[发明专利]一种冰楔调压的煤层气开采方法和装置

权利要求书

1.一种冰楔调压的煤层气开采方法，其特征是，

一、为实现注水冷却作业和采气作业，从地面设计位置向目的煤层(13)的指定位置钻探一口煤层气井作为作业井(8)，在作业井(8)的设计距离内周边钻探一口或多口煤层气井作为采气井(9)；

二、在作业井(8)和采气井(9)内分别下入套管(1)，在目的煤层(13)处使用筛管(2)完井；

三、在作业井(8)和采气井(9)内分别下入油管(3)，将封隔装置(4)分别下入至作业井(8)中的目的煤层(13)的顶板(14)和底板(15)位置处进行封隔，在井口安装作业系统(5)，其中，作业管线(5t)通过井口装置(6)连接油管(3)，出口管线(5u)通过井口装置(6)连接油套环形空间；

四、打开作业系统(5)中的高压注水管线阀门(5c)，利用高压注水泵(5a)将高压清水泵入作业井(8)的目的煤层(13)实施注水作业，直至水压、注入时间和注水量达到设计值，形成一定体积的煤水饱和体，构造人工微裂缝网络；

五、注水作业完成后，关闭高压注水管线阀门(5c)，将顶板(14)处的封隔装置(4)解封，并使其下滑到目的煤层(13)的筛管(2)处进行筛孔封堵，打开压缩空气注入管线阀门(5h)和排液出口管线阀门(5r)，利用空压机(5f)向油管(3)内注入压缩空气，将作业井(8)井筒中剩余的水通过油套环形空间排至井口，由排液出口管线(5q)排出，直到井筒剩余水排完后关闭压缩空气注入管线阀门(5h)和排液出口管线阀门(5r)；

六、打开冷剂注入管线阀门(5k)和冷剂回收管线阀门(5o)，利用制冷装置(5i)将冷剂送至作业井(8)目的煤层(13)处进行制冷，使目的煤层(13)的温度逐步降低，这样，注入目的煤层(13)中的水逐步从液态变为固态，体积膨胀，从而冲顶目的煤层(13)的顶板(14)和底板(15)，在作业井(8)的目的煤层(13)中形成冰楔，从而使冰楔周围的煤岩内的应力发生变化，使其中吸附的甲烷从吸附状态解析出来成为游离状态；

七、打开采气井(9)，利用油套环形空间进行采气，并在井底存在积液时开启潜液泵(7)利用油管(3)及时将积液排出到地面，保持采气井(9)的干燥作业环境；

八、在采气井(9)开采处于衰竭状态后，为了把作业井(8)周围目的煤层(13)的煤层气充分采出，将原作业井(8)冰楔溶解后，将原作业井(8)和采气井(9)进行互换，进行上述步骤三～七，在原采气井(9)目的煤层(13)处重新制造冰楔，将原作业井(8)转为采气井(9)，开始新的产气过程。

2.根据权利要求1所述的一种冰楔调压的煤层气开采方法，其特征是，所述的套管(1)、筛管(2)和油管(3)为耐压管道，耐压范围0～60MPa，油管(3)设有保温层，套管(1)和油管(3)之间形成油套环形空间。

3.一种冰楔调压的煤层气开采装置，包括套管(1)、筛管(2)、油管(3)、封隔装置(4)、作业系统(5)、井口装置(6)和潜液泵(7)，其特征是，在作业井(8)的套管(1)内目的煤层(13)的顶板(14)和底板(15)处分别设有封隔装置(4)，封隔装置(4)为能够密封也能够解封的滑动式密封装置，作业系统(5)中的作业管线(5t)通过井口装置(6)连接油管(3)，作业系统(5)中的出口管线(5u)通过井口装置(6)连接油套环形空间，采气井(9)底部设有潜液泵(7)，所述作业系统(5)包括高压注水泵(5a)、高压注水管线(5b)、高压注水管线阀门(5c)、高压注水流量计(5d)、压力表(5e)、空压机(5f)、压缩空气注入管线(5g)、压缩空气注入管线阀门(5h)、制冷装置(5i)、冷剂注入管线(5j)、冷剂注入管线阀门(5k)、冷剂注入流量计(5l)、管汇(5m)、冷剂回收管线(5n)、冷剂回收管线阀门(5o)、冷剂回收流量计(5p)、排液出口管线(5q)、排液出口管线阀门(5r)、中控设备(5s)、作业管线(5t)和出口管线(5u)，其中，高压注水泵(5a)通过高压注水管线(5b)和作业管线(5t)连接油管(3)，空压机(5f)通过压缩空气注入管线(5g)和作业管线(5t)连接油管(3)，制冷装置(5i)通过冷剂注入管线(5j)和油管(3)相连，中控设备(5s)通过信号传输线缆连接高压注水泵(5a)、空压机(5f)、制冷装置(5i)、压力表(5e)和高压注水流量计(5d)。