一種利用火燒煤層輔助造縫開(kāi)采煤層氣的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種利用火燒煤層輔助造縫開(kāi)采煤層氣的方法，該方法包括步驟：(1)向煤層氣井注入氮?dú)夂?或二氧化碳?xì)怏w把近井地帶煤層氣推進(jìn)地層深處3～5m；(2)點(diǎn)火：注空氣點(diǎn)火，點(diǎn)火溫度在500℃以上，把近井地帶煤層點(diǎn)燃；(3)停止注空氣，悶井4～5天；(4)注入氮?dú)饣蚨趸細(xì)怏w稀釋近井地帶參與氧氣，避免采出氣爆炸風(fēng)險(xiǎn)；(5)正常開(kāi)采煤層氣。本發(fā)明的方法適合于煤層氣改造，既能實(shí)現(xiàn)近井地帶形成洞穴完井效果，又能代替壓裂形成裂縫，為煤層氣提高滲流能力實(shí)現(xiàn)有效改造提供了一種新的思路。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種利用火燒煤層輔助造縫開(kāi)采煤層氣的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于煤層氣開(kāi)發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用火燒煤層輔助造縫開(kāi)采煤層 氣的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 煤層氣是儲(chǔ)存在煤層中以甲烷為主要成分、以吸附在煤基質(zhì)顆粒表面為主、部分 游離于煤孔隙中或溶解于煤層水中的烴類(lèi)氣體，俗稱(chēng)"瓦斯"，以甲烷(CH 4)為主，其次為二 氧化碳(C02)、氮?dú)?N2)等，熱值是通用煤的2~5倍，1立方米純煤層氣的熱值相當(dāng)于1.13kg 汽油、1.21kg標(biāo)準(zhǔn)煤，其熱值與天然氣相當(dāng)，可以與天然氣混輸混用，而且燃燒后很潔凈，幾 乎不產(chǎn)生任何廢氣。煤層氣除了作為工業(yè)、化工、發(fā)電和居民生活燃料能源外，也可作為化 學(xué)工業(yè)的原料。
[0003] 煤層氣是煤的伴生礦產(chǎn)資源，屬非常規(guī)天然氣。煤層氣與常規(guī)天然氣有很大的差 異，主要表現(xiàn)為下面幾點(diǎn)：（1)儲(chǔ)氣機(jī)理不同。煤層氣以吸附態(tài)吸附在煤的微孔隙壁表面上， 而天然氣是以游離態(tài)儲(chǔ)集在其他巖石的孔隙中。（2)產(chǎn)氣機(jī)理不同。煤層氣的產(chǎn)氣機(jī)理是排 水降壓，煤層氣幾乎是在一個(gè)大氣壓力或以下生產(chǎn)的，因此只有解吸以后才能產(chǎn)氣。天然氣 一開(kāi)井就形成生產(chǎn)壓差，因此天然氣不解吸就可以生產(chǎn)。（3)儲(chǔ)集巖石物性不同。煤層氣儲(chǔ) 集在煤系巖石的微孔隙壁面上，天然氣儲(chǔ)集在煤系巖石以外的沉積巖石的空隙中。（4)煤層 割理中含有水。如果煤層氣沒(méi)有達(dá)到飽和或儲(chǔ)層中壓力在臨界壓力之上，就必須使其開(kāi)始 產(chǎn)水，即脫水，使壓力降到臨界壓力下使其開(kāi)始解吸。
[0004] 由于煤層氣的以上特性，所以想要達(dá)到理想的施工效果必須進(jìn)行壓裂施工。煤層 氣進(jìn)行壓裂主要目的有以下幾點(diǎn)：（1)更有效地將煤儲(chǔ)層的天然裂縫系統(tǒng)與井筒連通起來(lái)； (2)避免井筒附近的地層傷害；（3)廣泛分配井筒附近的壓降，從而減少煤粉的生成；（4)增 加產(chǎn)能及加速脫水。煤層氣壓裂的機(jī)理是通過(guò)高壓驅(qū)動(dòng)液流將液流擠入煤層原有和壓裂后 出現(xiàn)的裂縫內(nèi)，使這些裂縫變寬、變長(zhǎng)，進(jìn)而在煤中產(chǎn)生更多的次生裂縫和裂隙，以增加煤 層的滲透率。
