[发明专利]一种深部低渗煤层二氧化碳增强煤气层的采收方法

说明书

本发明属于煤层气采收技术领域，具体涉及一种深部低渗煤层二氧化碳增强煤气层的采收方法，包括以下步骤：S1)在煤层上方n处向下钻竖直井至目标煤层深度，分别确定竖直井中注入井、采气井的数量及位置，开挖水平井并联通竖直井，在水平井段使用水压致裂技术，抽水降压；S2)监测煤层的气体压力、组成成分和各气体分压，向注入井注入氮气并在采收井进行采收气体，当产生气体中水蒸气分压几乎为零时，停止采收气体；S3)向注入井注入二氧化碳，封孔，3～5天后再次在采收井进行采收气体，当监测煤层气分压几乎为零时，增大注入二氧化碳至二氧化碳无法继续注入，即可。本发明利用氮气和二氧化碳的相配合开采策略，大大提高了采收率。

技术领域

本发明属于煤层气采收技术领域，具体涉及一种深部低渗煤层二氧化碳增强煤气层的采收方法。

背景技术

煤层气，又称瓦斯，是成煤过程中的伴生产物，通过有机质热降解生成主要成分甲烷，其绝大多数吸附在煤岩基质颗粒的表面，还有一少部分游离态的存在于煤岩的大小孔隙中，极少的一部分溶解在煤岩地层水里。我国煤层气储量丰富，赋存深度300-2000m，但其储层地质存在低储层压力、低含气饱和度和低渗透率的地质状况，使得煤层气开采难度大。

目前，传统水压致裂以进行自然降压开采的方法很难实现完全抽采。二氧化碳增强煤层气(CO₂-ECBM)开采是一种新型的非常规煤层气开采策略，基于CO₂对煤基的竞争吸附性强于CH₄，通过向煤层内注入CO₂，以达到驱替煤基中原本存在的CH₄，具有驱替效率高，能大幅度提高煤层气的采收率，且二氧化碳作为温室气体之一也可以同时被煤岩地层封存等优点。如唐书恒等人在2006年进行了模拟注二氧化碳增产煤层气实验，表示在二氧化碳的注入过程中，煤层气的解吸效率明显提高，产气周期缩短，注二氧化碳确实提高了煤层气的采收率。但是，随着其注入煤层气储层中会导致煤岩基质发生膨胀，使得煤基质之间的孔喉和裂缝通道变小甚至堵塞，连通性降低，孔隙度和渗透率减小，反而又降低了煤层气的解吸速度，这是目前CO₂-ECBM技术所面临的主要挑战。因此，寻找新的替代气体作为驱替气体至关重要。而研究发现，惰性气体如氦气等在通过储层时对煤岩基质的渗透性几乎没有任何负面影响。但氦气在自然界中存量稀少且价格昂贵，不具有实际使用的意义。

发明内容

本发明旨在提供一种深部低渗煤层二氧化碳增强煤气层的采收方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种深部低渗煤层二氧化碳增强煤气层的采收方法，包括以下步骤：

S1)在煤层上方n处向下钻竖直井至目标煤层深度，分别确定竖直井中注入井、采气井的数量及位置，开挖水平井并联通竖直井，在水平井段使用水压致裂技术，抽水降压；

S2)监测煤层的气体压力、组成成分和各气体分压，向注入井注入氮气并在采收井进行采收气体，当产生气体中水蒸气分压几乎为零时，停止采收气体；

S3)向注入井注入二氧化碳，封孔，3～5天后再次在采收井进行采收气体，当监测煤层气分压几乎为零时，增大注入二氧化碳至二氧化碳无法继续注入，即可。

优选地，所述步骤S2中氮气的注入压力为15～20MPa，注入温度为0～3℃。

优选地，所述步骤S3二氧化碳的注入压力为依次为3～5MPa、6～9MPa和10～11MPa。

优选地，所述注入压力3～5MPa保持2～4天，所述注入压力6～9MPa保持0.5～0.8天，注入压力10～11MPa保持0.1～0.2天。

优选地，所述二氧化碳注入过程中使注入速率变化幅度不超过40kg/h，日注入量变化幅度不超过1t/d。