一种地面冷交换注入系统技术方案

本发明专利技术公开了一种地面冷交换注入系统，设置在地面上，所述地面冷交换注入系统包括：用于输送冷源的超低温冷源循环系统、冷交换装置、用于输送冷媒液的冷媒液循环系统、用于输送相变液和隔离液的改造液注入系统。本发明专利技术通过将超低温冷源循环系统中的超低温冷源与冷媒液循环系统中的冷媒液同时注入冷交换装置中进行冷交换，冷媒液吸收冷媒的冷量后流出冷交换装置再注入井内油管，可以实现在施工现场进行冷媒液的冷却，不用罐车大量运送和保温，节约了运送的时间和费用，降低了很大成本，而且，低温冷媒液的现产现用，完全能够直接供应上施工需求，且使冷媒液在下井之前都一直保持施工需要的温度，而不用担心运输当中的冷量损失。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及煤气开采设备领域，特别涉及一种地面冷交换注入系统。
技术介绍
在煤层气开采中，煤储层具有硬度低、易破碎、渗透率低等特点，所以需要对煤储层进行改造才能投产。目前国内一般采用低温压裂方式对煤储层进行改造，即，将低温介质输送至井底煤储层中，对其进行冷冲击并压迫煤储层使之产生裂隙，从而使吸附的煤层气有通道被开采出来。目前，一般先在专门的制备工厂制备低温介质，再通过罐车装载大量低温介质运送到井场，罐车连接到井场的泵车上之后，用泵车根据施工需要依次将低温介质大量注入井下，进行煤储层的压裂作业，单次利用之后，低温介质还是用罐车回收运走。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题：现有技术中的低温压裂煤储层的所需的低温介质每次都需要用罐车从别的地方运送过来，用完一次之后低温介质的温度达不到压裂要求，又要改用另一罐车的低温介质，已用完的低温介质用罐车运走回收，过程十分麻烦，单次压裂作业耗费很长时间，不但产生了大量运输费用，大大提高了生产成本，且加长了施工周期，降低了工作效率；另外，低温介质在运送过程中需要耗费一定的时间，会有一定的冷量损失，会影响对煤储层的压裂效果，降低了工作效率。
技术实现思路
为了解决现有技术中用罐车运送低温介质过程费时、耗费较高且损失冷量的问题，本专利技术实施例提供了一种地面冷交换注入系统。所述技术方案如下：一种地面冷交换注入系统，设置在地面上，所述地面冷交换注入系统包括：用于输送冷源的超低温冷源循环系统、冷交换装置、用于输送冷媒液的冷媒液循环系统、用于输送相变液和隔离液的改造液注入系统，所述超低温冷源循环系统与所述冷交换装置连接，所述冷媒液循环系统、所述冷交换装置与井口内的油管顺次连接，所述油管还与所述改造液注入系统连接，且所述油管外的套管与所述冷媒液循环系统连接；所述超低温冷源循环系统通过所述冷交换装置，将所述冷源的冷能传递至所述冷媒液循环系统输送来的所述冷媒液，获得冷能的所述冷媒液经所述油管进入煤储层，由所述改造液注入系统输送至所述煤储层的相变液接收所述冷能，并对所述煤储层进行相变改造，所述冷媒液从所述油管外的套管流入所述冷媒液循环系统。进一步地，所述冷交换装置包括：冷源通道和冷媒液通道，所述超低温冷源循环系统与所述冷源通道连接，所述冷媒液循环系统与所述冷媒液通道连接，所述冷源的冷能通过所述冷源通道传递至所述冷媒液通道中的冷媒液。进一步地，所述超低温冷源循环系统包括：顺次连接的冷源罐、第一计量注入设备、第一单流阀、冷源三通阀、蒸发器、第二计量注入设备、所述冷源通道、冷凝器和压缩机，所述压缩机还与所述冷源三通阀连接。进一步地，所述冷媒液循环系统包括顺次连接的第一冷媒液罐、第二单流阀、冷媒液三通阀、第三计量注入设备、所述冷媒液通道、第二冷媒液罐、第四计量注入设备和第三单流阀，所述第三单流阀与所述井口内的油管连接，所述冷媒液循环系统还包括连接的第四单流阀和冷媒液返排罐，所述第四单流阀还与所述油管外的套管连接，所述冷媒液返排罐还与所述冷媒液三通阀连接。进一步地，所述改造液注入系统包括顺次连接的隔离液罐、第五计量注入设备、第五单流阀和改造液三通阀，所述改造液三通阀还与所述井口内的油管连接，所述改造液注入系统还包括顺次连接的相变液罐、第六计量注入设备、第六单流阀，所述第六单流阀还与所述改造液三通阀连接。进一步地，所述地面冷交换注入系统还包括压力计和温度计，所述第一计量注入设备与所述第一单流阀之间、所述第二计量注入设备与所述冷源通道之间、所述压缩机与所述冷源三通阀之间、所述第三计量注入设备与所述冷媒液通道之间、所述第三单流阀与所述油管之间、所述第四单流阀与所述冷媒液返排罐之间、所述改造液三通阀与所述油管之间均设置有所述压力计和所述温度计；所述冷媒液通道与第二冷媒液罐之间设置有温度计。优选地，所述冷源采用液氮或液态CO2，所述冷媒液采用饱和盐水，所述相变液采用清水，所述隔离液采用煤油。