[0005] 由于煤層與其他地層存在差異，因此在壓裂施工時(shí)會(huì)與一般施工不同，主要表現(xiàn) 如下：（1)煤層微裂隙和割理十分發(fā)育，壓裂液濾失嚴(yán)重，易出現(xiàn)砂堵，因此施工難度大。（2) 煤層井壓裂產(chǎn)生的裂縫比預(yù)料的更為復(fù)雜，可能出現(xiàn)水平裂縫與垂直裂縫構(gòu)成的組合裂縫 即T形裂縫，這給施工帶來(lái)困難。（3)壓裂液對(duì)儲(chǔ)層的傷害較嚴(yán)重。由于煤層氣存在壓力系數(shù) 低、溫度低、孔隙度低、滲透率低等特性，且儲(chǔ)層具有特殊的組成、潤(rùn)濕吸附性和多孔介質(zhì)體 系，對(duì)壓裂液的傷害敏感性反應(yīng)較大。（4)煤層的楊氏模量較常規(guī)的砂巖楊氏模量小，易形 成較寬的水力裂縫，而煤層的閉合壓力一般較低，近井筒處的支撐劑易返出。另外，由于煤 層較軟，雖然水力壓裂可以在煤層中產(chǎn)生裂縫，但支撐劑的嵌入在裂縫的壁面附近形成了 一個(gè)應(yīng)力集中區(qū)，它的存在大幅度降低了裂縫附近煤層的滲透率。盡管通過(guò)壓裂可以在煤 層中形成較高滲流能力的裂縫通道，但在煤層基質(zhì)與裂縫的之間通道受到阻礙。目前已經(jīng) 通過(guò)實(shí)驗(yàn)使用高能氣體壓裂技術(shù)，在煤層中瞬時(shí)產(chǎn)生高壓，通過(guò)氣體的推進(jìn)形成裂縫，這種 裂縫可以避免水力壓裂的壓實(shí)作用，但煤粉污染嚴(yán)重，操作難度較大。而且高能氣體壓裂無(wú) 支撐劑，壓裂施工后裂縫閉合難易形成有效導(dǎo)流能力通道。（5)由于煤層的疏松易碎性，在 壓裂作業(yè)時(shí)會(huì)由于煤層的破裂和壓裂液的沖刷產(chǎn)生煤粉。煤粉極易聚集起來(lái)堵塞裂縫的端 部，改變裂縫方向，使壓裂施工壓力增高。但是，在壓裂中生成煤粉不可避免。目前的方法是 在壓裂液中加入化學(xué)藥劑，使煤粉懸浮在壓裂液中，但此種方法作用有限。
[0006] CN 102536184 A公開(kāi)了一種火燒煤層開(kāi)采煤層氣的方法，其包括：（1)步驟井網(wǎng)： 在一個(gè)四點(diǎn)或五點(diǎn)或七點(diǎn)的井組的中心鉆一口注氣井；（2)貫通煤層；（3)點(diǎn)燃煤層;通過(guò)點(diǎn) 火系統(tǒng)和地面控制臺(tái)，把煤層點(diǎn)燃；（4)采集煤層氣；（5)控制煤層的燃燒范圍；可以在燃燒 蔓延的方向上打一排注水井，注入高壓水形成地下水墻阻斷燃燒;在火勢(shì)較猛的地方，采用 注高壓水泥漿來(lái)阻斷燃燒。該方法必須在兩口井之間施工，特別是其中的貫通煤層的步驟， 只有在鉆井貫通基礎(chǔ)上才能實(shí)施，無(wú)疑增大鉆井成本，增大施工難度，而且點(diǎn)火只能利用天 然氣點(diǎn)火，增大了施工的風(fēng)險(xiǎn)。
[0007] 綜上，現(xiàn)有的煤層壓裂改造技術(shù)在實(shí)施過(guò)程中不可避免地會(huì)造成儲(chǔ)層傷害，進(jìn)而 影響改造效果，必須進(jìn)一步研究和改進(jìn)相關(guān)技術(shù)，克服壓裂施工中暴露的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種改進(jìn)的利用火燒煤層輔助造縫開(kāi)采煤層氣的方 法。
