[發明專利]一種超臨界CO2提高煤層滲透性的方法

在審

• 申請號: 201710174354.1
• 申請日: 2017-03-22
• 公開（公告）號: CN106869877A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 吳迪;劉雪瑩;孫可明;辛利偉;丁鑫
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: E21B43/16
• 分類號: E21B43/16;E21B43/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司21109
• 代理人: 李運萍

技術領域

本發明涉及煤層氣增采技術領域范疇，尤其涉及一種超臨界CO₂提高煤層滲透性的方法。

背景技術

我國煤層氣資源豐富，煤層氣賦存條件復雜，高瓦斯煤層和突出礦井煤層普遍為低滲透煤層。目前，主要采用鉆孔抽采、水壓致裂抽采、水力割縫抽采和注水驅氣等方法提高煤層氣的采收率，但效果不理想。并且隨著煤層開采深度增加，地應力、煤層氣孔隙壓力和地溫增加，煤層透氣性降低，也造成煤層氣采收率較低。利用CO₂強化儲存煤層氣回采方法(ECBM)可以顯著提高采收率，但降低煤層滲透性，并且容易誘發煤與CO₂突出事故。

當煤層埋藏深度超過800m，煤層的原巖溫度和壓力使CO₂達到超臨界狀態，超臨界CO₂黏度與氣態CO₂相近，密度與液態CO₂相近，具有零表面張力、高擴散系數等特點。煤層注入超臨界CO₂可以有效驅替煤層CH₄、提高煤層氣采收率，還可以改善煤層結構、提高煤層滲透性。為了詳細研究超臨界CO₂提高煤層滲透性規律，需要對原有方法進行革新。

發明內容

本發明一種超臨界CO₂提高煤層滲透性的方法的目的在于，提供一種可以提高煤層滲透性的方法，不僅可以提高煤層氣采收率，還可以有效改變煤層結構、提高煤層滲透性。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：

一種超臨界CO₂提高煤層滲透性的方法，所采用的裝置為一種超臨界CO₂提高煤層滲透性的裝置，該裝置包括注氣系統21、增壓裝置22、壓力釜7、溫度控制系統23、三軸滲流裝置9、加載系統24、集氣系統25、抽真空系統26和數據采集系統27；所述注氣系統21由N₂瓶1和液態CO₂瓶2組成，所述N₂瓶1通過六通閥6與壓力釜7一端相連，所述液態CO₂瓶2通過增壓裝置22與壓力釜7連接，壓力釜7另一端通過閥門8與三軸滲流裝置9注入端連接，三軸滲流裝置9出氣端通過六通閥15分別與加載系統24集氣系統25和抽真空系統26連接；所述壓力釜7與三軸滲流裝置9均位于溫度控制系統23中；數據采集系統27與六通閥6或六通閥15連接；增壓裝置22由增壓泵3和空氣壓縮機4構成；溫度控制系統23包括水浴箱5；加載系統24由手動壓力泵11和穩壓器10構成；抽真空系統26包括真空泵14；集氣系統25由取氣裝置12和流量計13組成；數據采集系統27包括數據采集儀16、17；該方法的具體操作步驟為：

(1)制備煤試件，利用煤巖切割機沿煤層層理方向鉆取煤試件，將煤試件放入至裝置系統中；

(2)檢查裝置氣密性，調節外置溫控器將水浴箱5加熱至試驗最高溫度，利用手動壓力泵11交替施加軸壓和圍壓至試驗最大值；利用增壓裝置22對CO₂增壓注入壓力釜7，CO₂達到超臨界狀態；穩定1小時后檢查試驗系統，若數據采集系統27中壓力無變化表明試驗系統氣密性良好；

(3)開啟抽真空系統26，將系統抽真空；

(4)預熱試驗裝置并開啟注氣系統21，打開增壓裝置22，控制增壓泵3液態CO₂加壓再通入壓力釜7內，經過水浴加熱，CO₂達到超臨界狀態；

(5)當超臨界CO₂壓力值至預定值，關閉注氣系統21，打開閥門8，充分吸附24小時，通過數據采集系統27記錄壓力釜7內初始壓力和吸附飽和時壓力值；

(6)關閉閥門8，打開與三軸滲流裝置相連的六通閥15，釋放游離氣體；

(7)開啟加載系統24，利用手動壓力泵11對煤樣交替施加軸壓和圍壓至預定值，關閉加載系統24；開啟注氣系統21，通入一定壓力N₂，N₂壓力值低于圍壓，待氣體流速穩定后，打開取氣裝置12，再利用流量計13測取流量，測量三次求平均值。

所述試驗系統流體注入壓力范圍為0.1MPa-20MPa，加載系統24提供最大體積應力為45MPa，溫度控制系統23提供溫度范圍為20℃-60℃。

本發明一種超臨界CO₂提高煤層滲透性的方法的有效益處：