改造煤储层的设计方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及煤层气开采领域，特别涉及一种改造煤储层的设计方法。
【背景技术】
[0002] 煤储层的特殊结构使得煤储层中往往吸附有大量的煤层气（如瓦斯），而煤储层 的渗透率通常较低，这样就使得煤层气的产能较低，为了提高煤层气的产能，需要对煤储层 进行改造，以增大煤储层的渗透率。
[0003] 通常，提高煤层气产量的主要途径为采用水力压裂方式对煤储层进行改造，具体 地，通过液体传到压力，在地面利用高压栗以大于地层吸收能力的排量，向压力井中注入压 裂液，由于压裂液的压力大于煤储层的张力，使得煤储层被压裂，从而产生多个裂缝，通过 这些裂缝，对煤储层中的煤层气进行抽采。
[0004] 在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
[0005] 上述煤储层改造方法，利用压裂液对煤储层进行改造时，由于煤储层具有杨氏模 量低、泊松比高的特性，水力压裂时大排量液体和支撑剂高速冲刷煤储层会产生大量煤粉， 煤粉的产出和运移会堵塞渗流通道，从而，使得对储层进行改造的效率较低。
【发明内容】
[0006] 为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种改造煤储层的设计方法。所 述技术方案如下：
[0007] -方面，提供了一种改造煤储层的设计方法，所述方法包括：
[0008] 获取煤储层的厚度、有效孔隙度、相变改造半径和相变改造温度，获取注入井的井 筒热损失效率；
[0009] 根据所述相变改造半径和所述煤储层的有效孔隙度，确定相变液用量和隔离液用 量，根据所述煤储层的破裂压力，确定向所述煤储层注入液体时的注入排量和所述注入井 的井口最尚压力；
[0010] 根据所述相变液用量、所述煤储层中孔隙介质的比热容、所述煤储层中孔隙介质 的密度和所述相变改造温度，确定相变改造所述煤储层所需冷量，根据所述井筒热损失效 率、冷媒液的比热容和地面热交换后冷媒液的温度，确定冷媒液用量和冷源用量；
[0011] 根据所述相变改造半径、相变改造温度、相变液用量、隔离液用量、冷媒液用量、冷 源用量、注入排量、井口最高压力和相变改造所述煤储层所需冷量，将相变液、冷媒液、冷源 和隔离液由所述注入井注入到所述煤储层中，通过所述冷源对所述相变液进行冷凝处理， 通过所述相变液的相变对所述煤储层进行改造。
[0012] 可选地，所述根据所述相变改造半径和所述煤储层的有效孔隙度，确定相变液用 量和隔呙液用量，包括：
[0013] 根据所述相变改造半径、所述煤储层的厚度和所述煤储层的有效孔隙度，使用公 式$赖液=造"?媒进行计算，得到相变液用量；其中，V相变液为改造所需相变液 用量，为相变改造半径，hfis为煤储层的厚度，煤储层有效孔隙度；
[0014] 根据所述相变改造半径、所述煤储层的厚度和所述煤储层的有效孔隙度，使用公 式^a離=τx x %s x进行计算，得到隔呙液用量，其中，为改造所需隔呙液用 量，为隔离液半径，hfis为所述煤储层的厚度，为所述煤储层有效孔隙度。
[0015] 可选地，所述根据所述井筒热损失效率、冷媒液的比热容和地面热交换后冷媒液 的温度，确定冷媒液用量和冷源用量，包括：
[0016] 根据所述井筒热损失效率、冷媒液的比热容、冷媒液的密度、冷媒液到达注入井井 底的温度和地面热交换后冷媒液的温度，使用公另
车中 (1+ η ) = c冷媒液P冷媒'液V冷媒液（?^-?^)，进彳丁计算，得到冷媒液用直，其中，V冷媒液为煤储层相变 改造所需冷媒液用量，n为井筒热损失效率，为冷媒液的比热容，为在一定温 度下冷媒液的密度，τ2为冷媒液到达井底的温度，τ i为地面热交换后冷媒液的温度；
