一种用于三低煤层抽取煤层气的圆柱式开采方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于三低煤层抽取煤层气的圆柱式开采方法，它属于一种抽采煤层瓦斯的方法。本发明主要是解决现有的开采方法存在的有效裂缝短、产气效果差和效率低的技术问题。本发明的技术方案是：一种用于三低煤层抽取煤层气的圆柱式开采方法的步骤为：将聚能射孔器下入已完成钻扩孔的裸眼井井底，正对煤层，以密度为16孔/m以上直接对裸眼段井壁实施高孔密射，在聚能射孔弹产生的高温高压气体的冲击和振动下，形成多条深度可达20m以上的高密弹孔；随后再向高密弹孔和裂缝内注入处理液，使高密弹孔和裂缝深度进一步扩大并延伸至23～25m；在井筒周围半径25m的煤层范围内形成一个多孔、多洞、多裂缝组合的立体网状流动圆柱空间，以便于抽取煤层气。
【专利说明】—种用于三低煤层抽取煤层气的圆柱式开采方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于三低煤层抽取煤层气的圆柱式开采方法，它属于一种抽采煤层瓦斯的方法，它适用于“三低”(渗透率低，煤层含气量低，煤层压力低)煤层的煤层气增产的抽采方法。
【背景技术】
[0002]煤层气，也称煤矿瓦斯，是与煤炭伴生、以吸附状态储存于煤层内的非常规天然气，是近二十年国际上广泛使用的洁净、优质能源和化工原料。煤层气的开发利用对我国的能源利用、煤矿安全和环境保护具有重要的意义。
[0003]我国煤层绝大多数属于特低渗透低压储层，其表现在:含气饱和度低(小于70%)；渗透率低(0.001~0.1Χ10-3 μ m 2)，最大渗透率仅0.54~3.8 X 10-3 μ m2，压力低(压力系数平均0.8)。先天不足的煤层“三低”特性极大地制约了煤层气的开发，如何开发适用于“三低”煤层气的开采技术是当前煤层气研究和开发的关键。
[0004]目前，我国对“三低”煤层中的煤 层气开采采用的主要技术是压裂完井技术，其中包括清水压裂和原胍胶压裂。但这两项技术均有明显弊端，表现在以下几个方面:
[0005]1、清水压裂:清水压裂是在清水中加入降阻剂、活性剂、防膨剂等作为工作液进行的压裂作业。由于清水压裂施工中，泵入的支撑剂量和支撑剂浓度均较低，因此清水压裂存在以下缺点:(I)形成的裂缝导流能力较低，这是由于清水压裂砂比极低，难以形成良好的支撑。(2)携砂能力差，一方面支撑剂在裂缝中的快速沉降，使支撑剂的输送距离有限，有效缝长很短；另一方面支撑剂的沉降也影响支撑剂在裂缝中的均匀铺置，难以提高裂缝导流能力，还容易产生砂堵。(3)有效缝长快速变短，在清水压裂中，低粘度清水输送支撑剂的能力较低，导致支撑剂颗粒快速沉降，不能将支撑剂输送到远井地带，从而严重地限制了有效裂缝长度。而对特低渗透的煤层，宽缝、长缝、立缝和高导流能力都是必须的，因此清水压裂难以获得高产。
[0006]2、原胍胶压裂:胍胶压裂本来是油气行业最流行的低渗透层改造的主要增产措施，胍胶压裂液具有较高的造缝效率和携砂能力，但是，早期在煤层气井试验应用时却不成功，主要原因是煤层温度低，胍胶压裂液在裂缝壁表面形成的滤饼及缝内冻胶难以解除所引起的污染造成的。室内评价证明:胍胶高分子聚合物滤饼和残渣的存在使裂缝导流能力下降45%，而这些伤害又很难清除，再加上浅煤层温度低，压裂液破胶差，难以达到预期的增产效果。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是解决现有的开采方法存在的有效裂缝短、产气效果差和效率低的技术问题，提供一种能在煤层气360度的范围内形成孔、洞、缝组合的与井眼连通的流动通道、产气效果好和能高产的用于三低煤层抽取煤层气的圆柱式开采方法。
