CN107091076B - 页岩气的开采方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种页岩气的开采方法及***，页岩气的开采方法包括钻取竖井、安装开采装置和页岩气采取；页岩气的开采***包括延伸到页岩层的竖井以及管路连接的供气***、控制***、采气***，开采***还包括设置在竖井中的通气管道，通气管道的一端分别与供气***、控制***、采气***连接，通气管道的另一端设置有开口，通气管道通过该开口与页岩层连接。本发明结构简单，操作方便，可以有效降低页岩气的开采成本，可通过控制氧气的供给量来控制燃烧程度与传播，相比于***方式开采页岩气更加安全。本发明燃烧的产物主要是二氧化碳和水，可埋于地下，也易于处理，对环境污染小。
Description
技术领域
本发明属于页岩气开采技术领域，具体涉及一种页岩气的开采方法及***。
背景技术
页岩气是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气，主要成分是甲烷等碳氢化合物，是一种清洁、高效的能源，它可以生成于有机成因的各种阶段，主体上以游离相态存在于裂缝、孔隙及其它储集空间，以吸附状态存在于干酪根、粘土颗粒及孔隙表面，极少量以溶解状态储存于干酪根、沥青质及石油中。
我国页岩气资源丰富，技术可采资源量为36万亿立方米，是常规天然气的1.6倍，有着巨大的商业价值。但是页岩气藏的储层一般呈低孔、低渗透率的物性特征，气流的阻力大，开采效率低以及开采难度较大。中国页岩层埋深大，一般在2000～3500米，这页岩层深度的增加无疑在我们本不成熟的技术上又增添了难度。
目前使用较多的是水力压裂技术来开采页岩气，该技术是使用大量掺有化学物质的压裂液灌入页岩层进行液压碎裂以释放页岩气，但是此项技术需要消耗大量的水资源，而且其中的化学物质会污染地下水，严重破坏环境。
另外，也有通过***方式来提高页岩层的渗透率与孔隙率，但是此方法存在较大的安全隐患。还有热力开采方式，但是需要消耗大量的热量，开采成本较高，而且开采效率并不高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种页岩气的开采方法及***，可以更安全、更经济、更高效地进行页岩气的开采。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是，一种页岩气的开采方法，所述方法包括：
钻取延伸到页岩层的竖井；
在所述竖井中设置通气管道，其中，所述通气管道的一端分别与供气***、控制***、采气***连接，所述通气管道的另一端设置有开口，所述开口与所述页岩层连接；
在所述开口处提供可燃物；
由所述供气***通过所述通气管道向所述页岩层内持续通入氧气；
将所述可燃物在氧气环境下点燃，以部分燃烧所述页岩层缝隙内的甲烷等游离态碳氢化合物，氧化所述页岩层表面的有机质，增大所述页岩层的孔隙和渗透率，提高页岩气的渗流量，同时，燃烧及氧化生成的气体使得所述页岩层压力增加，将吸附在所述页岩层表面的甲烷等气体解吸；
通过所述通气管道、采气***采集获得的页岩气。
此外，本发明还提出如下附属技术方案。
优选的，所述页岩气的开采方法进一步包括：在提供氧气时关闭所述采气***，在采集页岩气时关闭所述供气***。
优选的，所述通气管道为工字形。
优选的，所述通气管道为钢管，上半部分位于所述竖井外，下半部分位于所述竖井内。
优选的，所述供气***包括管路连接的供气装置和高压泵。
优选的，所述控制***包括管路连接的供气阀门、采气阀门、流量控制器和压力表。
优选的，所述采气***包括管路连接的抽气泵、气体分离器和集气装置。
