[发明专利]一种外加直流电场与微生物降解联合增产煤层气的方法

说明书

本发明公开了一种外加直流电场与微生物降解联合增产煤层气的方法，包括：（1）收集煤储层地质及微生物的相关资料，并富集高效菌群；（2）钻井建立生产井网；（3）培养液压裂注入；（4）建立直流电场网络；（5）注入高效菌群，激活电场网络，实现外加电场与微生物降解联合增产煤层气。本发明利用更加适应目标煤层的原位微生物菌群，利用培养液压裂煤储层并注入培养液，通过外加电场刺激、改善微生物菌群结构和活性，从而促进煤的生物甲烷转化，提升煤层气储量，改善煤层渗透性，提高煤层气采收率。

技术领域

本发明涉及一种外加直流电场与微生物降解联合增产煤层气的方法，属于煤层气开采技术领域。

背景技术

煤层气作为天然气的重要组成部分，已经引起了世界范围内的广泛关注。煤层气的开发与利用不仅可以减缓能源危机，而且能够减少温室气体的排放，具有较高的经济价值和环境意义。为了满足日益紧张的能源需求，并减少温室气体对环境带来的影响，大力开发与利用煤层气显得越来越重要。微生物增产煤层气技术可以通过降解煤中有机质，提高煤层气储量，改善煤层物性条件，增强煤层气采收率，是解决煤层气采收率低的有效方法之一。

然而，目前微生物降解煤的甲烷产量较低，如何增大生物甲烷产量是亟需解决的问题之一。

发明内容

本发明旨在提供一种外加直流电场与微生物降解联合增产煤层气的方法，克服了微生物对煤中复杂有机质难以降解的困难，促进微生物对煤的降解，提高甲烷产生速率和产量。

本发明提供了一种外加直流电场与微生物降解联合增产煤层气的方法，通过外加电场刺激、改善微生物菌群结构和活性，为微生物降解代谢提供电子，促进微生物的厌氧降解煤，从而达到增产煤层气的目的。该技术可有效提高生物甲烷产量，解决微生物增产煤层气产量低的问题，推动微生物增产煤层气技术的推广应用，助力煤层气产业可持续发展。

本发明提供了一种外加直流电场与微生物降解联合增产煤层气的方法，包括以下步骤：

（1）收集煤储层地质及微生物资料、富集高效菌群：收集目标煤矿的煤层埋藏深度以及储煤层厚度；采集目标煤层的原位微生物菌群，在实验室将其富集培养成稳定高效的菌群；

（2）根据地质资料和地形条件，先钻注入井至储煤层厚度中心处，然后钻头改为水平并朝着产出井方向打水平井，直至钻头到达产出井位置；在注入井注入培养液对煤层进行压裂，增加微生物的可达性；最后钻产出井并使其与水平井贯通；当培养液能从产出井流出即认为注入井和产出井打通；

（3）在注入井底部固定阳极；在产出井底部固定阴极；

（4）采用静压将富集的高效菌群培养液沿着压裂缝隙注入煤层深处；

（5）将电源的正极与井底阳极相连，负极与井底阴极相连，然后打开电源；

（6）每隔10天对产出井的甲烷产量进行检测，当甲烷产量不再增加后，进行煤层气抽采。

上述方法中，所述外加直流电场与微生物降解联合增产煤层气的注入井和产出井之间的距离为200-300m，井口直径为0.2-0.3m。

上述方法中，所述外加直流电场与微生物降解联合增产煤层气的阳极为直径0.1-0.2m、高2-5m的圆柱形碳毡或石墨棒；所述外加直流电场与微生物降解联合增产煤层气的阴极为直径0.1-0.2m、高2-5m的圆柱形不锈钢棒或碳毡。

上述方法中，所述外加直流电场与微生物降解联合增产煤层气的培养液注入压力为10-15Mpa，压裂使井壁周围的渗透半径达到3-10米。

上述方法中，所述外加直流电场与微生物降解联合增产煤层气的电源输出电压范围为200-400V。

所述外加直流电场与微生物降解联合增产煤层气在外加电场的作用下可以改变群落结构，影响煤的代谢途径以达到增产煤层气的目的。