[0009] 本發(fā)明提供的利用火燒煤層輔助造縫開(kāi)采煤層氣的方法，是一種適合于煤層氣改 造既能實(shí)現(xiàn)近井地帶形成洞穴完井效果、又能代替壓裂形成裂縫的開(kāi)采技術(shù)方法，為煤層 氣提尚滲流能力實(shí)現(xiàn)有效改造提供了 一種新的思路。
[0010] 具體而言，本發(fā)明提供了一種利用火燒煤層輔助造縫開(kāi)采煤層氣的方法，該方法 包括步驟：
[0011] (1)向煤層氣井注入氮?dú)夂?或二氧化碳?xì)怏w把近井地帶煤層氣推進(jìn)地層深處3~ 5m；
[0012] ⑵點(diǎn)火:注空氣點(diǎn)火，點(diǎn)火溫度在500 °C以上，把近井地帶煤層點(diǎn)燃；
[0013] (3)停止注空氣，悶井4~5天，以消耗空氣腔內(nèi)的剩余氧氣；
[0014] (4)注入氮?dú)饣蚨趸細(xì)怏w稀釋近井地帶殘余氧氣至氧氣含量小于5%以下，避 免采出氣爆炸風(fēng)險(xiǎn)；
[0015] (5)正常開(kāi)采煤層氣。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，本發(fā)明的利用火燒煤層輔助造縫開(kāi)采煤層氣的方法 中，步驟（1)中注入的氮?dú)?N2)、二氧化碳(C0 2)可起到后期注入空氣和煤層氣隔離的目的， 避免直接注入空氣和煤層氣直接接觸產(chǎn)生爆炸風(fēng)險(xiǎn)。具體地，步驟(1)中向煤層氣井注入氮 氣和/或二氧化碳?xì)怏w的量％符合以下計(jì)算式：
[0017] v2 = jir2 · h · φ+V3
[0018]其中V2為地下體積(m3)，r為推進(jìn)半徑(3~5m)，h為氣藏厚度(m)，Φ為煤藏孔隙度， V3為井筒條件下的氣體體積；
[0019]或者符合以下理想狀態(tài)方程式：
[0021] Pi為地面壓力，p2為地下壓力，Vi為地面體積，V2為地下體積，Ti為地面溫度，T 2為地 下溫度。
[0022] V2、V3可參照所屬領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)確定。例如，根據(jù)理想狀態(tài)方程計(jì)算，整個(gè)井筒的 體積是確定的，井筒內(nèi)的壓力和溫度是確定的，就可以算出折合常壓地面溫度下的地面體 積。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，本發(fā)明的利用火燒煤層輔助造縫開(kāi)采煤層氣的方法 中，步驟(2)可采用電點(diǎn)火，或使用化學(xué)點(diǎn)火，例如天然氣點(diǎn)火。具體實(shí)施時(shí)，將電加熱點(diǎn)火 器下入井底(也可以使用化學(xué)點(diǎn)火，但要注意篩選），注空氣點(diǎn)火，點(diǎn)火溫度保證在地層條件 下煤的燃點(diǎn)500°C以上，把近井地帶煤層點(diǎn)燃，最終形成近井地帶洞穴完井效果，解除近井 地帶污染，改善近井地帶滲流能力，同時(shí)，煤層節(jié)理和微裂縫發(fā)育，注入熱空氣可較快進(jìn)入 節(jié)理或者微裂縫，進(jìn)而使得裂縫壁面煤層燃燒，形成更寬更長(zhǎng)微裂縫，從而溝通更多裂縫， 同時(shí)裂縫壁面上的污染得到進(jìn)一步改善。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，本發(fā)明的利用火燒煤層輔助造縫開(kāi)采煤層氣的方法 中，注空氣點(diǎn)火時(shí)，注入空氣速度初期（3-5天）3000-12000m 3/d，3-5天后關(guān)閉點(diǎn)火器，繼續(xù) 注入空氣，把近井地帶煤層點(diǎn)燃。