[发明专利]一种电化学提高煤层气采收率的方法

摘要

一种电化学提高煤层气采收率的方法是通过钻垂直井并形成井网，在注液井井口放置阳极电极，在采气井井底处固定有阴极电极，采用加入电解质的压裂液对煤层压裂，接通直流电源后，电化学改性区域内的电渗方向从注液井井口指向采气井井底，向采气井排水并驱替煤层气；电泳方向从采气井井底指向注液井井口，煤储层孔裂隙中的煤粉和岩粉等固体颗粒向注液井井口运移，疏通甲烷运移通道；电解作用将煤储层孔裂隙中的方解石、黄铁矿等填充矿物溶蚀，增加裂隙数量，提高煤层渗透性；电加热作用升高煤储层和电解液的温度，提高甲烷的解吸扩散特性。本方法通过电驱动、电解堵、电增透和电加热等的共同作用，有效强化了煤储层的解吸渗流能力，产气量提高了3~10倍，采收率提高至60~90%。

主权项

1.一种电化学提高煤层气采收率的方法，其特征在于，所述方法是通过在地面钻垂直井并形成井网；在注液井井口放置阳极电极，在采气井井底处固定有阴极电极；采用加入电解质的压裂液对煤层压裂，接通直流电源后，电化学改性区域内的电渗方向从注液井井口指向采气井井底，向采气井排水并驱替煤层气，电泳方向从采气井井底指向注液井井口，煤储层孔裂隙、注液井井底以及排采设备中的煤粉和岩粉固体颗粒向注液井井口运移；疏通甲烷运移通道；在电解作用的氧化还原下，煤体孔裂隙中的方解石和黄铁矿填充矿物被溶蚀，孔裂隙数量增多，连通性增强，渗透性提高；在电加热和热传导的作用下，煤储层和电解液的温度升高，煤体表面的吸附甲烷活化能减小，吸附势降低，甲烷解吸量和解吸扩散速度增大；从而通过电化学方法中的电驱动、电解堵、电增透和电加热共同作用，提高煤层气的采收率；具体方法是按下列步骤进行的：Ⅰ、根据地质特点与现有施工技术，钻5口或7口垂直井，其中1口为注液井，其余4口或6口采气井以注液井为中心呈90°或60°排开，采气井间距300～600m；在注液井井口安设直径100～200mm、厚度200～300mm的盘状铁质或铜质阳极电极，在采气井底安设直径50～100mm、长度500～1000mm的棒状铁质或铜质阴极电极；Ⅱ、用绝缘导线将注液井井口的阳极电极与各采气井井底的阴极电极分别串联，并连接到直流电源的正极与负极，电源的输出电压为0～200V，输出电流为0～150A；Ⅲ、通过垂直井对煤层进行压裂，使煤层沿展布方向产生很多裂缝，并确保注液井与各采气井之间的连通；压裂液中加入电解液，电解质为NaOH、KOH或Ca(OH)₂，电解液浓度为0～3mol·L^‑1；Ⅳ、开始排水、降压、产气的生产作业阶段，在该过程中接通电源，通过电化学作用系统对煤储层中的煤层气实施强化采收。