[发明专利]一种超临界CO2提高煤层渗透性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤层气增采技术领域范畴，尤其涉及一种超临界CO₂提高煤层渗透性的方法。

背景技术

我国煤层气资源丰富，煤层气赋存条件复杂，高瓦斯煤层和突出矿井煤层普遍为低渗透煤层。目前，主要采用钻孔抽采、水压致裂抽采、水力割缝抽采和注水驱气等方法提高煤层气的采收率，但效果不理想。并且随着煤层开采深度增加，地应力、煤层气孔隙压力和地温增加，煤层透气性降低，也造成煤层气采收率较低。利用CO₂强化储存煤层气回采方法(ECBM)可以显著提高采收率，但降低煤层渗透性，并且容易诱发煤与CO₂突出事故。

当煤层埋藏深度超过800m，煤层的原岩温度和压力使CO₂达到超临界状态，超临界CO₂黏度与气态CO₂相近，密度与液态CO₂相近，具有零表面张力、高扩散系数等特点。煤层注入超临界CO₂可以有效驱替煤层CH₄、提高煤层气采收率，还可以改善煤层结构、提高煤层渗透性。为了详细研究超临界CO₂提高煤层渗透性规律，需要对原有方法进行革新。

发明内容

本发明一种超临界CO₂提高煤层渗透性的方法的目的在于，提供一种可以提高煤层渗透性的方法，不仅可以提高煤层气采收率，还可以有效改变煤层结构、提高煤层渗透性。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种超临界CO₂提高煤层渗透性的方法，所采用的装置为一种超临界CO₂提高煤层渗透性的装置，该装置包括注气系统21、增压装置22、压力釜7、温度控制系统23、三轴渗流装置9、加载系统24、集气系统25、抽真空系统26和数据采集系统27；所述注气系统21由N₂瓶1和液态CO₂瓶2组成，所述N₂瓶1通过六通阀6与压力釜7一端相连，所述液态CO₂瓶2通过增压装置22与压力釜7连接，压力釜7另一端通过阀门8与三轴渗流装置9注入端连接，三轴渗流装置9出气端通过六通阀15分别与加载系统24集气系统25和抽真空系统26连接；所述压力釜7与三轴渗流装置9均位于温度控制系统23中；数据采集系统27与六通阀6或六通阀15连接；增压装置22由增压泵3和空气压缩机4构成；温度控制系统23包括水浴箱5；加载系统24由手动压力泵11和稳压器10构成；抽真空系统26包括真空泵14；集气系统25由取气装置12和流量计13组成；数据采集系统27包括数据采集仪16、17；该方法的具体操作步骤为：

(1)制备煤试件，利用煤岩切割机沿煤层层理方向钻取煤试件，将煤试件放入至装置系统中；

(2)检查装置气密性，调节外置温控器将水浴箱5加热至试验最高温度，利用手动压力泵11交替施加轴压和围压至试验最大值；利用增压装置22对CO₂增压注入压力釜7，CO₂达到超临界状态；稳定1小时后检查试验系统，若数据采集系统27中压力无变化表明试验系统气密性良好；

(3)开启抽真空系统26，将系统抽真空；

(4)预热试验装置并开启注气系统21，打开增压装置22，控制增压泵3液态CO₂加压再通入压力釜7内，经过水浴加热，CO₂达到超临界状态；

(5)当超临界CO₂压力值至预定值，关闭注气系统21，打开阀门8，充分吸附24小时，通过数据采集系统27记录压力釜7内初始压力和吸附饱和时压力值；

(6)关闭阀门8，打开与三轴渗流装置相连的六通阀15，释放游离气体；

(7)开启加载系统24，利用手动压力泵11对煤样交替施加轴压和围压至预定值，关闭加载系统24；开启注气系统21，通入一定压力N₂，N₂压力值低于围压，待气体流速稳定后，打开取气装置12，再利用流量计13测取流量，测量三次求平均值。

所述试验系统流体注入压力范围为0.1MPa-20MPa，加载系统24提供最大体积应力为45MPa，温度控制系统23提供温度范围为20℃-60℃。

本发明一种超临界CO₂提高煤层渗透性的方法的有效益处：