繼續(xù)注入空氣時(shí)，可適當(dāng)加大通風(fēng)量注空氣，例如注氣速 度可提高至8000_25000m 3/d。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，本發(fā)明的利用火燒煤層輔助造縫開(kāi)采煤層氣的方法 中，步驟(2)中累計(jì)注空氣的量為20 X 104m3~80 X 104m3，優(yōu)選為20 X 104m3~80 X 104m3。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，本發(fā)明的利用火燒煤層輔助造縫開(kāi)采煤層氣的方法 中，步驟(4)中注入的氮?dú)饣蚨趸細(xì)怏w的量可以是步驟(2)中注空氣量的8%~12%。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，本發(fā)明的利用火燒煤層輔助造縫開(kāi)采煤層氣的方法 還包括:步驟(5)開(kāi)采煤層氣時(shí)監(jiān)測(cè)產(chǎn)出氣氧含量，當(dāng)產(chǎn)出氣氧含量超過(guò)5 %時(shí)，注入氮?dú)饣?二氧化碳?xì)怏w稀釋至氧含量在5%以下或者悶井3~5天，再正常開(kāi)采煤層氣。
[0028] 本發(fā)明的利用火燒煤層輔助造縫開(kāi)采煤層氣的方法，可單獨(dú)施工實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)目的， 也可和其它改造方式(水力壓裂和高能氣體壓裂等方式)或完井方式(水平井、羽狀井等)結(jié) 合更進(jìn)一步提高改造效果。即，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，本發(fā)明的利用火燒煤層輔助造 縫開(kāi)采煤層氣的方法還可包括:先對(duì)煤層進(jìn)行水力壓裂和/或高能氣體壓裂改造，再實(shí)施所 述步驟（1)~步驟(5)?；蛘?，本發(fā)明的利用火燒煤層輔助造縫開(kāi)采煤層氣的方法中，所述煤 層氣井為水平井或羽狀井。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，本發(fā)明的利用火燒煤層輔助造縫開(kāi)采煤層氣的方法 可單井實(shí)施吞吐作業(yè)，無(wú)需形成井網(wǎng)，且效果顯著。
[0030] 本發(fā)明的有益技術(shù)效果：
[0031] 1)本發(fā)明的煤層氣改造技術(shù)方法既能實(shí)現(xiàn)近井地帶形成洞穴完井效果，又能代替 壓裂形成裂縫的開(kāi)采技術(shù)方法，為煤層氣提高滲流能力實(shí)現(xiàn)有效改造提供了一種新的思 路；
[0032] 2)本發(fā)明的煤層氣改造技術(shù)方法，無(wú)壓裂液污染，不加砂施工易于實(shí)現(xiàn)。
[0033] 3)本發(fā)明的煤層氣改造技術(shù)方法，避免了高能氣體壓裂瞬間高壓或者水力壓裂支 撐劑嵌入等因素造成的裂縫壁面的壓實(shí)作用，有效的提高了基質(zhì)到裂縫的滲流能力。
[0034] 4)本發(fā)明的煤層氣改造技術(shù)方法可單獨(dú)施工實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)目的，也可和其它改造方式 (水力壓裂和高能氣體壓裂等方式)或完井方式(水平井、羽狀井等)結(jié)合更進(jìn)一步提高改造 效果。