本发明采用的另一个技术方案是，一种页岩气的开采***，所述开采***包括延伸到页岩层的竖井以及管路连接的供气***、控制***、采气***，所述开采***还包括设置在所述竖井中的通气管道，所述通气管道的一端分别与所述供气***、控制***、采气***连接，所述通气管道的另一端设置有开口，所述开口与所述页岩层连接。
优选的，所述通气管道为工字形钢管，所述通气管道的上半部分位于所述竖井外，下半部分位于所述竖井内。
优选的，所述供气***包括管路连接的供气装置和高压泵；所述控制***包括管路连接的供气阀门、采气阀门、流量控制器和压力表；所述采气***包括管路连接的抽气泵、气体分离器和集气装置。
相比于现有技术，本发明的优点在于：本发明在竖井内设置通气管道，一端与供气***、控制***、采气***连接，另一端通过设置的开口与页岩层连接，结构简单，操作方便，可以有效降低页岩气的开采成本，可通过控制氧气的供给量来控制燃烧程度与传播，相比于***方式开采页岩气更加安全。
本发明燃烧的产物主要是二氧化碳和水，可埋于地下，也易于处理，对环境污染小。
附图说明
图1是本发明的页岩气地下开采的结构简图。
其中，
1.供气装置 2.高压泵 3.流量控制器
4.供气阀门 5.通气管道 6.采气阀门
7.抽气泵 8.气体分离器 9.集气装置
10.竖井 11.页岩层 12.开口
13.其他岩层 14.压力表
具体实施方式
以下结合较佳实施例及其附图对本发明技术方案作进一步非限制性的详细说明。
如图1所示，通过其他岩层13选取合适的页岩层11，钻取一口竖井10至页岩层11。优选的，竖井10的截面为T形，当然也可以为其他形状。在竖井10的井壁上开一个或多个孔，用于连通页岩层11。
通气管道5设置在竖井10中。优选的，通气管道5采用耐高压钢管，截面呈“工”字形。当然，通气管道5也可以采用其他形状和材料，只要能实现本发明的页岩气开采目的形状和材料均可以。
通气管道5的上半部分位于竖井10外，通气管道5的上半部分分别连接供气***、采气***、控制***。如图1所示，供气***和采气***分别位于通气管道5的上半部分的左右两侧。
通气管道5的下半部分位于竖井10内。通气管道5的下半部分设置有开口12，该开口12与页岩层11相连通。该开口12可以设置为多个，与竖井10的井壁上的孔相对应。当然，通气管道5的下半部分也可以设置为圆盘状，相应的，开口12便为圆环形开口，而在竖井10的井壁上相应地开设圆环形的开口。安装后，通气管道5通过开口12与页岩层11连通。
在开口12处装有可提供可燃物的装置与点火装置。
如图1所示，供气***包括管路连接的供气装置1和高压泵2。供气装置1用于向页岩层11提供氧气，高压泵2用于驱动氧气进入页岩层11。
采气***包括管路连接的抽气泵7、气体分离器8和集气装置9。抽气泵7用于抽取页岩气，气体分离器8用于分离净化页岩气，集气装置9用于收集纯净的页岩气。
控制***包括管路连接的供气阀门4、采气阀门6、流量控制器3和压力表14。
本发明的工作原理如下。
如图1所示，依次完成管路连接各个设备。关闭采气阀门6，打开供气阀门4，供气装置1将氧气送入通气管道5，在高压泵2的增压作用下形成高压气流，并通过流量控制器3控制氧气的流量。
高压气流通过通气管道5被驱动至页岩层11，将位于页岩层11与通气管道5连接的开口12处的可燃物在氧气环境下点燃，以部分燃烧页岩层11的缝隙内的甲烷等游离态碳氢化合物，页岩层11表面的有机质同时被氧化，因而页岩层11的孔隙和渗透率增大，使得页岩气的渗流量增加。同时，燃烧及氧化生成的气体使得页岩层11的压力增加，将吸附在页岩层11表面的甲烷等气体解吸，从而获得更多的待开采页岩气。
