[發明專利]一種新型壓裂化學支撐開采煤層氣方法

有效

• 申請號: 201710411713.0
• 申請日: 2017-06-05
• 公開（公告）號: CN107035350B
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 劉劍;梁衛國;李子文;高亞斌;廉浩杰;姜玉龍
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21B43/267;E21B43/30;E21B43/16
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 盧茂春

1.一種新型壓裂化學支撐開采煤層氣方法，其特征在于：以過飽和Ca(OH)₂水溶液為壓裂液，壓裂液中加入300目-500目粘土粉末，沿煤層厚度方向的分段壓裂，再向壓裂通道注入高壓CO₂，利用CO₂和Ca(OH)₂發生化學反應，在壓裂縫隙內部生成具有高抗壓強度的鈣質結核支撐劑，利用超臨界CO₂置換驅替煤層CH₄的特性，燜井，讓煤層中CH₄被充分置換驅替后，再進行開采；具體實施步驟為：

（1）在選定煤層氣開采區域地面進行鉆井布置，井組呈帶心等邊三角形或田字形布置；

在選定井眼位置，從地面實施鉆孔至目標煤層下部位置，井底距離煤層底部5-8m；

（2）利用高溫溶解度增大原理，于100℃條件下配制過飽和氫氧化鈣水溶液作為壓裂液，并向壓裂液中注入質量比例為10%的300目-500目粘土粉末，充分攪拌；

（3）在井組全部鉆井完成后，對目標煤層沿厚度方向自下而上分段實施壓裂，分段高度為3-5m；每一分段壓裂時，以帶心等邊三角形或田字形井組的中心井為壓裂井，其余井為周圍井，向目標煤層高壓注入壓裂液，進行壓裂連通；

（4）待目標煤層全部分段壓裂連通后，不泄壓，同樣以中心井為注入井，向壓裂通道中注入高壓CO₂，注入完畢后，恒壓7d；在實現二次壓裂的同時，CO₂與壓裂液中Ca(OH)₂發生化學反應生成難溶物CaCO₃，CaCO₃以粘土粉末為晶核迅速沉淀結晶，最終形成具有高抗壓強度的鈣質結核支撐劑；

（5）在壓裂與化學支撐完成后，泄壓排水，封閉周圍井，根據探明煤層氣儲量，按照體積比CH₄：CO₂=1：10；向中心井中注入超臨界CO₂，燜井至少6個月，用以置換驅替煤層中CH₄；

（7）封閉中心井，以周圍井為生產井，利用游梁式抽氣機將目標煤層中被置換驅替出來的煤層氣抽取至地面收集利用。

2.按照權利要求1所述的一種新型壓裂化學支撐開采煤層氣方法，其特征在于：所述步驟（4）中，對目標煤層沿厚度方向，以厚3-5m為區間，將煤層分成若干段，進行分段壓裂，實現每一分段內的獨立壓裂連通。

3.按照權利要求1所述的一種新型壓裂化學支撐開采煤層氣方法，其特征在于：所述步驟（5）中，向壓裂通道中注入高壓CO₂的量以注入氫氧化鈣量計算。

4.按照權利要求1所述的一種新型壓裂化學支撐開采煤層氣方法，其特征在于：在壓裂和化學支撐完成后，注入根據探明煤層氣儲量，按照體積比CH₄：CO₂=1：10；向中心井中注入超臨界CO₂，燜井至少6個月，用以充分置換驅替煤層中CH₄；之后，封閉中心井，以周圍井為生產井，經游梁式抽氣機將置換驅替出來的CH₄抽取至地面收集利用。