[0008]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:[0009]一种用于三低煤层抽取煤层气的圆柱式开采方法，其开采步骤为:将聚能射孔器下入已完成钻扩孔的裸眼井井底，正对煤层，以密度为16孔/m以上直接对裸眼段井壁实施高孔密射，在聚能射孔弹产生的高温高压气体的冲击和振动下，形成多条微细裂的深度可达20m以上的高密弹孔；随后再向高密弹孔和裂缝内注入处理液，使高密弹孔和裂缝深度进一步扩大并延伸至23?25m ;在井筒周围半径25m的煤层范围内形成一个多孔、多洞、多裂缝组合的立体网状流动圆柱空间，让多方向大范围的煤层气参与流动，以便于抽取煤层气。
[0010]所述处理液含有浓度为0.1?20%的酸性物质和防膨剂，防膨剂的重量百分比为O?4%，其余为酸性物质。
[0011]所述处理液含有浓度为0.1?20%的酸性物质、防膨剂、缓蚀剂、铁稳剂和氢佛酸，防膨剂的重量百分比为O?4%，缓蚀剂的重量百分比为0.1?4%，铁稳剂的重量百分比为O?4%，氢佛酸的重量百分比为O?10%，其余为酸性物质。
[0012]所述酸性物质为油田酸化作业中的任意一种。
[0013]所述酸性物质还能用浓度为IOOPPm?IOOOOPPm的氧化剂类物质代替。
[0014]由于本发明采用了上述技术方案，其在煤层气360度的范围内形成孔、洞、缝组合的与井眼连通的流动通道，减少流动死区，让井眼周围更大范围内的煤层气参与流动，扩大供气空间，以便于抽取煤层气。解决了现有的开采方法存在的有效裂缝短、产气效果差和效率低的技术问题，因此，与【背景技术】相比，本发明的主要有益效果为:
[0015]I)克服了压裂完井的弊端，用多方向“圆柱式”单向流和径向流的组合替代了压裂裂缝的双线性流模式，沟通了更多的天然微裂缝，大大减少了流动“死区”，扩大了供气流动空间；
[0016]2)对裸眼井段直接射孔，无需固井，即节约成本，又消除了水泥浆对井孔周围煤层的伤害；
[0017]3)在井周围(360度方向)形成空间较大的多孔、多洞、多裂缝的流动体系，为提高
单井产量奠定了基础。
【具体实施方式】
[0018]下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
[0019]实施例1
[0020]本实施例中的一种用于三低煤层抽取煤层气的圆柱式开采方法，其开采步骤为:首先用一个与套管尺寸对应的钻头在表层钻孔，接着用比上述钻头小的钻头打开煤层且一直钻到煤层底届以下70m形成小直径的裸眼井，然后再将煤层段的小直径裸眼井扩孔至大直径的裸眼井，并且将顶板以上的井壁用水泥封固，将聚能射孔器下入已完成钻扩孔的裸眼井井底，正对煤层，以密度为16孔/m直接对裸眼段井壁实施高孔密射，在聚能射孔弹产生的高温高压气体的冲击和振动下，形成多条微细裂的深度可达20m以上的高密弹孔；随后再向高密弹孔和裂缝内注入处理液，使高密弹孔和裂缝深度进一步扩大并延伸至23?25m ;在井筒周围半径25m的煤层范围内形成一个多孔、多洞、多裂缝组合的立体网状流动圆柱空间，让多方向大范围的煤层气参与流动，以便于抽取煤层气。
[0021]上述处理液含有浓度为0.1%的盐酸和防膨剂，防膨剂的重量百分比为4%，其余为盐酸。
[0022]实施例2
[0023]本实施例中的一种用于三低煤层抽取煤层气的圆柱式开采方法，其开采步骤为:首先用一个与套管尺寸对应的钻头在表层钻孔，接着用比上述钻头小的钻头打开煤层且一直钻到煤层底届以下70m形成小直径的裸眼井，然后再将煤层段的小直径裸眼井扩孔至大直径的裸眼井，并且将顶板以上的井壁用水泥封固，将聚能射孔器下入已完成钻扩孔的裸眼井井底，正对煤层，以密度为20孔/m直接对裸眼段井壁实施高孔密射，在聚能射孔弹产生的高温高压气体的冲击和振动下，形成多条微细裂的深度可达20m以上的高密弹孔；随后再向高密弹孔和裂缝内注入处理液，使高密弹孔和裂缝深度进一步扩大并延伸至23?25m ;在井筒周围半径25m的煤层范围内形成一个多孔、多洞、多裂缝组合的立体网状流动圆柱空间，让多方向大范围的煤层气参与流动，以便于抽取煤层气。