在持续供氧适当时间后，关闭供气阀门4停止供氧，页岩层11内由于缺少氧气而停止燃烧。在闷井适当天数后，通过压力表14来测量通气管道5内的压力。当通气管道5内的压力大于1MPa时，打开采气阀门6，依靠抽气泵7通过通气管道5抽取页岩气，并通过气体分离器8分离净化，得到纯净的页岩气。由于页岩气被抽取，页岩层11内气压减小，当通过压力表14测得的压力小于0.1MPa时，关闭采气阀门6，之后，打开供气阀门4并开始供氧，形成循环采气。
本发明在竖井10内设置通气管道5，通气管道5一端与供气***、控制***、采气***连接，另一端通过开口12与页岩层11连接，结构简单，操作方便，可以有效降低页岩气的开采成本。
本发明可通过控制氧气的供给量来控制燃烧程度与传播，相比于***方式开采页岩气更加安全。本发明燃烧的产物主要是二氧化碳和水，可埋于地下也易于处理，对环境污染小。
需要指出的是，上述较佳实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种页岩气的开采方法，其特征在于，所述方法包括：
钻取延伸到页岩层（11）的竖井（10）；
在所述竖井（10）中设置通气管道（5），所述通气管道（5）为工字形,其中，所述通气管道（5）的一端分别与供气***、控制***、采气***连接，所述通气管道（5）的另一端设置有开口（12），所述开口（12）与所述页岩层（11）连接；
在所述开口（12）处提供可燃物；
由所述供气***通过所述通气管道（5）向所述页岩层（11）内持续通入氧气；
将所述可燃物在氧气环境下点燃，以部分燃烧所述页岩层（11）缝隙内的甲烷等游离态碳氢化合物，氧化所述页岩层（11）表面的有机质，增大所述页岩层（11）的孔隙和渗透率，提高页岩气的渗流量，同时，燃烧及氧化生成的气体使得所述页岩层（11）压力增加，将吸附在所述页岩层（11）表面的甲烷等气体解吸；
通过所述通气管道（5）、采气***采集获得的页岩气。
2.根据权利要求1所述的页岩气的开采方法，其特征在于：所述页岩气开采方法进一步包括在提供氧气时关闭所述采气***，在采集页岩气时关闭所述供气***。
3.根据权利要求1所述的页岩气的开采方法，其特征在于：所述通气管道（5）为钢管，上半部分位于所述竖井（10）外，下半部分位于所述竖井（10）内。
4.根据权利要求1所述的页岩气的开采方法，其特征在于：所述供气***包括管路连接的供气装置（1）和高压泵（2）。
5.根据权利要求1所述的页岩气的开采方法，其特征在于：所述控制***包括管路连接的供气阀门（4）、采气阀门（6）、流量控制器（3）和压力表（14）。
6.根据权利要求1所述的页岩气开采方法，其特征在于：所述采气***包括管路连接的抽气泵（7）、气体分离器（8）和集气装置（9）。
7.一种基于权利要求1至6任一页岩气的开采方法的开采***，所述开采***包括延伸到页岩层（11）的竖井（10）以及管路连接的供气***、控制***、采气***，其特征在于：所述开采***还包括设置在所述竖井（10）中的通气管道（5），所述通气管道（5）的一端分别与所述供气***、控制***、采气***连接，所述通气管道（5）的另一端设置有开口（12），所述开口（12）与所述页岩层（11）连接。
8.根据权利要求7所述的页岩气的开采***，其特征在于：所述通气管道（5）为工字形钢管，所述通气管道（5）的上半部分位于所述竖井（10）外，下半部分位于所述竖井（10）内。
9.根据权利要求7所述的页岩气的开采***，其特征在于：所述供气***包括管路连接的供气装置（1）和高压泵（2）；所述控制***包括管路连接的供气阀门（4）、采气阀门（6）、流量控制器（3）和压力表（14）；所述采气***包括管路连接的抽气泵（7）、气体分离器（8）和集气装置（9）。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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