[发明专利]基于重复频率冲击波的地面抽采煤层气井改造方法

说明书

技术领域

本发明属于能源领域，特别是种改造煤层结构的方法，可用于地面抽采煤层气的直井、斜井和裸眼井，也可应用于矿井中水平抽排孔中的煤层改造。

背景技术

煤炭是世界上储量最多、分布最广的常规能源，在一次能源消费中所占比重为29％。我国的煤炭资源十分丰富，煤储量达1万亿吨以上，是世界最大的煤炭生产国和消费国。国内煤炭在能源生产和消费中的比例一直在70％以上，预计到2050年，仍占60％以上。

煤炭生产中的瓦斯(煤层气)灾害是我国煤矿伤亡、损失最大以及发生最频繁的重大恶性事故，严重威胁着矿井的安全生产。煤层气还是造成温室效应、破坏臭氧层等大气环境污染之源，其温室效应是等体积二氧化碳的20～24倍，对大气臭氧层的破坏能力是二氧化碳的7倍。

虽然煤层气是安全生产的罩门，但也是一种高热、洁净、方便的新型能源，其具有其它能源无法比拟的无污染、无油污等多种优点。2006年6月，国务院发布了“国务院办公厅关于加快煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用的若干意见”，明确提出了在高瓦斯矿区实施“先采气后采煤”和“采气采煤一体化”以及对煤层气和煤炭资源进行综合勘查评价的规定。

煤层气事业是国家积极扶持的事业，2010年全国规划的煤层气产量100亿m³，其中地面抽排50亿m³，坑道抽排50亿m³。坑道抽排已达到规划产量，由于煤层改造和气井增产措施的限制，地面抽排尚未达到规划产量。

由于80％的煤层气是以吸附状态赋存在煤层中，为了实现煤层气的工业开采和加快矿井中煤层气的抽排速度，需要对煤层进行改造。目前的煤层改造方法基本沿用了油层改造的传统工艺，以水力压裂为主要方法。这些传统的方法存在以下缺点：

首先，由于传统改造油气储层的方法都是或多或少向煤层注入异物，必然会造成对煤层的伤害；其次，因水力压裂的静压力可能使煤层被压实，导致煤层气井不产气；其三，水力压裂仅仅是以提高煤层渗流通道、扩大解吸面积为主，对提高煤层解吸能力、抑制煤层吸附能力没有作用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述传统方法的缺点，根据煤层与油气地层的性质和结构特点，提出一种基于重复频率冲击波的地面抽采煤层气井改造方法，以在不伤害煤层的情况下，提高煤层的渗流能力、解析能力和抑制煤层的再吸附能力，最终提高煤层气井的产量和产能。

实现本发明目的的技术方案是：采用水介质火花开关在煤层的水中进行重复频率高电压脉冲放电，通过液电效应在煤层的水中激起高强冲击波，通过射孔炮眼和套管重复多次作用于煤层，在煤层中创造新的裂缝，解除煤层的堵塞，从而提高煤层的解吸、渗流能力，抑制煤层的再吸附能力，其具体步骤包括如下：

(1)起出井下所有管柱；

(2)下通井规，以保证下井仪器通行无阻；

(3)向煤层气井中持续注入本井或邻井抽排出的地下水到井口高度；

(4)将高聚能大功率电脉冲装置的井下设备送到煤层的射孔段，将煤层射孔段分为若干个区段，每个区段为一个作业点；

(5)用电脉冲装置在每个作业点进行重复频率高压放电，对煤层的各个区段进行重复频率冲击波处理；

(6)对所有作业点处理完毕后，起出井下设备；

(7)按要求下生产管柱完井，投入排采。

上述地面抽采煤层气井改造方法，其中冲击波的峰值压力大于100Mpa，冲击波脉宽小于0.4ms。

上述地面抽采煤层气井改造方法，其中每个区段的距离为30cm～100cm。

上述的地面抽采煤层气井改造方法，其中冲击波的重复频率为0.05Hz-0.33Hz。

上述地面抽采煤层气井改造方法，其中作业点距煤层顶底板的距离大于50cm。

上所述的地面抽采煤层气井改造方法，其中各个区段进行重复频率冲击波处理的参数为50～200次。

本发明具有如下优点：

1)本发明所采用的电脉冲技术是纯物理方法，利用煤层所产的水作为能量转换和传递的介质，因此不伤害煤层；

2)本发明由于以冲击波作用于煤层，可以避免传统改造方法的静压作用于煤层时可能造成的压实作用。

3)本发明由于所采用的冲击波压力峰值远大于煤层的抗压强度，会在原生煤中造缝和构造煤留痕，产生沟通流体介质的通道，提高煤层的渗流能力。

4)本发明由于所采用的冲击波会在煤层中波阻抗相差较大的介质界面上产生较强的剪切力，剥离煤层孔隙、裂隙、渗流通道中附着在煤岩表面的杂物，起到解除煤层堵塞作用，提高煤层渗流能力。