[0017] 根据所述井筒热损失效率、冷媒液的比热容和地面热交换后冷媒液的温度，使用 公另
_进行计算，得到冷源用量，其中，Q地面为初始 温度的冷媒液在地面热交换后具有的冷量，n为井筒热损失效率，为单位体积冷 源的汽化潜热，为冷源的比热容，P 为在一定温度下冷源的密度，为冷源温度，Τι 为地面热交换后冷媒液的温度。
[0018] 可选地，所述根据所述煤储层的破裂压力，确定向所述煤储层注入液体时的注入 排量和所述注入井的井口最高压力，包括： KlliPr- ρ )
[0019] 根据所述煤储层的破裂压力，使用公式= , V , '进行计算，得到向所述 煤储层注入液体时的注入排量，其中，Q_为不压破煤储层的最大注入排量，PF为煤储层破 裂压力，K为煤储层平均渗透率，Η为煤储层厚度，Pr为煤储层压力，μ为流体粘度，^为汇 流半径，rw为井筒半径；
[0020] 根据所述煤储层的破裂压力，使用公式P_=PF+Pf^^i行计算，得到所述注入井 的井口最高压力，其中，P_为井口最高压力，P F为煤储层破裂压力，Pf为井筒摩阻压力，Ph 为井筒液柱压力。
[0021] 可选地，所述根据所述相变液用量、所述煤储层中孔隙介质的比热容、所述煤储层 中孔隙介质的密度和所述相变改造温度，确定相变改造所述煤储层所需冷量，包括：
[0022] 根据所述相变液用量、所述煤储层中孔隙介质的比热容、所述煤储层中孔隙介质 的密、度和所述相变改造温度，使用公式Q煤层=c孔隙介 s XV相变改造 X P孔隙介s X (T煤层-T相变）进 行计算，得到相变改造所述煤储层所需冷量，其中，煤储层相变改造所需冷量， 质为孔隙介质的比热容，为相变改造的体积（数值上等同于相变液用量）， 改造范围中孔隙介质密度，TfisS煤储层温度，为相变改造温度。
[0023] 可选地，所述获取煤储层的相变改造半径，包括：
[0024] 根据煤储层埋深、煤储层的厚度、煤储层温度，使用预设相变改造半径算法，确定 煤储层的相变改造半径。
[0025] 可选地，所述获取注入井的井筒热损失效率，包括：
[0026] 根据煤储层埋深、注入井内表面积、导热系数、地面温度和井底温度，确定注入井 的井筒热损失效率。
[0027] 可选地，所述获取煤储层的相变改造温度，包括：
[0028] 根据所述相变液所属的类型，确定煤储层的相变改造温度。
[0029] 可选地，所述相变液为清水或盐水，隔离液为煤油，冷媒液为浓度为10% -30%的 盐水，低温冷源为液氮、液态二氧化碳或低温氮气。
[0030] 本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
[0031] 本发明实施例中，获取煤储层的厚度、有效孔隙度、相变改造半径和相变改造温 度，获取注入井的井筒热损失效率，根据相变改造半径和煤储层的有效孔隙度，确定相变液 用量和隔离液用量，根据煤储层的破裂压力，确定向煤储层注入液体时的注入排量和注入 井的井口最高压力，根据相变液用量、煤储层中孔隙介质的比热容、煤储层中孔隙介质的密 度和相变改造温度，确定相变改造煤储层所需冷量，根据井筒热损失效率、冷媒液的比热容 和地面热交换后冷媒液的温度，确定冷媒液用量和冷源用量，根据相变改造半径、相变改造 温度、相变液用量、隔离液用量、冷媒液用量、冷源用量、注入排量、井口最高压力和相变改 造煤储层所需冷量，将相变液、冷媒液、冷源和隔离液由注入井注入到煤储层中，通过冷源 对相变液进行冷凝处理，通过相变液的相变对煤储层进行改造，这样，不需要大排量向煤储 层中注入液体，不会产生煤粉，而是通过相变液的相变作用对煤储层进行改造，从而，可以 提尚对储层进彳丁改造的效率。
【附图说明】