一种利用注入二氧化碳封存过程提升页岩气采收率的装置

本发明涉及页岩气采收，具体是一种利用注入二氧化碳封存过程提升页岩气采收率的装置。

背景技术：

1、页岩气是一种宝贵的非常规天然气资源，在全球范围内有着广泛的分布。然而，由于其储层具有低渗透率和低孔隙度等特点，开采难度较大。传统的水力压裂技术虽然可以实现页岩气的开采，但采收率较低，通常只有5％至15％。因此，如何提高页岩气的采收率一直是行业内亟待解决的问题。

2、二氧化碳驱替技术作为一种新型的非常规天然气开采技术，利用二氧化碳的物理和化学性质来提高页岩气的采收率。同时，这一技术还可以将二氧化碳永久地封存起来，从而减少温室气体的排放。然而，在利用二氧化碳驱替的过程中，仍存在一些问题。例如，在长距离输送二氧化碳过程中，二氧化碳的温度难以调控，容易产生温度损失，这不利于采收率的提升。

3、因此，有必要研发一种利用注入二氧化碳封存过程提升页岩气采收率的装置。这种装置应该能够有效地解决二氧化碳温度调控问题，提高采收率，并促进二氧化碳的永久封存。

技术实现思路

1、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用注入二氧化碳封存过程提升页岩气采收率的装置，包括：

2、内管，其下入至井体中，且顶部与超临界二氧化碳注入设备相连；

3、扩展管，其连通于所述内管的底部，且所述扩展管的周向上开设有通孔，以便所述超临界二氧化碳的排出；

4、构设于所述扩展管外部的第一封堵环、第二封堵环，所述第一封堵环、第二封堵环、扩展管以及井体之间能够构成分层注入空间，所述通孔位于所述分层注入空间中；

5、外管，其间隔套设于所述内管的外部，且与所述扩展管固接，且所述外管的周向上开设有抽采孔，以便抽采页岩气；以及

6、温度提升机构，其设置于所述扩展管中，用于提升所述扩展管中超临界二氧化碳的温度。

7、进一步，作为优选，所述温度提升机构包括设置于所述扩展管的内壁上的定子以及转动设置于所述定子中的转子，所述转子与定子之间存在间隙，以便所述超临界二氧化碳穿过其中并驱动所述转子转动，进而实现摩擦升温。

8、进一步，作为优选，所述温度提升机构还包括自动控温机构，所述自动控温机构包括：

9、外环体，其固定嵌入于所述扩展管的内壁上，且所述外环体的内表面为楔环面，所述楔环面被构设为：使得所述外环体的内径自上而下逐步减小；

10、多个呈圆周间隔分布的楔块，其具有楔弧面和竖直弧面，其中，所述楔弧面配合于所述楔环面；

11、与所述楔块相接触的调整块，所述调整块中嵌入有伸缩缸，所述伸缩缸的输出端接触于所述楔块的竖直弧面，所述伸缩缸由外部液压控制器控制逐步伸长；以及

12、摩擦转环，其转动设置于所述外环体中，所述摩擦转环的外表面与调整块的内表面摩擦接触，所述摩擦转环采用杆体与转子相连；

13、初始状态下，所述调整块与所述摩擦转环之间存在第一接触力。

14、进一步，作为优选，初始状态下，所述楔块的上表面与外环体的上表面齐平；

15、所述扩展管的内壁上还固定有顶环，所述顶环位于所述外环体的上方，所述顶环与楔块之间固定有第二弹簧，所述扩展管的内壁上还固定有底环，所述底环位于所述外环体的下方，所述底环与楔块之间固定有第一弹簧；

16、通过所述第一弹簧和第二弹簧能够使得所述楔块保持初始状态。

17、进一步，作为优选，所述第一弹簧与底环之间还设置有自涨缩件，所述自涨缩件能够随温度升高而轴向伸长，随温度降低而轴向缩短。

18、进一步，作为优选，所述外环体的内壁上设置有位于所述楔块两侧的限位块，用于限制所述楔块，使其仅能够竖向移动和径向移动，所述限位块还开设有径向槽，所述调整块上固定有对应于径向槽的凸起，所述凸起滑动设置于所述径向槽中。

19、进一步，作为优选，所述摩擦转环为耐磨导热材质；

20、所述摩擦转环的外周侧开设有环槽，所述外环体上固定有用于扶稳所述环槽的支撑块。

21、进一步，作为优选，所述内管中设置有流量计，用于检测所述超临界二氧化碳的流量，并反馈至控制器，所述控制器能够根据所述超临界二氧化碳的流量控制所述液压控制器，进而调节所述伸缩缸伸长的状态，并使得所述调整块与所述摩擦转环之间始终保持第一接触力。

22、进一步，作为优选，所述外管的外周侧设置有第三封堵环和第四封堵环，所述第三封堵环、第四封堵环、外管以及井体之间能够构成分层抽采空间，所述抽采孔位于所述分层抽采空间中。

