[发明专利]一种煤层气U型井注气循环负压抽采装置及方法

说明书

本发明公开了一种煤层气U型井注气循环负压抽采装置及方法，该系统包括负压抽采系统、设置在水平井内的注气管、以及用于连通所述负压抽采系统与所述注气管的循环供气系统；所述循环供气系统将所述负压抽采系统中抽出的地下水转换为高温水蒸气，随后与所述负压抽采系统中抽采出的小部分煤层气混合并增压后通过注气管供入煤储层；该方法包括步骤：一、施工U型井及煤层气U型井注气循环负压抽采装置；二、降压抽采煤层气；三、负压抽采煤层气。本发明通过向煤储层注入本煤储层产出的煤层气与高温水蒸气的混合气体，结合地面负压抽采，三方面共同作用提高产气效率，便于推广使用。

技术领域

本发明属于煤层气开采技术领域，具体涉及一种煤层气U型井注气循环负压抽采装置及方法。

背景技术

煤层气是一种非常规清洁高效能源，目前我国煤层气在不同地区均取得一定的技术突破和商业开发。但是相比美国、澳大利亚等国，我国煤层气井数量多、但是产气总量低，特别是单井产气效率低。造成这些问题存在的主要原因是我国现存在的地面煤层气开发技术与“低压、低渗透性”等储层特征匹配度低、适应性差，无法激发煤储层本身的产气能力。

现今我国地面煤层气的开采方式主要通过“排水-降压-产气”传统作业体系，除此之外还通过压裂液向煤储层中注入CO₂、N₂和化学活性剂等增强储层的渗透性和润湿性，但是这些流体的注入极大地破坏煤储层的原始物性，严重影响煤层气的采收率。通过地面煤层气井的现场排采发现，一旦排水量下降，即当井筒液面降低至煤层以下时，螺杆泵的排水降压能力基本失效，产气量随即降低，因此这些问题严重制约了我国煤层气产业发展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种煤层气U型井注气循环负压抽采装置，通过向煤储层注入本煤储层产出的煤层气与高温水蒸气的混合气体，结合地面负压抽采，三方面共同作用提高产气效率，其中，注入本煤储层的煤层气利用流体的附壁作用增强了煤-水接触面积，气泡的溃灭产生的高温高压激化了煤层中吸附的煤层气的解吸；注入高温水蒸气通过水蒸气携带的热量提高煤储层温度，从而增强煤层气的解吸率；负压抽采可以激发煤基质中水的状态发生变化、结合水向游离水转变，并促进空化传质，从而提高了煤储层吸附气体的解吸和运移其设计新颖合理，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种煤层气U型井注气循环负压抽采装置，所述U型井包括工程井、生产井、以及连通工程井与生产井的水平井，水平井位于煤储层中，其特征在于：包括设置在生产井井口处的负压抽采系统、设置在水平井内的注气管、以及用于连通所述负压抽采系统与所述注气管的循环供气系统；

所述循环供气系统将所述负压抽采系统中抽出的地下水转换为高温水蒸气，随后与所述负压抽采系统中抽采出的小部分煤层气混合并增压后通过注气管供入煤储层，使得吸附在煤储层孔隙内煤表面的气体解吸。

上述的一种煤层气U型井注气循环负压抽采装置，其特征在于：所述负压抽采系统包括伸入至生产井内的抽水泵、以及设置在生产井井口处的负压泵和与负压泵出口连通的气水分离器，负压泵与生产井井口之间设置有三通管，三通管的第一管路与生产井连通，三通管的第二管路与负压泵的抽气口连通，三通管的第三管路与气水分离器连通，

所述循环供气系统包括储水池、气体混合箱、用于连接气体混合箱与储水池的第一供气管路、以及用于连接气体混合箱与气水分离器的排气口的第二供气管路，气体混合箱与注气管之间通过混合气体管路连通，第一供气管路上设置有高温蒸汽发生器和设置在高温蒸汽发生器与气体混合箱之间的第一单向阀，第二供气管路上设置有第二单向阀，混合气体管路上依次设置有增压泵、压力计和第三单向阀，增压泵靠近气体混合箱布设，气水分离器的排水口与储水池连接。

上述的一种煤层气U型井注气循环负压抽采装置，其特征在于：所述气水分离器的排气口分两路，一路与气体混合箱连通，另一路与储气设备连接。