专利名称：煤层气洞穴热力完井方法
技术领域：
本发明属煤层气勘探开发领域，尤其涉及一种煤层气洞穴热力完井方法。
背景技术：
洞穴完井是一种主要的煤层气完井技术，中石油、中联煤在沈北地区和BP在吐鲁 番均有试验，初期效果良好，但在排采期间由于裸露煤层易坍塌，导致井筒捞砂作业频率高 甚至井筒损坏。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种在热力条件下洞穴完井，井筒周 围煤层稳固，不易坍塌，点火易燃易控制，可用于盲孔式煤炭地下气化的煤层气洞穴热力完 井方法。为达到上述目的，本发明是这样实现的煤层气洞穴热力完井方法，可按如下步骤实施(1)煤层顶部进行防高温水泥套管固井；(2)钻至煤层下方50 80米后，煤层段扩孔完井；(3)清除井筒内煤粉；(4)下入热力完井组合管柱至洞穴中部；(5)注入硅烷、氧气，洞穴部位开始燃烧，加热煤层；(6)当温度高于600°C后，依据返排气体的成分检测结果，确定是否停供硅烷；(7)当温度升高至1500°C时，停止氧气供应。作为一种优选方案，本发明所述步骤(1)中，于煤层顶部15 20米进行防高温水 泥套管固井。作为另一种优选方案，本发明所述步骤中热力完井组合管柱包括金属套管、 位于金属套管之内的耐高温油管、耐高温封隔器、燃烧器、配于井口的产出气检测系统接 口、硅烷注入系统接口及氧气注入系统接口 ；所述耐高温封隔器固接于金属套管与耐高温 油管之间；所述燃烧器与井口固定配接。本发明与现有技术相比具有如下特点1、热力条件下洞穴完井，井筒周围煤层稳固，不易坍塌。2、洞穴周围煤层渗透率变高。3、利用硅烷进行地下点火，易燃易控制，效果好。4、该方式可用于盲孔式煤炭地下气化。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明。图1为本发明热力完井组合管柱整体结构示意图。
图中1为产出气检测系统接口 ；2为井口 ；3为硅烷注入系统接口 ；4为氧气注入 系统接口 ；5为金属套管；6为耐高温油管；7为耐高温封隔器；8为扩孔洞穴；9为燃烧器。
具体实施例方式参见图1所示，煤层气洞穴热力完井方法，可按如下步骤实施(1)煤层顶部进行防高温水泥套管固井；(2)钻至煤层下方50 80米后，煤层段扩孔完井；(3)清除井筒内煤粉；(4)下入热力完井组合管柱至洞穴中部；(5)注入硅烷、氧气，洞穴部位开始燃烧，加热煤层；(6)当温度高于600°C后，依据返排气体的成分检测结果，确定是否停供硅烷；(7)当温度升高至1500°C时，停止氧气供应。所述步骤(1)中，于煤层顶部15 20米进行防高温水泥套管固井。本发明所述步骤(4)中热力完井组合管柱包括金属套管5、位于金属套管5之内的 耐高温油管6、耐高温封隔器7、燃烧器9、配于井口的产出气检测系统接口 1、硅烷注入系统 接口 3及氧气注入系统接口 4 ；所述耐高温封隔器7固接于金属套管5与耐高温油管6之 间；所述燃烧器9与井口固定配接。沈阳北部某区块，长焰煤，含水少、易脆，中联煤、中油辽河石油勘探局均在该地区 洞穴完井试采试验，压力最高2. OMPa0长城钻探在该地区计划实施洞穴热力完井。1、煤层顶部15 20米左右防高温水泥套管固井；2、钻至煤层下方50米后，煤层段扩孔完井；3、清除井筒内煤粉；4、下入热力完井组合管柱(见图1)至洞穴中部；5、一定压力下注入硅烷、氧气，洞穴部位开始燃烧，加热煤层；6、煤层在温度升高的过程中，产生以下情况干燥阶段(-110°C )主要蒸发煤表面的吸附水份，需要吸收大量的热。