[發(fā)明專利]一種新型壓裂化學(xué)支撐開采煤層氣方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201710411713.0 | 申請日： | 2017-06-05 |
| 公開（公告）號： | CN107035350B | 公開（公告）日： | 2019-03-26 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 劉劍;梁衛(wèi)國;李子文;高亞斌;廉浩杰;姜玉龍 | 申請（專利權(quán)）人： | 太原理工大學(xué) |
| 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(dá)專利代理有限公司 14101 | 代理人： | 盧茂春 |
| 地址： | 030024 山西*** | 國省代碼： | 山西;14 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 壓裂 煤層 煤層氣 壓裂液 支撐劑 置換 地下礦產(chǎn)資源 化學(xué)反應(yīng) 煤層氣資源 頁巖氣開采 分段壓裂 煤層瓦斯 生產(chǎn)效率 溫室氣體 粘土粉末 超臨界 過飽和 頁巖層 支撐 鈣質(zhì) 燜井 捕捉 儲存 地下 | ||
一種新型壓裂化學(xué)支撐開采煤層氣方法，屬于地下礦產(chǎn)資源開采領(lǐng)域，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(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在壓裂縫隙內(nèi)部生成具有高抗壓強(qiáng)度的鈣質(zhì)結(jié)核支撐劑，解決了現(xiàn)有支撐劑難以進(jìn)入壓裂縫隙的難題；利用超臨界CO2置換驅(qū)替煤層CH4的特性，燜井，讓煤層中CH4被充分置換驅(qū)替后，再進(jìn)行開采；這些措施既極大地提高了煤層氣資源的生產(chǎn)效率，又實(shí)現(xiàn)了溫室氣體CO2的捕捉儲存。本發(fā)明適用于地下不同深度、不同厚度的煤層瓦斯或頁巖氣開采利用，尤其適用于厚度較大的煤層或頁巖層。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種集壓裂和化學(xué)支撐的開采煤層氣方法，尤其是一種適用于增產(chǎn)煤層氣抽采與頁巖氣開采的新型壓裂化學(xué)支撐方法。
背景技術(shù)
煤層瓦斯抽采是解決煤礦瓦斯問題最直接有效的方法。鑒于煤層滲透率低，煤層瓦斯抽采主要方式為：先進(jìn)行壓裂，同步配以支撐劑支撐壓裂縫，然后利用游梁式抽氣機(jī)將煤層瓦斯抽取至地面收集利用。近些年來，有科研人員發(fā)現(xiàn)，CO2（尤其是超臨界CO2）對煤層CH4具有明顯的驅(qū)替效果，能大幅提高煤層氣產(chǎn)量。但也有研究表明，壓裂效果會嚴(yán)重影響CO2與煤層的接觸，進(jìn)而影響煤層氣的驅(qū)替增產(chǎn)。盡管各式各樣的壓裂方法層出不群，在一定程度上改善了壓裂效果，但由于支撐劑絕大部分聚集在壓裂井底部，難以進(jìn)入到煤體裂縫深處，沒有起到支撐作用，導(dǎo)致壓裂壓力撤掉后，大部分裂縫在地應(yīng)力作用下重新閉合，這在很大程度上減少了煤層氣逸出的通道，削弱了抽采與置換驅(qū)替效果，造成我國絕大多數(shù)煤層氣壓裂單井穩(wěn)定日氣產(chǎn)量水平很低，甚至不足300m3/d。由此可見，如何使支撐劑進(jìn)入煤層裂縫深處，起到應(yīng)有的支撐作用，是提高煤層氣增產(chǎn)效果的核心與關(guān)鍵。為了改變這一現(xiàn)狀，特意提出了本發(fā)明一種新型壓裂化學(xué)支撐方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一種新型壓裂化學(xué)支撐方法的目的在于，克服上述現(xiàn)有技術(shù)中支撐劑無法進(jìn)入煤體裂縫深部的缺點(diǎn)和不足，公開一種能夠使支撐劑深入煤體裂縫深部的方法，增大煤體滲透率，實(shí)現(xiàn)煤層瓦斯的高效開采。
本發(fā)明一種新型壓裂化學(xué)支撐方法，其特征在于：在地下煤層厚度范圍內(nèi)采用群井液壓致裂技術(shù)對煤層進(jìn)行分段壓裂連通，為保持壓裂縫隙的張開度與滲透性，首先于分段壓裂連通過程中，在壓裂液（高溫過飽和氫氧化鈣水溶液）中按10%質(zhì)量比例加入粘土粉末，然后通過注氣管向壓裂縫隙中注入CO2氣體，充分反應(yīng)，生成以粘土粉末為晶核的CaCO3結(jié)晶，并作為支撐劑支撐裂縫；待整個煤層分段壓裂連通全部完成后，注入超臨界CO2，燜井一段試件，使得煤層氣（CH4）被充分置換驅(qū)替，并經(jīng)游梁式抽氣機(jī)抽取至地面收集利用。
其具體實(shí)施的步驟為：
（1）在選定煤層氣開采區(qū)域地面進(jìn)行鉆井布置，井組（一般含4-5口井）呈帶心等邊三角形或田字形布置；
（2）在選定井眼位置，從地面實(shí)施鉆孔至目標(biāo)煤層下部位置，井底一般據(jù)煤層底部5-8m；
（3）利用高溫溶解度增大原理，于高溫（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10%質(zhì)量比例的300目-500目粘土粉末，充分?jǐn)嚢瑁?/p>
（4）在井組全部鉆井完成后，對目標(biāo)煤層沿厚度方向自下而上分段實(shí)施壓裂，分段高度一般為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(biāo)煤層高壓注入壓裂液，進(jìn)行壓裂連通；
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