[发明专利]煤层气热采新工艺

说明书

技术领域

本发明属于煤层气开采工艺技术领域，特别涉及通过加热煤层提高煤层气产量的工艺方法，这是一种全新的煤层气开采工艺，能够有效地提高煤层气的开采率。

背景技术

我国煤层气的资源比较丰富，而煤层气的利用率还比较低，煤层气的开采工艺及增产工艺比较落后。目前煤层气的开采方式主要有：地面垂直井开采、地面采动区开采、井下瓦斯抽放及废弃矿井煤层气抽放。地面垂直井开采是在地面打钻井进入尚未进行开采活动的煤层，通过排水降压使煤层中的吸附气解吸出来，由井筒流到地面。这种开采方式产气量大，资源回收率高、机动性强、可形成规模效益。它要求有厚度较大的煤层或煤层群，煤储层的渗透性要较好，以及较有利的地形条件。地面采动区开采(GOB WELL)是从地面打钻孔进入煤矿采动区上方，利用自然压差或瓦斯泵抽取聚集和残留在受采动影响区的岩石、未开采煤层之中以及采空区内的煤层气，地面采动区井初期产量较大，但单井服务年限较短，一般为1～2年。采动区井严格受采煤活动的控制，并要求在主采煤层之上赋存多个煤层，以保证有足够的气源。井下瓦斯抽放是从煤矿井下采掘巷道中打钻孔，在地面通过瓦斯泵造成负压来抽取煤层中的气体。这种方式在煤炭系统称为矿井瓦斯抽放。矿井瓦斯抽放产量小，资源回收利用率低，井下作业难度较大，并受制于煤矿采掘生产的进度，但其适用条件比较广泛，它多以矿井安全生产为目的，并兼及煤层气资源的回收利用。废弃矿井煤层气(CMM—COAL MINE METHANE)是近几年才发展起来的一种新的煤层气开发方式，是从已报废的(停采)煤矿井中抽取残留、聚集在地下岩层和煤层中的煤层气并加以利用，由于该方式无需施工新钻井，也不用进行储层强化改造措施，故所需费用低廉，而且抽放是在煤矿停产之后进行，不会与煤矿生产发生矛盾。

煤层气增产的工艺技术主要有煤层气水力压裂增产技术和注气增产法。煤层气水力压裂增产技术是煤层气开采最常用的增产措施。但是由于我国含煤地层一般都经历了成煤后的强烈构造运动，煤层的原始结构往往遭到很大破坏，塑性大大增强，导致水力压裂时，往往既不能进一步扩展原有的裂隙和割理，也不能产生新的较长的水力裂缝，而主要是在煤层发生塑性变形，总的来看，效果并不理想。因此，对煤层水力压裂裂缝展布规律的认识对于提高压裂效果至关重要。注气增产法是美国AMOCO公司开发的一项提高煤层气产量的新方法。该方法被认为是一种具有发展前途的新措施，受到各方面的广泛关注。注气增产法是将N₂、CO₂或烟道气注入煤层，降低甲烷在煤层中的分压，有利于甲烷从煤体中置换解吸出来，提高单井产量和采收率。该工艺可以有效提高煤层气的生产潜力，而且还可以利用该工艺开发深部低渗透性煤层中的煤层气，因为注入CO₂有助于维持孔隙压力，可以较好地保护深部煤层中的割理和其它孔隙的开启程度。为探索CO₂提高煤层气采收率技术，中联煤层气公司在加拿大专家的协作下，进行了单井注入、单井产出的注CO₂采气试验。试验选在山西沁水盆地南部枣园井组的TL—003井作为试验井，经注入、关井(使CO₂充分置换CH₄)、排采和气体组分监测，实现了单井注入/产出试验，取得了预期成果。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的煤层气增产工艺技术方法。

实验研究结果表明，煤层温度每升高1℃，煤吸附瓦斯的能力降低约为8％，其原因是温度升高时，瓦斯活性增大，难于被煤体吸附，同时已被吸附的瓦斯分子易于获得动能，从煤体表面脱逸出来。同时当煤层温度达到一定程度时，煤将发生热解反应，煤的热解是煤中有机质受热分解生成挥发性气体(CH₄、H₂、CO等)产物的过程。因此，适当提高煤层温度，能显著提高煤层气的产量。

本发明是以如下技术方案实现的：

在煤层气生产井1或气化井5、11的下部放炽热的焦碳，并压入气化剂，将孔底煤层点燃，通过局部煤层燃烧所释放的热量，加热其邻近的煤层，提高煤层的解析能力、渗透系数和渗透压力，从而提高煤层气产率。

气化剂可为任意煤层开采用气化气体，优选：空气、富氧或纯氧-水蒸汽。

本发明可采用三种方法实现，即单井加热煤层气开采工艺、垂直井组盲孔加热煤层气开采工艺和水平定向井分层气化加热煤层气开采工艺。

1.单井加热煤层气抽放工艺