[0035] 5)本發(fā)明的煤層氣改造技術(shù)方法，火燒煤層后產(chǎn)生的氣體包括參與的氮?dú)?N2)， 生成的二氧化碳?xì)怏w(C02)和熱，由于煤對(duì)氮?dú)?N2)的吸附能力比其對(duì)甲烷(CH4)的吸附能 力弱，氮?dú)?N 2)是不能與甲烷(CH4)進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)吸附的，即氮?dú)?N2)不能從煤的基質(zhì)孔隙中把 甲烷(CH 4)"擠"出來(lái)，但氮?dú)?N2)注入煤層后，在等壓條件下通過(guò)降低甲烷(CH4)的有效分 壓，使得吸附甲烷(CH 4)的平衡孔隙壓力降低而解析出來(lái)。但置入二氧化碳(C02)后，可同時(shí) 起到競(jìng)爭(zhēng)吸附與降低甲烷(CH4)有效分壓的作用，能夠起到更好的置換效果；除此之外，燃 燒生熱可以把基質(zhì)孔隙中的甲烷(CH 4)"蒸"出來(lái)，提高解吸附能力從而達(dá)到煤層氣增產(chǎn)的 目的。
[0036] 6)本發(fā)明的煤層氣改造技術(shù)方法點(diǎn)火方式靈活，可電點(diǎn)火也可以天然氣點(diǎn)火。
[0037] 7)本發(fā)明的煤層氣改造技術(shù)方法施工簡(jiǎn)單，無(wú)需形成井網(wǎng)，任何一口單井即可實(shí) 施吞吐作業(yè)，且效果顯著。
【附圖說(shuō)明】
[0038] 圖1:本發(fā)明利用火燒煤層輔助造縫開(kāi)采煤層氣方法流程示意圖。
[0039] 圖2A與圖2B:本發(fā)明利用火燒煤層輔助造縫開(kāi)采煤層氣方法改造示意圖。其中，圖 2A:原始煤層氣藏;圖2B:火燒煤層改造后煤層氣藏。
[0040] 圖3A與圖3B:本發(fā)明利用火燒煤層輔助造縫和高能氣體壓裂造縫示意圖。其中，圖 3A:高能氣體壓裂造縫;圖3B:火燒煤層輔助造縫。
[0041] 圖4A與圖4B:本發(fā)明利用火燒煤層和高能氣體壓裂復(fù)合技術(shù)輔助造縫示意圖。其 中，圖4A:高能氣體壓裂造縫示意圖；圖4B:高能氣體壓裂后火燒煤層改造示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。本 領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具體描述的內(nèi)容是說(shuō)明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制 本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0043] 本發(fā)明的利用火燒煤層輔助造縫開(kāi)采煤層氣的方法，主要包括步驟：
[0044] (1)參見(jiàn)圖1所示，針對(duì)選定的煤層氣井，首先注入一定量氮?dú)饣蛘叨趸細(xì)怏w 11把近井地帶煤層氣12推進(jìn)地層深處3~5m，起到后期注入空氣13和煤層氣12隔離的目的， 點(diǎn)火器14加熱時(shí)避免直接注入空氣13和煤層氣12直接接觸產(chǎn)生爆炸風(fēng)險(xiǎn)。
[0045] (2)點(diǎn)火改造：
[0046] 圖2A和圖2B是火燒煤層輔助造縫開(kāi)采煤層氣方法改造示意圖，圖2A是原始煤層氣 藏示意圖，圖2B是火燒煤層氣改造示意圖，將電加熱點(diǎn)火器下入井底，注空氣點(diǎn)火，點(diǎn)火溫 度保證500°C以上，把近井地帶煤層點(diǎn)燃，最終形成近井地帶洞穴完井效果21，解除近井地 帶污染，改善近井地帶滲流能力，同時(shí)，煤層節(jié)理和微裂縫發(fā)育，注入熱空氣可較快進(jìn)入節(jié) 理或者微裂縫，進(jìn)而使得裂縫壁面煤層燃燒，形成更寬更長(zhǎng)微裂縫22，從而溝通更多裂縫， 同時(shí)裂縫壁面上的污染得到進(jìn)一步改善。
