一種提高頁巖氣井采收率的方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及頁巖氣采集技術領域，具體指一種提高頁巖氣井采收率的方法及系統。
【背景技術】
[0002]頁巖氣是指賦存于富有機質泥巖及其夾層中，以吸附或游離狀態為主要存在方式的非常規天然氣，成分以甲烷為主。近幾年來，美國頁巖氣勘探開發技術突破，產量快速增長，實現其“天然氣革命”，對國際天然氣市場及世界能源格局產生重大影響，極大的改寫了世界能源格局。
[0003]中國許多盆地發育有多套煤系及暗色泥、頁巖地層，互層分布大套的致密砂巖存在根源氣/頁巖氣發育的有利條件，不同規模的天然氣發現，但目前尚未在大面積區域內實現天然氣勘探的進一步突破。資料顯示，中國南方海相頁巖地層可能是頁巖氣的主要富集地區。除此外，松遼、鄂爾多斯、吐哈、準噶爾等陸相沉積盆地的頁巖地層也有頁巖氣富集的基礎和條件。重慶綦江、萬盛、南川、武隆、彭水、酉陽、秀山和巫溪等區縣市頁巖氣資源最有利的成礦區帶，因此被確定為首批實施地勘勘察工作目標區。
[0004]頁巖巖石具有結構致密、堅硬、超低滲透率等特性，因而頁巖氣開發非常困難。目前美國開發頁巖氣井成熟的技術方案為水平井分段壓裂。采用水平井分段壓裂開發頁巖氣還存在如下不足:
1、耗水量巨大，壓裂一口井一般要一萬方水以上，從而使其應用受限，比如我國南方地區多山地、丘陵，供水十分困難，則不能應用該方法。
[0005]2、壓裂液對地下水污染較嚴重，且不符合目前環保要求。
[0006]3、水平井分段壓裂在水壓裂時，每段只產生幾條裂縫，產氣的效率較低。
【發明內容】
[0007]針對現有技術存在的上述問題，本發明的第一個目的是提供一種耗能少，污染小，且能有效提高頁巖氣井采收率的方法。
[0008]本發明的第二個目的是提供一種實現前述提高頁巖氣井采收率方法的系統。
[0009]為實現上述第一個目的，本發明采用如下技術方案:一種提高頁巖氣井采收率的方法，包括如下步驟:
Si:總管線鋪設，在頁巖層中打水平井，然后在水平井和為打水平井而形成的豎井內布置管線；
S2:將高壓0)2通入總管線中位于水平井內的管線中，高壓空氣爆震，形成一系列的高壓空氣脈動震動，擊穿中空管壁和水平井壁，在頁巖層內形成初縫；然后將液態CO2通過管線壓入頁巖層的初縫位置，再對頁巖層初縫位置的巖石進行加熱，使液態CO2相變迅速汽化，產生一系列的高壓空氣脈沖震動，對頁巖層內的初縫進行再次開裂；
S3:總管線中位于水平井內的管線通過多個分割器分為多段，各段管線對應的頁巖層段采用步驟S2中的方法分段造縫。
[0010]作為優化，從地表打入多個加熱井，且加熱井與所述頁巖層開裂部分相對，加熱井用于對頁巖層的巖石和通入頁巖層初縫位置的液態0)2進行加熱，使液態CO2迅速汽化。
[0011]為實現上述第二個目的，本發明采用如下技術方案:一種實現上述提高頁巖氣井采收率方法的系統，包括造縫系統和加熱系統；
所述造縫系統包括位于地表上的空氣壓縮機、高壓貯氣瓶、儲存液態高壓0)2的儲罐、第一 0)2檢測器和造縫控制單元，還包括位于地表下的高壓氣槍和裂縫監測器；
所示儲罐的液態高壓CO2輸出口與液態CO2輸送管線連通，所示液態CO2輸送管線靠近儲罐的部分設有控制儲罐輸出的電子閥；
所述空氣壓縮機的壓縮氣體出口與高壓貯氣瓶的氣體入口連通，高壓貯氣瓶的高壓氣體出口與氣態CO2輸送管線連接；液態CO 2輸送管線與氣態CO2輸送管線分別與總管線位于地表上的一端連通，所述高壓氣槍與總管線中位于水平井內的管線一端連通；所述裂縫監測器的檢測端設置在頁巖層，裂縫監測器的數據輸出端與造縫控制單元的裂縫信號接收端連接，第一 0)2檢測器的汽化信號輸出端與造縫控制單元的汽化信號輸入端連接，所述造縫控制單元的氣態CO2控制信號輸出端與空氣壓縮機的控制信號輸入端連接，造縫控制單元的液態CO2控制信號輸出端與控制信號輸入端與控制控制儲罐輸出的電子閥連接；
