱部件基座17，沿加熱部件基座17上呈圓周狀均勻放置6?12根碳纖維紅外線發(fā)射管16，在每根碳纖維紅外線發(fā)射管16后放置拋物線反射板23，加熱部件基座17與鋼化玻璃防護罩14之間的空隙做真空處理成為真空層15 ;上端固定部件20、下端固定部件18和加熱部件19之間通過螺紋緊固。
[0012]所述的紅外加熱裝置4功率為8kw?32kw，能夠根據實際需要進行選型。
[0013]所述的油管3與套管2之間構成的環(huán)形空間處設置有煤層氣出口，正常采氣階段，可以完成煤層氣排采工作；當煤層氣井產量低于工業(yè)開發(fā)氣量下限(單井1000m3/d)時，可以利用本紅外增產設備通過油管3下至目標作業(yè)層位5進行增產作業(yè)。
[0014]本發(fā)明的工作原理:紅外加熱裝置4下入井底后，地面控制主機6通過耐高溫電纜I發(fā)送固定控制信號和加熱控制信號給紅外加熱裝置4，使紅外加熱裝置4固定在目標作用煤層5的油管3內，并且碳纖維紅外線發(fā)射管16開啟工作，當發(fā)射出的紅外線遇到管壁、巖體、水等直接吸收性強的物體時，物體吸收紅外線，分子內能增大、溫度升高；由于工作時上端固定部件20、下端固定部件18可以將加熱部件19及油管3內所處的空間構成一個相對封閉的空間，減少了熱散失。物體有效升溫之后，通過熱傳遞作用，使目標作用煤層5的近井地帶得到有效的升溫，促使吸附態(tài)的煤層氣快速解吸，變成游離態(tài)煤層氣。當煤層氣井開井生產后，這些游離態(tài)煤層氣產出將使煤層氣儲層和井底產生一定的壓差，又進一步促進吸附氣的解吸。利用紅外增產設備對煤層氣井實施多次周期性紅外加熱增產作業(yè)后，可以大幅度提高煤層氣井產量。煤層氣在儲層中具有游離態(tài)、吸附態(tài)和溶解態(tài)等賦存形式，吸附態(tài)氣體的總解吸量直接關系到煤層氣井穩(wěn)產期和遞減期的產量。通過提高溫度和降低壓力都可以提高吸附氣的自由能，從而提升總解吸量，順利保證煤層氣工業(yè)化開發(fā)的進程。
[0015]本發(fā)明的有益效果是，具有可靠、方便、投資小、適用范圍廣等特點，本發(fā)明可以有效提高煤層溫度、促進吸附狀態(tài)的煤層氣快速解吸，達到煤層氣井熱力增產的效果。與現有的熱流體注入技術相比，本發(fā)明可以更快達到預定溫度，更快速提高吸附態(tài)甲烷的總解吸量，同時，不會造成井下壓力升高而對吸附態(tài)甲烷的解吸過程造成影響；不增加井上抽采設備的抽采負荷；最大功率為32kw，更為節(jié)能；設備維修成本低、維修難度較??；工作中對煤層實現無污染。本發(fā)明可用于直井、定向井、水平井以及多分支井，還適用于致密砂巖氣、頁巖氣等非常規(guī)天然氣領域。
[0016]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明一種煤層氣井下紅外增產設備的結構示意圖；
[0018]圖2是本發(fā)明一種煤層氣井下紅外增產設備的紅外加熱裝置的結構示意圖；
[0019]圖3是圖2的A-A剖視圖；[0020]圖4是圖2的B-B剖視圖。
[0021]圖中:
[0022]1、耐高溫電纜，2、套管，3、油管，4、紅外加熱裝置，5、目標作用煤層，6、地面控制主機，7、柱塞，8、液壓油儲存?zhèn)}，9、液壓油通道，10、液壓倉，11、密封圈，12、液壓拉伸塊，13、固定部件基座，14、鋼化玻璃防護罩，15、真空層，16、碳纖維紅外線發(fā)射管，17、加熱部件基座，18、下端固定部件，19、加熱部件，20、上端固定部件，21、溫度感應器，22、加熱及固定控制器，23、拋物面反射板。
【具體實施方式】
[0023]參見圖1?圖4，本發(fā)明提出的一種煤層氣井下紅外增產設備，包括耐高溫電纜1，套管2，油管3，紅外加熱裝置4和地面控制主機6，其特征在于，紅外加熱裝置4放置在井下的油管3內，通過耐高溫電纜I連接地面控制主機6，當紅外加熱裝置4下入煤層氣井中目標作用煤層5時，地面控制主機6給出信號控制紅外加熱裝置4進行增產作業(yè)。
[0024]所述的紅外加熱裝置4包括上端固定部件20、加熱部件19、下端固定部件18、溫度感應器21和加熱及固定控制器22，其特征在于，上端固定部件20的頂部配有加熱及固定控制器22，通過耐高溫電纜I與地面控制主機6連接，加熱及固定控制器22外表面嵌有溫度感應器21，加熱及固定控制器22內部設有柱塞7和液壓油儲存?zhèn)}8 ;在上端固定部件20和下端固定部件18的固定部件基座13內設有液壓油通道9和液壓倉10，液壓油通道9與液壓油儲存?zhèn)}8和液壓倉10相通，液壓倉10內放置由彈簧和金屬-橡膠塊構成的液壓拉伸塊12，液壓拉伸塊12與液壓倉10壁面之間用密封圈11進行密封；加熱部件19的外圍設有鋼化玻璃防護罩14，加熱部件19的內部設有加熱部件基座17，沿加熱部件基座17上呈圓周狀均勻放置八根碳纖維紅外線發(fā)射管16，在每根碳纖維紅外線發(fā)射管16后放置拋物線反射板23，加熱部件基座17與鋼化玻璃防護罩14之間的空隙做真空處理成為真空層15 ;上端固定部件20、下端固定部件18和加熱部件19之間通過螺紋緊固。