23、进一步，作为优选，所述扩展管的内径大于内管的内径，所述外管的外径与所述扩展管的外径相同。

24、与现有技术相比，本发明提供了一种利用注入二氧化碳封存过程提升页岩气采收率的装置，具备以下有益效果：

25、本发明实施例中，扩展管中设置有温度提升机构，该机构接近于通孔位置，以便在向页岩中注入超临界二氧化碳时调节超临界二氧化碳的状态，从而保证其注入效果；

26、其中，温度提升机构用于提升扩展管中超临界二氧化碳的温度，从而提高二氧化碳和页岩之间形成的温差诱导产生的热应力。这种热应力有助于在注入二氧化碳封存过程中提升页岩气的采收率。

27、此外，自动控温机构能够实现较为自动化的温度调控，使得超临界二氧化碳处于一个较为合理的温度区间。这种自动化的温度调控有助于确保超临界二氧化碳在注入过程中的稳定性和有效性，进一步提高了页岩气的采收率。

技术特征：

1.一种利用注入二氧化碳封存过程提升页岩气采收率的装置，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的一种利用注入二氧化碳封存过程提升页岩气采收率的装置，其特征在于：所述温度提升机构包括设置于所述扩展管(5)的内壁上的定子(7)以及转动设置于所述定子(7)中的转子(6)，所述转子(6)与定子(7)之间存在间隙，以便所述超临界二氧化碳穿过其中并驱动所述转子(6)转动，进而实现摩擦升温。

3.根据权利要求2所述的一种利用注入二氧化碳封存过程提升页岩气采收率的装置，其特征在于：所述温度提升机构还包括自动控温机构(8)，所述自动控温机构(8)包括：

4.根据权利要求3所述的一种利用注入二氧化碳封存过程提升页岩气采收率的装置，其特征在于：初始状态下，所述楔块(82)的上表面与外环体(81)的上表面齐平；

5.根据权利要求4所述的一种利用注入二氧化碳封存过程提升页岩气采收率的装置，其特征在于：所述第一弹簧(89)与底环(88)之间还设置有自涨缩件(812)，所述自涨缩件(812)能够随温度升高而轴向伸长，随温度降低而轴向缩短。

6.根据权利要求3所述的一种利用注入二氧化碳封存过程提升页岩气采收率的装置，其特征在于：所述外环体(81)的内壁上设置有位于所述楔块(82)两侧的限位块(813)，用于限制所述楔块(82)，使其仅能够竖向移动和径向移动，所述限位块(813)还开设有径向槽，所述调整块(83)上固定有对应于径向槽的凸起，所述凸起滑动设置于所述径向槽中。

7.根据权利要求3所述的一种利用注入二氧化碳封存过程提升页岩气采收率的装置，其特征在于：所述摩擦转环(85)为耐磨导热材质；

8.根据权利要求3所述的一种利用注入二氧化碳封存过程提升页岩气采收率的装置，其特征在于：所述内管(4)中设置有流量计，用于检测所述超临界二氧化碳的流量，并反馈至控制器，所述控制器能够根据所述超临界二氧化碳的流量控制所述液压控制器，进而调节所述伸缩缸(84)伸长的状态，并使得所述调整块(83)与所述摩擦转环(85)之间始终保持第一接触力。

9.根据权利要求1所述的一种利用注入二氧化碳封存过程提升页岩气采收率的装置，其特征在于：所述外管(13)的外周侧设置有第三封堵环(11)和第四封堵环(12)，所述第三封堵环(11)、第四封堵环(12)、外管(13)以及井体(1)之间能够构成分层抽采空间，所述抽采孔位于所述分层抽采空间中。

10.根据权利要求1所述的一种利用注入二氧化碳封存过程提升页岩气采收率的装置，其特征在于：所述扩展管(5)的内径大于内管(4)的内径，所述外管(13)的外径与所述扩展管(5)的外径相同。

技术总结本发明公开了一种利用注入二氧化碳封存过程提升页岩气采收率的装置，包括：内管，其下入至井体中，且顶部与超临界二氧化碳注入设备相连；扩展管，其连通于所述内管的底部，且所述扩展管的周向上开设有通孔，以便所述超临界二氧化碳的排出；构设于所述扩展管外部的第一封堵环、第二封堵环，所述第一封堵环、第二封堵环、扩展管以及井体之间能够构成分层注入空间，所述通孔位于所述分层注入空间中；外管，其间隔套设于所述内管的外部，且与所述扩展管固接，且所述外管的周向上开设有抽采孔，以便抽采页岩气；以及温度提升机构，其设置于所述扩展管中，用于提升所述扩展管中超临界二氧化碳的温度。技术研发人员：黄赛鹏,甘泉,许露露,陈孝君,贺健雄,张心雨受保护的技术使用者：重庆大学技术研发日：技术公布日：2024/7/15