[0024]上述处理液含有浓度为20%的盐酸和防膨剂，防膨剂的重量百分比为2%，其余为盐酸。
[0025]实施例3
[0026]本实施例中的一种用于三低煤层抽取煤层气的圆柱式开采方法，其开采步骤与实施例I中的相同。处理液为浓度为10%的盐酸。
[0027]实施例4
[0028]本实施例中的一种用于三低煤层抽取煤层气的圆柱式开采方法，其开采步骤与实施例I中的相同。
[0029]所述处理液含有浓度为20%的盐酸、防膨剂、缓蚀剂和氢佛酸，防膨剂的重量百分比为4%，缓蚀剂的重量百分比为0.1%，氢佛酸的重量百分比为10%，其余为盐酸。
[0030]实施例5
[0031]本实施例中的一种用于三低煤层抽取煤层气的圆柱式开采方法，其开采步骤与实施例I中的相同。
[0032]所述处理液含有浓度为10%的盐酸、缓蚀剂、铁稳剂和氢佛酸，缓蚀剂的重量百分比为4%，铁稳剂的重量百分比为4%，氢佛酸的重量百分比为6%，其余为盐酸。
[0033]实施例6
[0034]本实施例中的一种用于三低煤层抽取煤层气的圆柱式开采方法，其开采步骤与实施例I中的相同。
[0035]所述处理液含有浓度为5%的盐酸、防膨剂、缓蚀剂和铁稳剂，防膨剂的重量百分比为2%，缓蚀剂的重量百分比为2%，铁稳剂的重量百分比为2%，其余为盐酸。
[0036]实施例7
[0037]本实施例中的一种用于三低煤层抽取煤层气的圆柱式开采方法，其开采步骤与实施例I中的相同。
[0038]所述处理液含有浓度为0.1%的盐酸、防膨剂、缓蚀剂、铁稳剂和氢佛酸，防膨剂的重量百分比为1%，缓蚀剂的重量百分比为2%，铁稳剂的重量百分比为3%，氢佛酸的重量百分比为4%,其余为盐酸。
[0039]上述实施例中的浓度为0.1?20%的盐酸还能用浓度为IOOPPm?IOOOOPPm的二
氧化氯代替。
【权利要求】
1.一种用于三低煤层抽取煤层气的圆柱式开采方法，其特征在于:其开采步骤为:将聚能射孔器下入已完成钻扩孔的裸眼井井底，正对煤层，以密度为16孔/m以上直接对裸眼段井壁实施高孔密射，在聚能射孔弹产生的高温高压气体的冲击和振动下，形成多条微细裂的深度可达20m以上的高密弹孔；随后再向高密弹孔和裂缝内注入处理液，使高密弹孔和裂缝深度进一步扩大并延伸至23?25m ;在井筒周围半径25m的煤层范围内形成一个多孔、多洞、多裂缝组合的立体网状流动圆柱空间，让多方向大范围的煤层气参与流动，以便于抽取煤层气。
2.根据权利要求1所述的一种用于三低煤层抽取煤层气的圆柱式开采方法，其特征在于:所述处理液含有浓度为0.1?20%的酸性物质和防膨剂，防膨剂的重量百分比为O?4%，其余为酸性物质。
3.根据权利要求1所述的一种用于三低煤层抽取煤层气的圆柱式开采方法，其特征在于:所述处理液含有浓度为0.1?20%的酸性物质、防膨剂、缓蚀剂、铁稳剂和氢佛酸，防膨剂的重量百分比为O?4%，缓蚀剂的重量百分比为0.1?4%，铁稳剂的重量百分比为O?4%，氢佛酸的重量百分比为O?10%，其余为酸性物质。
4.根据权利要求2或3所述的一种用于三低煤层抽取煤层气的圆柱式开采方法，其特征在于:所述酸性物质为油田酸化作业中的任意一种。
5.根据权利要求2或3所述的一种用于三低煤层抽取煤层气的圆柱式开采方法，其特征在于:所述酸性物质还能用浓度为IOOPPm?IOOOOPPm的氧化剂类物质代替。
【文档编号】E21B43/00GK103573285SQ201310514094
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年10月25日 优先权日:2013年10月25日
【发明者】李晋平, 翟红, 肖亚宁, 王强, 段惠萍, 李迎业, 李品, 佐江宏, 李忠群, 郝东 申请人:山西潞安环保能源开发股份有限公司五阳煤矿, 太原和瑞能源工程技术有限公司