[0025]本發(fā)明的工作過程是:煤層氣井單井產量低于工業(yè)開發(fā)氣量下限(單井IOOOmVd)時，對煤層氣井關井，將紅外加熱裝置4通過耐高溫電纜I連接地面控制主機6之后經過油管3下入至目標作用煤層5。地面控制主機6給出固定控制信號，加熱及固定控制器22中的柱塞7推動液壓油儲存?zhèn)}8內的液壓油通過液壓油通道9至液壓倉10內，液壓倉10內的液壓油推動液壓拉伸塊12至油管3管壁上卡穩(wěn)。當固定工作完畢之后，地面控制主機6給出加溫控制信號至加熱及固定控制器22，碳纖維紅外發(fā)射管16開始工作，發(fā)射紅外線，紅外線經拋物面反射板23匯聚反射后對上、下端固定部件20、18和加熱部件19所構成的空間進行加熱升溫，由于熱傳導作用熱量將傳播至目標作用層位5的近井地帶，使其溫度得到大幅度提高。為防止意外發(fā)生，加熱及固定控制器22內設置過熱自動停止程序，當加熱溫度超過150°C時，碳纖維紅外發(fā)射管16自動停止工作。加熱作業(yè)24小時后，以煤層氣井為圓心半徑20米范圍內的近井地帶的溫度可以升高20?30°C。加熱作業(yè)完畢之后，由地面控制主機6給出停止加熱信號和解除固定控制信號，碳纖維紅外發(fā)射管16停止工作，加熱及固定控制器22中的柱塞7退進，利用壓力差將液壓倉10內的液壓油通過液壓油通道9返回至液壓油儲存?zhèn)}8內，液壓拉伸塊12解卡，完成解除固定工作。紅外線加熱裝置4解除固定之后，利用耐高溫電纜I可將其提升回地面，完成一次增產作業(yè)施工。在煤層氣井經過一定的產量衰減后，可以再次利用井下紅外線增產設備對煤層氣井進行增產作業(yè)，促使煤層氣井的產量大幅提高。
[0026]本發(fā)明構思新穎，且實際投入生產時，具有較大的工程應用價值。按照本發(fā)明的構思，本領域技術人員可以推導出多種技術實施方案，但是每種技術實施方案都在本發(fā)明權利要求的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種煤層氣井下紅外增產設備，包括耐高溫電纜(1)，套管(2)，油管(3)，紅外加熱裝置(4)和地面控制主機(6)，其特征在于，紅外加熱裝置(4)放置在井下的油管(3)內，通過耐高溫電纜(I)連接地面控制主機(6)，當紅外加熱裝置(4)下入煤層氣井中目標作用煤層(5)時，地面控制主機(6)給出信號控制紅外加熱裝置(4)進行增產作業(yè)。
2.根據權利要求1所述的一種煤層氣井下紅外增產設備，所述的紅外加熱裝置(4)包括上端固定部件(20)、加熱部件(19)、下端固定部件(18)、溫度感應器(21)和加熱及固定控制器(22)，其特征在于，上端固定部件(20)的頂部配有加熱及固定控制器(22)，通過耐高溫電纜(I)與地面控制主機(6)連接，加熱及固定控制器(22)外表面嵌有溫度感應器(21)，加熱及固定控制器(22)內部設有柱塞(7)和液壓油儲存?zhèn)}(8);在上端固定部件(20)和下端固定部件(18)的固定部件基座(13)內設有液壓油通道(9)和液壓倉(10)，液壓油通道(9)與液壓油儲存?zhèn)}(8)和液壓倉(10)相通，液壓倉(10)內放置由彈簧和金屬-橡膠塊構成的液壓拉伸塊(12)，液壓拉伸塊(12)與液壓倉(10)壁面之間用密封圈(11)進行密封；加熱部件(19)的外圍設有鋼化玻璃防護罩(14)，加熱部件(19)的內部設有加熱部件基座(17)，沿加熱部件基座(17)上呈圓周狀均勻放置6?12根碳纖維紅外線發(fā)射管(16)，在每根碳纖維紅外線發(fā)射管(16)后放置拋物線反射板(23)，加熱部件基座(17)與鋼化玻璃防護罩(14)之間的空隙做真空處理成為真空層(15);上端固定部件(20)、下端固定部件(18)和加熱部件(19)之間通過螺紋緊固。
【文檔編號】E21B43/24GK103742113SQ201410004258
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月6日 優(yōu)先權日:2014年1月6日
【發(fā)明者】婁毅, 楊世梁, 鄧鳶, 劉勇, 葉姜 申請人:貴州盤江煤層氣開發(fā)利用有限責任公司