解吸阶段(110 250°C )释放出原料煤孔隙中吸附的气体C02、CO、CH4等。同时 也析出部分结晶水，为吸热过程。热解初期Q50 300°C )有机质分子中对热不稳定的侧链基团首先发生脱氧、脱 硫等作用，生成C02、CO、H2S和水汽，有机质也开始解聚，产生少量焦油。热解中期(300 600°C )煤剧烈分解、解聚，析出大量的焦油和气体，焦油主要在 此阶段吸出，气体中除co2、CO、H20、水汽外，还含有CH4、C2H4, C2H8等气态烃，固体残余物为 半焦。为吸热反应，对粘结性煤在此期间生成气、液、固三相一体的胶质体。使煤粒软化、熔 融、膨胀。7、通过地面井口阀门控制燃烧在一定压力条件下进行，检测油管与硅烷、氧气管 环空返排气体的参数和成分。当温度高于600°C后，根据返排气体的成分检测结果，如果含 有CnHmfc，m>2)产出，证明达到煤层表层焦化、防止坍塌和提高井筒周围渗透能力的目 的，这时停止供硅烷。如果有大量CH4、CO和H2产出，证明裸露煤层开始发生干馏，发生热 解反应煤-CH4+H2+H20+C0+C02，甚至燃烧CH4+02_C0+C02+H2，实现煤层焦化和提高井筒周围渗透能力的目的。8、如果温度继续升高，证明煤层点燃，发生地下气化，当温度升高至1500°C时，停
止氧气供应。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.煤层气洞穴热力完井方法，其特征在于，按如下步骤实施(1)煤层顶部进行防高温水泥套管固井；(2)钻至煤层下方50 80米后，煤层段扩孔完井；(3)清除井筒内煤粉；(4)下入热力完井组合管柱至洞穴中部；(5)注入硅烷、氧气，洞穴部位开始燃烧，加热煤层；(6)当温度高于600°C后，依据返排气体的成分检测结果，确定是否停供硅烷；(7)当温度升高至1500°C时，停止氧气供应。
2.根据权利要求1所述的煤层气洞穴热力完井方法，其特征在于所述步骤(1)中，于 煤层顶部15 20米进行防高温水泥套管固井。
3.根据权利要求2所述的煤层气洞穴热力完井方法，其特征在于所述步骤(6)中，如 果含有CnHm (η，m > 2)产出，则停供硅烷。
4.根据权利要求3所述的煤层气洞穴热力完井方法，其特征在于所述步骤中热 力完井组合管柱包括金属套管(5)、位于金属套管( 之内的耐高温油管(6)、耐高温封隔 器(7)、燃烧器(9)、配于井口的产出气检测系统接口(1)、硅烷注入系统接口(3)及氧气注 入系统接口(4)；所述耐高温封隔器(7)固接于金属套管(5)与耐高温油管(6)之间；所述 燃烧器(9)与井口固定配接。
全文摘要
本发明属煤层气勘探开发领域，尤其涉及一种煤层气洞穴热力完井方法，按如下步骤实施(1)煤层顶部进行防高温水泥套管固井；(2)钻至煤层下方50～80米后，煤层段扩孔完井；(3)清除井筒内煤粉；(4)下入热力完井组合管柱至洞穴中部；(5)注入硅烷、氧气，洞穴部位开始燃烧，加热煤层；(6)当温度高于600℃后，依据返排气体的成分检测结果，确定是否停供硅烷；(7)当温度升高至1500℃时，停止氧气供应。本发明在热力条件下洞穴完井，井筒周围煤层稳固，不易坍塌，点火易燃易控制，可用于盲孔式煤炭地下气化。
文档编号E21B21/00GK102080529SQ20101059334
公开日2011年6月1日 申请日期2010年12月17日 优先权日2010年12月17日
发明者夏艳东, 张建民, 梁红义, 王柱军, 胥向明 申请人:中国石油集团长城钻探工程有限公司