一種煤層氣井下紅外增產(chǎn)設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于煤層氣井下熱力增產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種煤層氣井下紅外增產(chǎn)設(shè)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(jī)，其特征是，紅外加熱裝置放置在井下的油管內(nèi)，通過耐高溫電纜連接地面控制主機(jī)，當(dāng)紅外加熱裝置下入煤層氣井中目標(biāo)作用煤層時(shí)，地面控制主機(jī)給出信號控制紅外加熱裝置進(jìn)行增產(chǎn)作業(yè)。本實(shí)用新型能增加煤層氣的解吸量、提高產(chǎn)量，具有可靠、方便、節(jié)能、投資小、適用范圍廣等特點(diǎn)。
【專利說明】一種煤層氣井下紅外增產(chǎn)設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于煤層氣井下熱力增產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種煤層氣井下紅外增 產(chǎn)設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[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(chǎn)資源。煤層氣燃燒具有熱值高、污染低的特 點(diǎn)，為近二十年來的新興清潔能源，具備強(qiáng)大的開發(fā)價(jià)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(jī)質(zhì)含量等與常規(guī)天然氣儲層不同的特點(diǎn)，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(chǎn)期和遞減期的產(chǎn)量決定于吸附氣 的解吸量。大量的實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明，對煤層氣井采用熱力增產(chǎn)技術(shù)可以提高吸附氣的 解吸量，從而達(dá)到煤層氣井提高產(chǎn)能的目的。
[0003] 現(xiàn)有的煤層氣井熱力增產(chǎn)技術(shù)中采用的是注入熱流體的方式，通過熱流體驅(qū)替設(shè) 備向煤層氣井注入熱流體，對煤層加熱升溫，達(dá)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(shè)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(qū)替煤層氣朝生產(chǎn)井方向 前進(jìn)；在注入井注入熱水或過熱蒸汽的同時(shí)，從生產(chǎn)井開采煤層氣。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)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(chǎn)量。但利用熱流 體發(fā)生設(shè)備注入的增產(chǎn)技術(shù)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(shè)備簡單，但需要在地面熱流體發(fā)生器中生成熱流 體，再經(jīng)過油管或套管注入煤層達(dá)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(shè)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(nèi)容】

[0009] 本實(shí)用新型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(chǎn)效果 明顯、節(jié)能無污染的煤層氣井下紅外增產(chǎn)設(shè)備。
[0010] 本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種煤層氣井下紅外增產(chǎn)設(shè) 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(jī)6,其特征在于，紅外 加熱裝置4放置在井下的油管3內(nèi)，通過耐高溫電纜1連接地面控制主機(jī)6,當(dāng)紅外加熱裝 置4下入煤層氣井中目標(biāo)作用煤層5時(shí)，地面控制主機(jī)6給出信號控制紅外加熱裝置4進(jìn) 行增產(chǎn)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(yīng)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1與地面控制主機(jī)6連接，加熱及固定控制器22外表面嵌有溫 度感應(yīng)器21，加熱及固定控制器22內(nèi)部設(shè)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(nèi)設(shè)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(nèi)放置由彈簧和金屬-橡膠塊構(gòu)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(jìn)行密封；加熱部件19的外圍 設(shè)有鋼化玻璃防護(hù)罩14,加熱部件19的內(nèi)部設(shè)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(hù)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(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選型。
[0013] 所述的油管3與套管2之間構(gòu)成的環(huán)形空間處設(shè)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(dāng)煤層氣井產(chǎn)量低于工業(yè)開發(fā)氣量下限(單井l〇〇〇m 3/d)時(shí)，可 以利用本紅外增產(chǎn)設(shè)備通過油管3下至目標(biāo)作業(yè)層位5進(jìn)行增產(chǎn)作業(yè)。
[0014] 本實(shí)用新型的工作原理：紅外加熱裝置4下入井底后，地面控制主機(jī)6通過耐高溫 電纜1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(biāo) 作用煤層5的油管3內(nèi)，并且碳纖維紅外線發(fā)射管16開啟工作，當(dāng)發(fā)射出的紅外線遇到管 壁、巖體、水等直接吸收性強(qiáng)的物體時(shí)，物體吸收紅外線，分子內(nèi)能增大、溫度升高；由于工 作時(shí)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(nèi)所處的空間構(gòu)成一 個(gè)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(biāo)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(dāng)煤層氣 井開井生產(chǎn)后，這些游離態(tài)煤層氣產(chǎn)出將使煤層氣儲層和井底產(chǎn)生一定的壓差，又進(jìn)一步 促進(jìn)吸附氣的解吸。利用紅外增產(chǎn)設(shè)備對煤層氣井實(shí)施多次周期性紅外加熱增產(chǎn)作業(yè)后， 可以大幅度提高煤層氣井產(chǎn)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(guān)系到煤層氣井穩(wěn)產(chǎn)期和遞減期的產(chǎn)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(jìn)程。