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本专利技术通过将用于输送冷源的超低温冷源循环系统、冷交换装置、用于输送冷媒液的冷媒液循环系统和用于输送相变液和隔离液的改造液注入系统组合构成地面冷交换注入系统；冷媒液循环系统与超低温冷源循环系统通过冷交换装置进行换热循环，可以实现在施工现场进行冷媒液的冷却，节约了运送的时间和费用，降低了很大成本；而且，在进行热交换之后，超低温冷源还可以在超低温冷源循环系统中进行回收再冷却，实现反复利用，节约了成本和反复运送的过程，缩短了作业周期；另外，低温冷媒液的现产现用，完全能够直接供应上施工需求，使冷媒液在下井之前都一直保持施工需要的温度，而不用担心运输当中的冷量损失；再者，提供这样一种全新且全面的地面冷交换注入系统，不但可以实现对煤储层进行超低温相变改造，增加煤储层造缝，提高煤层气产量，而且，本专利技术也可以为其它多种不同的煤储层改造方法提供地面冷交换和注入的需求，非常符合实际需要。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的地面冷交换注入系统的总体结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的超低温冷源循环系统的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的冷媒液循环系统的结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的改造液注入系统的结构示意图；其中：1超低温冷源循环系统，2冷交换装置，3冷媒液循环系统，4改造液注入系统，5井口，6冷源罐，7第一计量注入设备，8第一单流阀，9冷源三通阀，10蒸发器，11第二计量注入设备，12冷凝器，13压缩机，14压力计，15温度计，16冷源通道，17冷媒液通道，18截流控制阀，19第一冷媒液罐，20第二单流阀，21冷媒液三通阀，22第三计量注入设备，23第二冷媒液罐，24第四计量注入设备，25第三单流阀，26第一井口油管闸门，27井口套管闸门，28第四单流阀，29冷媒液返排罐，30第二井口油管闸门，31隔离液罐，32第五计量注入设备，33第五单流阀，34改造液三通阀，35相变液罐，36第六计量注入设备，37第六单流阀。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地面冷交换注入系统，设置在地面上，其特征在于，所述地面冷交换注入系统包括：用于输送冷源的超低温冷源循环系统、冷交换装置、用于输送冷媒液的冷媒液循环系统、用于输送相变液和隔离液的改造液注入系统，所述超低温冷源循环系统与所述冷交换装置连接，所述冷媒液循环系统、所述冷交换装置与井口内的油管顺次连接，所述油管还与所述改造液注入系统连接，且所述油管外的套管与所述冷媒液循环系统连接；所述超低温冷源循环系统通过所述冷交换装置，将所述冷源的冷能传递至所述冷媒液循环系统输送来的所述冷媒液，获得冷能的所述冷媒液经所述油管进入煤储层，由所述改造液注入系统输送至所述煤储层的相变液接收所述冷能，并对所述煤储层进行相变改造，所述冷媒液从所述油管外的套管流入所述冷媒液循环系统。

【技术特征摘要】
1.一种地面冷交换注入系统，设置在地面上，其特征在于，所述地面冷交
换注入系统包括：用于输送冷源的超低温冷源循环系统、冷交换装置、用于输
送冷媒液的冷媒液循环系统、用于输送相变液和隔离液的改造液注入系统，所
述超低温冷源循环系统与所述冷交换装置连接，所述冷媒液循环系统、所述冷
交换装置与井口内的油管顺次连接，所述油管还与所述改造液注入系统连接，
且所述油管外的套管与所述冷媒液循环系统连接；
所述超低温冷源循环系统通过所述冷交换装置，将所述冷源的冷能传递至
所述冷媒液循环系统输送来的所述冷媒液，获得冷能的所述冷媒液经所述油管
进入煤储层，由所述改造液注入系统输送至所述煤储层的相变液接收所述冷能，
并对所述煤储层进行相变改造，所述冷媒液从所述油管外的套管流入所述冷媒
液循环系统。
2.根据权利要求1所述的地面冷交换注入系统，其特征在于，所述冷交换
装置包括：冷源通道和冷媒液通道，所述超低温冷源循环系统与所述冷源通道
连接，所述冷媒液循环系统与所述冷媒液通道连接，所述冷源的冷能通过所述
冷源通道传递至所述冷媒液通道中的冷媒液。
3.根据权利要求2所述的地面冷交换注入系统，其特征在于，所述超低温
冷源循环系统包括：顺次连接的冷源罐、第一计量注入设备、第一单流阀、冷
源三通阀、蒸发器、第二计量注入设备、所述冷源通道、冷凝器和压缩机，所
述压缩机还与所述冷源三通阀连接。
4.根据权利要求3所述的地面冷交换注入系统，其特征在于，所述冷媒液
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨勇，余东合，胡书宝，刘国华，车航，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11