[0047]圖3A和圖3B為火燒煤層輔助造縫和高能氣體壓裂造縫對(duì)比示意圖，高能氣體壓裂 后除了靠煤巖塑性變形作用使裂縫保持一定開(kāi)度，另外在剪切力作用下，裂縫兩側(cè)產(chǎn)生相 對(duì)移動(dòng)，再加上巖石的剝落顆粒的支撐，使其形成閉合不嚴(yán)的自行支撐的裂縫主如圖3A所 示;而在本發(fā)明的火燒煤層輔助造縫工藝中，在大通風(fēng)量高壓情況下除了可以形成高能氣 體壓裂效果以外，裂縫壁面還可燃燒形成更大開(kāi)度的裂縫，如圖3B所示，而且可以減少像水 力壓裂或者高能氣體壓裂裂縫壁面的壓實(shí)污染作用。
[0048]圖4A和圖4B為火燒煤層和高能氣體壓裂復(fù)合技術(shù)輔助造縫示意圖，其中，是在高 能氣體壓裂形成圖4A所示的裂縫以后，再進(jìn)行煤層火燒二次改造，可形成如圖4B所示的效 果，如圖所示，既有近井地帶的洞穴完井效果41，也有高能氣體壓裂造縫的基礎(chǔ)上更進(jìn)一步 改造的效果，42為老縫變寬、變長(zhǎng)，43產(chǎn)生新裂縫。
[0049] (3)停止注空氣，悶井4~5天。
[0050] (4)注入適量氮?dú)饣蛘叨趸饥?氣體，稀釋近井地帶參與氧氣，避免采出氣爆 炸風(fēng)險(xiǎn)。
[0051] (5)轉(zhuǎn)入煤層氣正常開(kāi)采，開(kāi)采初期注意監(jiān)測(cè)產(chǎn)出氣氧含量，若產(chǎn)出氣氧含量超過(guò) 5%，再悶井3~5天或者注入適量氮?dú)饣蛘叨趸細(xì)怏w稀釋?zhuān)鹾吭?%以下可正常生 產(chǎn)。
[0052]實(shí)施例1、煤層氣藏火燒改造
[0053] 1)針對(duì)選定的煤層氣井，深度1128.4-1136.8m，厚度5.6m，含氣量15.31-19.36m3/ t，含氣飽和度71-89 %，初期試氣幾乎不產(chǎn)氣，首先注入氮?dú)猓∟2)(也可以注入二氧化碳 (C02))氣體把近井地帶煤層氣推進(jìn)地層深處約5m(折合地面條件下25000m 3)，起到后期注入 空氣和煤層氣隔離的目的，避免直接注入空氣和煤層氣直接接觸產(chǎn)生爆炸風(fēng)險(xiǎn)。
[0054] 2)將電加熱點(diǎn)火器下入井底，注空氣點(diǎn)火，，點(diǎn)火溫度保證500°C以上，最高溫度達(dá) 525°C，初期注入速度約為5000m3/d，點(diǎn)火時(shí)間在4天，關(guān)閉點(diǎn)火器后繼續(xù)注入空氣，累計(jì)注 空氣25X 104m3,注空氣點(diǎn)火可把近井地帶煤層點(diǎn)燃，最終形成近井地帶洞穴完井效果，解除 近井地帶污染，改善近井地帶滲流能力，同時(shí)，煤層節(jié)理和微裂縫發(fā)育，注入熱空氣可較快 進(jìn)入節(jié)理或者微裂縫，進(jìn)而使得裂縫壁面煤層燃燒，形成更寬更長(zhǎng)微裂縫，從而溝通更多裂 縫，同時(shí)裂縫壁面上的污染得到進(jìn)一步改善。
[0055] 3)停止注空氣，悶井4天。
[0056] 4)注入適量氮?dú)?，氣體注入量參照累注空氣量的10%注入2.5 X104m3,稀釋近井地 帶參與氧氣，避免采出氣爆炸風(fēng)險(xiǎn)。
[0057] 5)轉(zhuǎn)入煤層氣正常開(kāi)采，初期產(chǎn)氣氧含量為1%_1.5%之間，開(kāi)采初期應(yīng)注意監(jiān)測(cè) 產(chǎn)出氣氧含量，產(chǎn)出氣氧含量超過(guò)5%，再悶井4天，氧含量在5%以下，正常生產(chǎn)。