所述加熱系統包括加熱井、CO2貯氣瓶、溫度控制單元、進氣管線、出氣管線、氣體預熱機、溫度檢測器、加熱棒和第二 CO2檢測器；
所述加熱井內設有套管，所述進氣管線和出氣管線設置在套管內，進氣管線的一端與CO2IG氣瓶的出氣口連通，出氣管線的底部與頁巖層連通；
所述加熱棒設置在進氣管線內，加熱棒與氣體預熱機連接；
所述第二 0)2檢測器的檢測端設置在水平井中的管線內，第二 CO 2檢測器的汽化信號輸出端與溫度控制單元的汽化信號輸入端連接，溫度檢測器的檢測端設置在進氣管線內，溫度檢測器的溫度信號輸出端與溫度控制單元的溫度信號輸入端連接，溫度控制單元的第一溫控信號輸出端與氣體預熱機的溫控信號輸入端連接。
[0012]作為優化，所述儲存液態高壓CO2的儲罐上設有常壓保護裝置和常溫保護裝置。
[0013]作為優化，所述進氣管線位于套管外的部分上還設有氣體預熱器，溫度控制單元的第二溫控信號輸出端與氣體預熱器的溫控信號輸入端連接。
[0014]作為優化，所述系統還包括增壓泵和第一冷卻器，所述增壓泵和第一冷卻器自上而下依次設置在總管線位于地表上的部分。
[0015]作為優化，所述還包括頁巖氣回收管線，所述頁巖氣回收管線的一端與總管線位于地表上端部連通。
[0016]作為優化，所述還包括第二冷卻泵和液態分離器，所述第二冷卻泵和液態分離器自下而上依次設置在頁巖氣回收管線上。
[0017]作為優化，所述頁巖氣回收管線、液態0)2輸送管線和氣態CO2輸送管線通過四通閥分別與總管線位于地表上端部連通。
[0018]相對于現有技術，本發明具有如下優點:
1、本發明提供的提高頁巖氣井采收率的方法采用0)2空氣爆震對水平井進行初步造縫，然后將液態0)2壓入頁巖層的初縫位置，最后再對頁巖層初縫位置的巖石加熱，使頁巖層初縫位置內的液態0)2達到CO 2臨界溫度，從而迅速汽化產生一系列的高壓空氣脈沖震動，作用在頁巖層的巖石上，脈沖震動在頁巖中迭加在巖石內部，產生壓漲條件，使得巖石內部初縫末端繼續向頁巖層內部發展，從而提高頁巖氣井采收率。
[0019]2、另外，從地表打入的加熱井將巖石加熱后，不僅能降低頁巖氣在巖石的吸附率，還能提尚巖石的開裂能力，從而進一步提尚頁巖氣井米收率。
[0020]3、本發明提供的提高頁巖氣井采收率的方法主要是通過CO/變相進行造縫，相比現有的通過高壓水來造縫，不但對地下水的污染小，更環保，而且應用不受水源限制，應用更廣泛，更重要的是，該方法的對頁巖層的造縫效果更好。
[0021]4、本發明提供的系統具有如下有益效果是:該發明的系統是由兩套組成獨立系統組成，克服了地形地貌復雜多樣的因素，能夠在任意環境下簡單可靠、高效地、高抽采率的實施頁巖層采收，特別是低滲透的頁巖層，并且系統操作簡單，方便工作人員操作和維修；本發明系統的核心是給液態CO2加熱到臨界溫度致使其相變欲裂頁巖層，它解決了目前水力壓裂法目前廣泛爭議的環境污染問題，同時普通的水力壓裂法在注入水力介質的時候容易堵塞管線，但是超臨界0)2兼具氣體具有低粘度和易擴散、液體的高密度和易溶解的特性，能夠有效的解決管線堵塞問題。此外目前頁巖層分布主要是在西南地區，西南地區缺水，故在開采頁巖氣時選擇水力壓裂成本較高。因此，綜上，本發明系統具有易管理、節能以及較高的經濟價值、又有較高的綜合社會效益。
【附圖說明】
[0022]圖1是實現提高頁巖氣井采收率方法的系統的結構示意圖。
[0023]圖2為造縫系統原理圖。
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