一種煤層氣井下紅外增產設備的制作方法
【專利摘要】本發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。本發明能增加煤層氣的解吸量、提高產量，具有可靠、方便、節能、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:熱水發生器或者蒸汽發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、熱流體發生器功率較大，消耗較多的電量。

【發明內容】

[0009]本發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、節能無污染的煤層氣井下紅外增產設備。
[0010]本發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。
[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和液壓油儲存倉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與液壓油儲存倉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根碳纖維紅外線發射管16，在每根碳纖維紅外線發射管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開發氣量下限(單井1000m3/d)時，可以利用本紅外增產設備通過油管3下至目標作業層位5進行增產作業。
[0014]本發明的工作原理: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射管16開啟工作，當發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，促使吸附態的煤層氣快速解吸，變成游離態煤層氣。當煤層氣井開井生產后，這些游離態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、吸附態和溶解態等賦存形式，吸附態氣體的總解吸量直接關系到煤層氣井穩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化開發的進程。
[0015]本發明的有益效果是，具有可靠、方便、投資小、適用范圍廣等特點，本發明可以有效提高煤層溫度、促進吸附狀態的煤層氣快速解吸，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，本發明可以更快達到預定溫度，更快速提高吸附態甲烷的總解吸量，同時，不會造成井下壓力升高而對吸附態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，更為節能；設備維修成本低、維修難度較小；工作中對煤層實現無污染。本發明可用于直井、定向井、水平井以及多分支井，還適用于致密砂巖氣、頁巖氣等非常規天然氣領域。
[0016]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發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、液壓油儲存倉，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。
[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和液壓油儲存倉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與液壓油儲存倉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射管16，在每根碳纖維紅外線發射管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]本發明的工作過程是:煤層氣井單井產量低于工業開發氣量下限(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推動液壓油儲存倉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。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，碳纖維紅外發射管16開始工作，發射紅外線，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，碳纖維紅外發射管16自動停止工作。加熱作業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返回至液壓油儲存倉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，促使煤層氣井的產量大幅提高。
[0026]本發明構思新穎，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。
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)和液壓油儲存倉(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)與液壓油儲存倉(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根碳纖維紅外線發射管(16)，在每根碳纖維紅外線發射管(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 優先權日:2014年1月6日
【發明者】婁毅, 楊世梁, 鄧鳶, 劉勇, 葉姜 申請人:貴州盤江煤層氣開發利用有限責任公司