[0058] 6)該井煤層氣藏火燒改造之前基本沒(méi)有產(chǎn)量，煤層氣藏火燒改造之后試氣 10000m3/d，起到了較好的改造效果。
[0059] 實(shí)施例2、壓裂+煤層氣藏火燒復(fù)合改造
[0060] 1)針對(duì)選定的煤層氣井，深度606.6-609.6m，厚度3m，含氣量16-20m3/t，含氣飽和 度73%-93%，首先利用高能氣體壓裂產(chǎn)生多裂縫。
[0061 ] 2)將電加熱點(diǎn)火器下入井底，注空氣點(diǎn)火，點(diǎn)火溫度保證500 °C以上，最高溫度達(dá) 543°C，初期注入速度約為8000m3/d，點(diǎn)火時(shí)間在5天，關(guān)閉點(diǎn)火器，繼續(xù)注入空氣，為了產(chǎn)生 更多微裂縫，后期加大通風(fēng)量20000m3/d注空氣，累計(jì)注空氣40 X 104m3，把近井地帶煤層點(diǎn) 燃，最終形成近井地帶洞穴完井效果，解除近井地帶污染，改善近井地帶滲流能力，同時(shí)，煤 層節(jié)理和微裂縫發(fā)育，注入熱空氣可較快進(jìn)入節(jié)理或者微裂縫，進(jìn)而使得裂縫壁面煤層燃 燒，形成更寬更長(zhǎng)微裂縫，從而溝通更多裂縫，同時(shí)裂縫壁面上的污染得到進(jìn)一步改善。 [0062] 3)停止注空氣，悶井4天。
[0063] 4)由于本井附近有C02氣源，注入二氧化碳C02氣體4X10 4m3,稀釋近井地帶參與氧 氣，避免采出氣爆炸風(fēng)險(xiǎn)。
[0064] 5)轉(zhuǎn)入煤層氣正常開(kāi)采，開(kāi)采初期注意監(jiān)測(cè)產(chǎn)出氣氧含量，產(chǎn)出氣氧含量發(fā)現(xiàn)超 過(guò)5 %，又悶井3天仍然超過(guò)5 %，后注入適量氮?dú)饣蛘叨趸細(xì)怏w稀釋?zhuān)鹾吭? %以 下，轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)。
[0065] 6)該井煤層氣藏火燒改造之前基本沒(méi)有產(chǎn)量，壓裂+煤層氣藏火燒復(fù)合改造改造 之后試氣18200m 3/d，起到了較好的改造效果。
[0066] 實(shí)施例3、煤層氣藏水平井+火燒改造
[0067] 1)針對(duì)選定的煤層氣水平井，水平井段長(zhǎng)度為500m3,煤層氣藏深度514.2- 520.6m，厚度5.4m，含氣量16-26m3/t，含氣飽和度90-98.9%，首先注入一定量氮?dú)?N 2)氣體 把近井地帶煤層氣推進(jìn)地層深處約5m(折合地面條件下60000m3)，起到后期注入空氣和煤 層氣隔離的目的，避免直接注入空氣和煤層氣直接接觸產(chǎn)生爆炸風(fēng)險(xiǎn)。
[0068] 2)將電加熱點(diǎn)火器下入井底，注空氣點(diǎn)火，點(diǎn)火時(shí)間在40天，點(diǎn)火溫度保證500°C 以上，最高溫度達(dá)532°C，初期注入速度為約12000m3/d，點(diǎn)火時(shí)間在5天，關(guān)閉點(diǎn)火器，繼續(xù) 注入空氣，為了產(chǎn)生更多微裂縫，后期加大通風(fēng)量注空氣，最高注氣速度可達(dá)25000m3/d，累 計(jì)注空氣60 X 104m3，把近井地帶煤層點(diǎn)燃，最終形成近井地帶洞穴完井效果，解除近井地帶 污染，改善近井地帶滲流能力，同時(shí)，煤層節(jié)理和微裂縫發(fā)育，注入熱空氣可較快進(jìn)入節(jié)理 或者微裂縫，進(jìn)而使得裂縫壁面煤層燃燒，形成更寬更長(zhǎng)微裂縫，從而溝通更多裂縫，同時(shí) 裂縫壁面上的污染得到進(jìn)一步改善。
