[发明专利]一种煤储层相变改造用冷媒液的冷交换装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤层气开采领域，特别涉及一种煤储层冷媒液井下冷交换装置 及方法。

背景技术

水力压裂是一种使地层产生裂缝，然后裂缝延伸到煤层或岩层的技术。这 些裂缝提高地层的导流能力。当高压水泵的注入速度大于地层的吸收速度时， 产生的巨大压力就会使地层破裂。用压裂支撑剂填充并支撑这些裂缝，当压裂 液回流，支撑剂会停留在这些空隙中形成一个通道，这样油气就可以在井中流 动。

通过研究发现，采用低温相变改造方式对煤储层进行改造，即将低温冷媒 液输送至井底煤储层中，在不破坏煤储层为前提下，扩大煤储层裂隙，使吸附 的煤层气有通道被开采出来，低温压裂方式压裂效果较好；而目前，一般是利 用常温压裂液直接注入井底煤储层进行压裂，常温压裂液的注入设备并不能够 对低温冷媒液进行制备及输送。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

常温压裂液的注入设备并不能够对低温冷媒液进行制备及输送，现有技术 缺乏低温冷媒液的制备及输送装置。

发明内容

为了解决现有技术缺乏低温冷媒液的制备及输送装置的问题，本发明实施 例提供了一种煤储层相变改造用冷媒液的冷交换装置及方法。所述技术方案如 下：

一方面，提供了一种煤储层相变改造用冷媒液的冷交换装置，所述煤储层 相变改造用冷媒液的冷交换装置包括：从上到下顺次连接的上法兰、第一油管 头、第二油管头、套管法兰、套管，所述套管法兰与地面平齐，所述套管位于 煤层气井内部，所述第一油管头内密封连接有内层油管悬挂器，所述内层油管 悬挂器下端连接内油管，所述第二油管头内密封连接有外层油管悬挂器，所述 外层油管悬挂器下端连接外油管，所述内油管、所述外油管均向下伸至所述套 管中，且所述内油管位于所述外油管中，所述内油管下端开口，所述外油管下 端密封连接丝堵，煤储层位于所述丝堵上方；

所述第一油管头与所述第二油管头之间设置有第一连通管，所述内油管与 所述外油管之间的空间与所述第一连通管连通，所述第二油管头与所述套管法 兰之间设置有第二连通管，所述外油管与所述套管之间的环空与所述第二连通 管连通。

进一步地，所述煤储层相变改造用冷媒液的冷交换装置还包括套管阀门， 所述第一连通管、所述第二连通管上均设置有所述套管阀门。

更进一步地，所述煤储层相变改造用冷媒液的冷交换装置还包括电子压力 计，所述电子压力机设置在所述丝堵下方。

另一方面，提供了一种煤储层相变改造用冷媒液的冷交换方法，所述方法 包括：

安装所述煤储层相变改造用冷媒液的冷交换装置，使套管位于煤层气井内 部；

将外油管与套管之间的环空注满常温的冷媒液；

通过内层油管悬挂器向内油管连续注入冷源，所述冷源沿所述内油管、所 述外油管流动，且通过第一连通管流出回收；

向所述环空继续连续注入常温的冷媒液，所述冷媒液与所述冷源进行冷交 换，冷交换之后的所述冷媒液注入煤储层。

作为优选，所述冷媒液为氯化钙溶液或煤油，所述冷源为氮气或煤油。

作为优选，所述冷源注入内油管时的温度为-50～-70℃，流量为 160-250m³/min，所述冷媒液注入环空时的流量为100～200L/min。

作为优选，冷交换之后的所述冷媒液注入煤储层时的温度为-25～-40℃。

作为优选，所述煤储层位于丝堵上方3-5米。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明提供的煤储层相变改造用冷媒液的冷交换装置及方法，通过将外油 管与套管之间的环空注满常温的冷媒液，通过内层油管悬挂器向内油管连续注 入冷源，冷源沿内油管内壁向下流动，流至内油管与外油管之间的空间，并沿 外油管内部向上流动，最终通过第一连通管流出回收，继续向环空连续注入常 温的冷媒液，冷媒液与冷源通过外油管的管壁互相进行冷交换，冷交换之后的 冷媒液温度降低，直至到达需要的温度，并沿套管流动并直接注入煤层气井中 的煤储层；通过对常温冷媒液进行冷交换，实现实际需要的低温冷媒液在井下 直接制备及输送，本发明提供的煤储层相变改造用冷媒液的冷交换装置结构简 单，运用灵活，本发明提供的煤储层相变改造用冷媒液的冷交换方法，操作简 单，工作效率较高。

附图说明