[發明專利]一種冰楔調壓的煤層氣開采方法和裝置

有效

• 申請號: 201710136191.8
• 申請日: 2017-03-09
• 公開（公告）號: CN106869891B
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 楊世梁
• 申請（專利權）人: 楊世梁
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21B43/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于煤層氣開采技術領域，涉及一種冰楔調壓的煤層氣開采方法和裝置，利用煤層和頂底板巖層的不同地質特性和吸水特性，將清水在一定時間內注入目的煤層后，利用制冷系統將目的煤層中注入的水冷卻成冰，由于水變成冰后體積發生膨脹，在裂縫影響范圍內沖頂目的煤層的頂底板，使頂底板發生彈性變形，從而在作業井目的煤層形成冰楔，改變目的煤層應力分布，制造微裂縫網絡，促進運移?降壓?解吸的動態耦合過程，實現煤層氣的靈活可控、經濟環保的開采方式。本發明方法和裝置開采煤層氣靈活、低污染、低反排；整個裝置可重復使用，成本相對低廉，且適用于直井、定向井或水平井；可根據實際地質情況和開采需要，實現規?；木S開發模式。

技術領域

本發明屬于煤層氣開采技術領域，具體涉及一種冰楔調壓的煤層氣開采方法和裝置。

背景技術

煤層氣是指賦存在煤層中的非常規天然氣，其以甲烷為主要組分，屬于煤的伴生型礦產資源。煤層氣燃燒具有熱值高、污染低的特點，是優質的新興清潔能源。煤層氣由于儲層具備自生自儲、低孔隙度低滲透率、高有機質含量等與常規天然氣儲層不同的特點，氣體的賦存形式也相對不同，煤層氣的賦存形式以吸附氣和游離氣為主。

現有煤層氣開采技術中，一般采用水力壓裂的方法，在地面鉆探煤層氣井后，在井內設置油管和套管，在目的層位進行水力壓裂作業，構造人工裂縫網絡，提高煤層滲透率，為煤層氣的運移提供通道。壓裂結束后，開始排水采氣作業，通過油管將地層中的水排出，通過油套環空采氣。

煤層氣賦存方式是吸附氣和游離氣并存，儲層滲透性和孔隙度都較低，通過水力壓裂施工造縫之后，游離氣通過裂縫構成的流動通道流入井筒后采出，煤層中壓力逐漸降低，解吸氣逐步解吸并繼續通過流動通道進入井筒后采出，維持煤層氣井持續產氣?，F有的基于壓裂技術的煤層氣開采方法，在采氣一段時間后，采氣井產量會急劇遞減，產量穩定期短、總產量低，最終難以達到經濟開發的效果,其中主要原因表現在以下幾方面：首先由于水力壓裂作業將大量的壓裂液壓入到煤層中，而壓裂液主要成分為水和支撐劑，高壓水起破碎造縫作用，支撐劑起支撐微裂縫的作用。但是由于煤巖當中含有一定的泥質成分遇水會發生膨脹作用，因此容易重新封堵裂縫網絡，影響煤層氣的流動過程。另一方面，水進入微孔隙后，由于“水鎖效應”封堵孔喉結構，進一步的影響到了解吸氣的解吸過程，因此依靠傳統的水力壓裂技術進行煤層氣開采方法較難獲得很高的產氣量和總采收率。此外，水力壓裂投資大，壓裂過程會浪費大量水，壓裂液反排如不能及時妥善的處理還會對環境造成影響。

發明內容

本發明的目的是克服上述不足，提供一種冰楔調壓的煤層氣開采方法和裝置，以解決現有煤層氣開采技術產量穩定期短、總產量低、投資大和環保性差等問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種冰楔調壓的煤層氣開采方法，具體步驟如下：

一、為實現注水冷卻作業和采氣作業，從地面設計位置向目的煤層13的指定位置鉆探一口煤層氣井作為作業井8，在作業井8的設計距離內周邊鉆探一口或多口煤層氣井作為采氣井9；

二、在作業井8和采氣井9內分別下入套管1，在目的煤層13處使用篩管2完井；

三、在作業井8和采氣井9內分別下入油管3，將封隔裝置4分別下入至作業井8中的目的煤層13的頂板14和底板15位置處進行封隔，在井口安裝作業系統5，其中，作業管線5t通過井口裝置6連接油管3，出口管線5u通過井口裝置6連接油套環形空間；

四、打開作業系統5中的高壓注水管線閥門5c，利用高壓注水泵5a將高壓清水泵入作業井8的目的煤層13實施注水作業，直至水壓、注入時間和注水量達到設計值，形成一定體積的煤水飽和體，構造人工微裂縫網絡；