[0015] 本實(shí)用新型的有益效果是，具有可靠、方便、投資小、適用范圍廣等特點(diǎn)，本實(shí)用新 型可以有效提高煤層溫度、促進(jìn)吸附狀態(tài)的煤層氣快速解吸，達(dá)到煤層氣井熱力增產(chǎn)的效 果。與現(xiàn)有的熱流體注入技術(shù)相比，本實(shí)用新型可以更快達(dá)到預(yù)定溫度，更快速提高吸附 態(tài)甲烷的總解吸量，同時(shí)，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(shè)備的抽采負(fù)荷；最大功率為32kw，更為節(jié)能；設(shè)備維修成本低、維修難度較 ?。还ぷ髦袑γ簩訉?shí)現(xiàn)無污染。本實(shí)用新型可用于直井、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(lǐng)域。
[0016] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1是本實(shí)用新型一種煤層氣井下紅外增產(chǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖2是本實(shí)用新型一種煤層氣井下紅外增產(chǎn)設(shè)備的紅外加熱裝置的結(jié)構(gòu)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(biāo)作用煤層，6、地面控制主 機(jī)，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(hù)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(yīng)器，22、加熱及固定控制 器，23、拋物面反射板。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 參見圖1?圖4,本實(shí)用新型提出的一種煤層氣井下紅外增產(chǎn)設(shè)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(jī)6,其特征在于，紅外加熱裝置4放置 在井下的油管3內(nèi)，通過耐高溫電纜1連接地面控制主機(jī)6,當(dāng)紅外加熱裝置4下入煤層氣 井中目標(biāo)作用煤層5時(shí)，地面控制主機(jī)6給出信號控制紅外加熱裝置4進(jìn)行增產(chǎn)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(yīng)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1與地面控制主機(jī)6連接，加熱及固定控制器22外表面嵌有溫 度感應(yīng)器21，加熱及固定控制器22內(nèi)部設(shè)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(nèi)設(shè)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(nèi)放置由彈簧和金屬-橡膠塊構(gòu)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(jìn)行密封；加熱部件19的外圍 設(shè)有鋼化玻璃防護(hù)罩14,加熱部件19的內(nèi)部設(shè)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(hù)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] 本實(shí)用新型的工作過程是：煤層氣井單井產(chǎn)量低于工業(yè)開發(fā)氣量下限(單井 1000m3/d)時(shí)，對煤層氣井關(guān)井，將紅外加熱裝置4通過耐高溫電纜1連接地面控制主機(jī)6 之后經(jīng)過油管3下入至目標(biāo)作用煤層5。地面控制主機(jī)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(dòng)液壓油儲存?zhèn)}8內(nèi)的液壓油通過液壓油通道9至液壓倉10內(nèi)，液 壓倉10內(nèi)的液壓油推動(dòng)液壓拉伸塊12至油管3管壁上卡穩(wěn)。當(dāng)固定工作完畢之后，地面 控制主機(jī)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(jīng)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(gòu)成的空間進(jìn)行加熱升溫，由于熱傳導(dǎo)作用熱量將傳播至目標(biāo)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(nèi)設(shè)置過熱自動(dòng)停止程 序，當(dāng)加熱溫度超過150°C時(shí)，碳纖維紅外發(fā)射管16自動(dòng)停止工作。加熱作業(yè)24小時(shí)后，以 煤層氣井為圓心半徑20米范圍內(nèi)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(jī)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(jìn)，利用壓力差將液壓倉10內(nèi)的液壓油通過液壓 油通道9返回至液壓油儲存?zhèn)}8內(nèi)，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1可將其提升回地面，完成一次增產(chǎn)作業(yè)施工。在煤 層氣井經(jīng)過一定的產(chǎn)量衰減后，可以再次利用井下紅外線增產(chǎn)設(shè)備對煤層氣井進(jìn)行增產(chǎn)作 業(yè)，促使煤層氣井的廣量大幅提1?。
[0026] 本實(shí)用新型構(gòu)思新穎，且實(shí)際投入生產(chǎn)時(shí)，具有較大的工程應(yīng)用價(jià)值。按照本實(shí)用 新型的構(gòu)思，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以推導(dǎo)出多種技術(shù)實(shí)施方案，但是每種技術(shù)實(shí)施方案都在 本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種煤層氣井下紅外增產(chǎn)設(shè)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(jī)（6)，其特征在于，紅外加熱裝置（4)放置在井下的油管（3)內(nèi)，通 過耐高溫電纜（1)連接地面控制主機(jī)（6)，當(dāng)紅外加熱裝置（4)下入煤層氣井中目標(biāo)作用煤 層（5)時(shí)，地面控制主機(jī)（6)給出信號控制紅外加熱裝置（4)進(jìn)行增產(chǎn)作業(yè)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤層氣井下紅外增產(chǎn)設(shè)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(yīng)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（1)與地面控制主機(jī)（6)連接，加熱及固定控制器（22)外表面嵌有溫度感應(yīng)器 (21)，加熱及固定控制器（22)內(nèi)部設(shè)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(nèi)設(shè)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(nèi)放置由彈簧和金屬-橡膠塊 構(gòu)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(jìn)行密封； 加熱部件（19)的外圍設(shè)有鋼化玻璃防護(hù)罩（14)，加熱部件（19)的內(nèi)部設(shè)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(hù)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】E21B43/24GK203867536SQ201420004811
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年1月6日 優(yōu)先權(quán)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(zé)任公司