[实用新型]一种微波辐照与水力压裂协同开采页岩气的装置

说明书

本实用新型公开了一种微波辐照与水力压裂协同开采页岩气的装置，由给水罐、压力泵、控制阀、加料口、液体输送管、井筒、射孔、微波发生器、波导管、微波天线、微波护管、抽气泵、气体加热器、页岩气收集罐组成，通过压力泵及液体输送管将水及支撑剂送入水平井筒，水平井筒两侧设有对称的射孔，压裂液通过射孔对页岩层进行压裂；将波导管及微波天线放入微波护管中，微波发生器连接波导管，将微波传至微波天线，从而对页岩进行微波辐照，提高页岩气产量；通过抽气泵抽取压裂过程中产生的页岩气，将页岩气收集汇入页岩气收集罐。微波辐照与水力压裂协同作用，大大提高了页岩气产量，强化了页岩气采收效果。

技术领域

本实用新型涉及一种微波辐照与水力压裂协同开采页岩气的装置，属于页岩水力压裂相关技术领域。

背景技术

煤炭和石油等传统化石能源是维持社会和经济发展的重要战略资源。伴随着煤炭和石油的大规模使用，环境污染和气候变化问题频发，进而对地球生态系统的平衡和人类社会的可持续发展造成严重威胁。因此，为了缓解和最终解决生态环境恶化和全球气候变暖的问题，亟需在全球范围内推广使用清洁能源。因此，页岩气有望在一次能源消费结构中占据主导地位。

页岩气是赋存于暗色泥页岩层或高碳泥页岩层中的天然气，它可以生成于有机成因的各个阶段，天然气一部分以游离相态(大约50％)存在于页岩层裂缝、页岩层孔隙及其它储集空间，另一部分以吸附状态(大约50％)存在于干酪根、粘土颗粒及粘土孔隙表面。页岩气是宝贵的资源、优质的能源和化工原料，可作为常规天然气的接替能源或补充能源。由于页岩气藏基岩非常致密，渗透率很低，90％以上的页岩气井需要采取压裂等增产措施。所以，岩层水力压裂技术对页岩气的开采显得尤为重要。

水力压裂是指向井内泵入高压液体，高压液体产生的井内高压压裂岩石，在页岩气储层内压裂出一条或多条裂缝，从而为页岩气的渗流提供更多通道的技术。但是这种方法存在页岩气开采不彻底，水资源消耗量大等问题。

发明内容

本实用新型是针对上述问题，提出的一种微波辐照与水力压裂协同开采页岩气的装置，解决页岩气解析速度慢和渗透率差所引起的页岩气开采率低的问题。

为实现上述功能，本实用新型采用的技术方案如下：

一种微波辐照与水力压裂协同开采页岩气的装置，其特征在于：由给水罐、压力泵、控制阀、加料口、液体输送管、井筒、射孔、微波发生器、波导管、微波天线、微波护管、抽气泵、气体加热器、页岩气收集罐组成，通过压力泵及液体输送管将水及支撑剂送入水平井筒，水平井筒两侧设有对称的射孔，压裂液通过射孔对页岩层进行压裂；将波导管及微波天线放入微波护管中，微波发生器连接波导管，将微波传至微波天线，从而对页岩进行微波辐照，提高页岩气产量；通过抽气泵抽取压裂过程中产生的页岩气，将页岩气收集汇入页岩气收集罐。

优选的，所述的液体输送管分为第一液体输送管和第二液体输送管，第一液体输送管和第二液体输送管之间通过固接、栓接或其他连接方式密封连接。

优选的，所述的微波护管为聚四氟乙烯材质管。

本实用新型一种微波辐照与水力压裂协同开采页岩气的装置的工作步骤：首先打开压力泵及第一控制阀,通过加料口加入支撑剂，与水混合形成压裂液，沿着第一液体输送管进入水平井筒，随着压裂液逐渐充满第一液体输送管，第一液体输送管内压力逐渐变大，压裂液经过第二液体输送管及射孔进入页岩层进行压裂；一段时间后，关闭压力泵及第一控制阀，打开电源，启动微波发生器，微波通过波导管传至微波天线对页岩层进行辐照，由于水具有较大的介电常数，因此水能够吸收微波，使得压裂后的页岩层迅速升温，从而加快页岩气的解析速度，同时，页岩层迅速升温产生的热应力使得之前水力压裂产生的裂缝进一步扩展，进而形成复杂的裂隙网络，提高了页岩气渗透率；随后打开第二控制阀，通过抽气泵抽取压裂过程中产生的页岩气，由于水力压裂及微波辐照过程中会有少数水分残余在液体输送管中，因此抽取页岩气后先经过气体加热器将页岩气中残余的水分烘干，再汇入页岩气收集罐。