[發明專利]低滲透含水煤儲層微波汽爆增透降吸方法

在審

• 申請號: 201710120205.7
• 申請日: 2017-03-02
• 公開（公告）號: CN106812512A
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 管偉明;溫穎遠;陳輝
• 申請（專利權）人: 新疆大學
• 主分類號: E21B43/24
• 分類號: E21B43/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及煤層氣抽采領域，尤其是涉及增加煤儲層滲透性，降低吸附性的開采技術。

背景技術

煤層氣作為清凈能源是我國能源組成的重要部分，但我國煤儲層普遍存在“三低一高”的特征（煤層氣壓力低、滲透率低、水力壓裂形成常規裂縫所占比例低、吸附能力高），制約了煤層氣的開發，因此，針對煤儲層開發煤層氣的關鍵技術是如何提高煤儲層的滲透率，降低其吸附能力。

為提高煤儲層滲透率，目前，最為常用的是水壓至裂法，然而，水資源的匱乏是我國產氣區的普遍特點，例如，新疆等西部生態脆弱區，大量的用水將嚴重破壞產氣地區生態環境；此外，水壓至裂法殘留在煤儲層系統內的水分極易造成水鎖問題，導致煤層氣運移通道堵塞，降低抽采效率。針對上述問題，還有爆破增裂、高壓氣體增裂等方法，即在煤儲層內通過施加外力達到破壞煤巖結構增加導氣通道的目的，但在施加外力的同時也有可能造成原有通道的壓縮變小，且只能單純的增透未能同時解決煤儲層吸附能力高的問題。

為了降低吸附能力，行業內主要采用原位電加熱和高壓水蒸氣加熱地層的方法，地層溫度的升高可增加煤層氣分子的熱動能，促使其擺脫煤儲層吸附轉變為游離態，增加產氣量。然而，常規電加熱的熱量是由加熱井處的煤巖體緩慢向深部傳遞，熱效率低，并且煤巖在這種緩變熱應力的作用下表現出更多的是其延展性，對裂隙的擴展、新生不利；向煤儲層注入高壓水蒸氣可以同時實現增透和降吸的目的，但水蒸氣的干度控制是行業內的難題，過低的干度會降低比容，使其經濟效益降低，并且冷凝的液態水進入煤儲層后同樣會帶來水鎖等問題。

針對上述問題，本發明提出以微波作為含水煤儲層的加熱熱源，通過大功率微波的輸入，促使煤儲層孔隙、裂隙中的水分快速蒸發形成汽爆，在水蒸氣由內向外的巨大壓力作用下，煤巖孔隙、裂隙將被拉裂貫通，達到增透目的；同時微波的熱效應還可提高地層溫度，達到降低煤儲層吸附能力的目的。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有的缺陷，提供一種增透效果明顯、熱效率高、系統簡單的低滲透含水煤儲層微波汽爆增透降吸方法。

為解決上述技術問題本發明提供以下技術方案：低滲透含水煤儲層微波汽爆增透降吸方法包括微波發生器、波導、功分器、端口、煤儲層、含水孔/裂隙。所述微波發生器在地面產生大功率微波，通過所述波導傳遞到井下所述功分器，再經布置在所述煤儲層內的所述端口向煤層發射微波，所述含水孔/裂隙內的水分受到所述端口發射的大功率微波輻照后會瞬間蒸發形成汽爆，在水蒸氣由內向外的巨大壓力作用下，所述含水孔/裂隙將擴張貫通，使得煤層氣運移通道更為順暢，達到增透的目的；同時所述煤儲層吸收所述端口發射的微波能后會快速升溫發熱，促使煤層氣分子熱運動加劇擺脫吸附轉為游離態，達到降低吸附增加產氣量的目的。

多個所述端口與所述波導連接，上下交錯水平布置在所述煤儲層中。

所述端口發射的微波頻率為2.45GHz或915MHz。

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：本發明系統簡單，充分利用微波加熱由內至外，瞬時升溫的特點，使煤巖孔/裂隙內的水分快速蒸發形成汽爆，在煤巖孔/裂隙內部產生巨大壓力，相比常規外部施壓，煤巖受到更多的拉應力，因此，更易擴展貫通，實現高效增透；此外，煤巖自身在常規加熱的緩變熱應力作用下易表現出其延展性，而微波加熱的突變熱應力作用下易表現出其彈性和脆性形變，更加有利于其產生開裂，使得煤層氣運移通道更為通暢；在降低吸附能力方面，微波加熱時煤巖是由內向外的自身發熱的體加熱模式，其效率遠高于常規的由外向內的熱傳導加熱模式；低滲透含水煤儲層微波汽爆增透方法系統簡單，充分利用了微波加熱的特點，可同時實現煤儲層增加滲透率和降低吸附能力的目的，有效提高煤層氣抽采效率。

附圖說明

圖1是本發明低滲透含水煤儲層微波汽爆增透降吸方法的原理圖。

圖2是本發明低滲透含水煤儲層微波汽爆增透降吸方法的系統布置圖。

圖中：1-煤儲層，2-含水孔/裂隙，3-微波發生器，4-波導，5-功分器，6-端口。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。

如圖1、圖2所示，低滲透含水煤儲層微波汽爆增透降吸方法，包括微波發生器（3）、波導（4）、功分器（5）、端口（6）、煤儲層（1）、含水孔/裂隙（2）。所述微波發生器（3）在地面產生大功率微波，通過波導（4）傳遞到所述井下功分器（5），再經布置在所述煤儲層（1）內的端口（6）向煤巖發射微波。