[发明专利]一种用于地面钻井增产的大温差冻融循环方法

说明书

本发明公开了一种用于地面钻井增产的大温差冻融循环方法，先向地面钻井的瓦斯抽采管内脉动注磁化水，其次高压氮气驱动磁化水进入煤体内，然后进行多次液氮冻结磁化水与高温氮气融化，利用磁化水的冻结膨胀力与液氮及高温氮气直接的大温差效应共同致裂煤体，通过高温高压氮气、液氮和磁化水相互作用，形成超大温差效应，对煤体进行致裂效果，最终能有效提高煤体的致裂效果及裂隙扩展范围，增大煤体渗透率，从而实现地面钻井对瓦斯大流量、高浓度、长时间的抽采。

技术领域

本发明涉及一种地面钻井增产方法，具体是一种用于地面钻井增产的大温差冻融循环方法。

背景技术

我国煤层渗透率普遍较低是限制地面钻井抽采瓦斯效果的主要原因。为了提高煤层渗透性，一般采用水力压裂技术进行煤层增透处理，但相关研究结果表明：水力致裂产生的裂缝主要沿垂直于最小主应力方向扩展，所产生的裂隙数量少，难以形成较长裂缝，未能对煤层储存产生体破裂效果，同时还存在压裂流体压力高的缺点。目前该技术在我国大部分矿区的应用效果还不太理想，相关的技术工艺有待进一步研究。另外申请号为201410507011.9，名称为“一种提高煤层瓦斯抽采量的冷热交替系统”的中国发明专利提出了一种交替注冷热的提高瓦斯抽采钻井产量的系统，但是该系统能实现的最低温仅为-50℃，最高温为200℃，但在这种温度跨度范围上，裂隙扩展范围有限，瓦斯抽采效果受到约束。因此，亟待开发新的地面钻井瓦斯增产方法，丰富我国的地面钻井高效抽采煤层瓦斯的技术体系。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种用于地面钻井增产的大温差冻融循环方法，能有效提高煤体的致裂效果及扩展范围，增大煤体渗透率，从而实现地面钻井对瓦斯大流量、高浓度、长时间的抽采。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于地面钻井增产的大温差冻融循环方法，具体步骤为：

A、当瓦斯抽采管内瓦斯流量大幅度降低至8m³时，打开第一阀门和第二阀门，启动磁化水发生器和脉动泵，磁化水经脉动泵脉动作用得到脉动磁化水，脉动磁化水经过第三管路、第二管路与第一管路进入瓦斯抽采管，对瓦斯抽采管进行清洗并冲击煤层，使煤体裂隙发育、扩展，控制脉动磁化水的脉动频率为0.05Hz～0.3Hz，脉动压力为12MPa～18MPa，脉动时间为30min～45min；

B、待脉动磁化水注入结束后，依次关闭磁化水发生器、脉动泵、第一阀门与第二阀门；

C、打开第五阀门、第四阀门、第三阀门，依次启动氮气增压装置与制氮机，得到高压氮气，所述高压氮气压力为2.5MPa～5MPa，高压氮气经第六管路、第五管路、第四管路与第一管路进入瓦斯抽采管，当气体压力测量装置显示瓦斯抽采管内的气压为4MPa时，关闭制氮机、氮气增加装置、第五阀门、第四阀门与第三阀门；

D、等待一段时间，当气体压力测量装置显示瓦斯抽采管内的气压小于3MPa时，重复步骤C，确保瓦斯抽采管内压力维持在3MPa～4MPa，使高压氮气驱动磁化水进入煤层内，当激光测距仪测得的距离磁化水液面的值等于瓦斯抽采管长度时，关闭制氮机、氮气增加装置、第五阀门、第四阀门与第三阀门，停止向地面钻井内的注入高压氮气，然后将地面钻井密闭12h～48h；

E、打开第二液氮阀门与第一液氮阀门，启动液氮脉动泵，液氮经第三耐低温管路、第二耐低温管路与第一耐低温管路进入瓦斯抽采管，并与煤层接触，已注入煤层内的磁化水遇液氮发生冻结，体积膨胀，使煤体的裂隙进一步扩展、发育；

F、当激光测距仪测得的距离液氮液面的值为瓦斯抽采管长度减去2倍煤层厚度时，关闭液氮脉动泵、第二液氮阀门与第一液氮阀门，停止向地面钻井内脉动注入液氮；

G、将地面钻井密闭8～16h，在该时间段内液氮气化生成氮气，地面钻井内压力升高，促进液氮在煤层内流动，进一步冻结磁化水，增加煤体的致裂效果；