[0069] 3)停止注空氣，悶井5天。
[0070] 4)注入氮?dú)? X104m3,稀釋近井地帶參與氧氣，避免采出氣爆炸風(fēng)險(xiǎn)。
[0071] 5)轉(zhuǎn)入煤層氣正常開(kāi)采，開(kāi)采初期注意監(jiān)測(cè)產(chǎn)出氣氧含量，產(chǎn)出氣氧含量超過(guò) 5%，悶井5天后，氧含量在5%以下，轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)。
[0072] 6)該井煤層氣藏火燒改造之前基本沒(méi)有產(chǎn)量，煤層氣藏火燒復(fù)合改造改造之后試 氣28300m 3/d，起到了較好的改造效果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種利用火燒煤層輔助造縫開(kāi)采煤層氣的方法，該方法包括步驟： (1) 向煤層氣井注入氮?dú)夂?或二氧化碳?xì)怏w把近井地帶煤層氣推進(jìn)地層深處3~5m; (2) 點(diǎn)火:注空氣點(diǎn)火，點(diǎn)火溫度在500°CW上，把近井地帶煤層點(diǎn)燃； (3) 停止注空氣，悶井4~5天； (4) 注入氮?dú)饣蚨趸細(xì)怏w稀釋近井地帶參與氧氣，避免采出氣爆炸風(fēng)險(xiǎn)； (5) 正常開(kāi)采煤層氣。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟（1)中向煤層氣井注入氮?dú)夂?或二氧化碳?xì)?體的量V2符合W下計(jì)算式： V2 =町2 · h · Φ+Vs 其中V2為地下體積(m3)，r為推進(jìn)半徑(3~5m)，h為氣藏厚度(m)，Φ為煤藏孔隙度，V3為 井筒條件下的氣體體積； 或者符合W下理想狀態(tài)方程式：P功地面壓力，P2為地下壓力，V功地面體積，V2為地下體積，T功地面溫度，T2為地下溫 度。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟(2)中采用電點(diǎn)火或天然氣點(diǎn)火。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟（2)中注空氣點(diǎn)火時(shí)，注入空氣速度初期 3000-12000mVd，3-5天后關(guān)閉點(diǎn)火器，繼續(xù)注入空氣，把近井地帶煤層點(diǎn)燃。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟(2)中累計(jì)注空氣20X10V~80X10V。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟(4)中注入氮?dú)饣蚨趸細(xì)怏w的量為步驟 (2)中注空氣量的8%~12%。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，該方法還包括： 開(kāi)采煤層氣時(shí)監(jiān)測(cè)產(chǎn)出氣氧含量，當(dāng)產(chǎn)出氣氧含量超過(guò)5%時(shí)，注入氮?dú)饣蚨趸細(xì)?體稀釋至氧含量在5 % W下或者悶井3~5天，再正常開(kāi)采煤層氣。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，該方法還包括： 先對(duì)煤層進(jìn)行水力壓裂和/或高能氣體壓裂改造，再實(shí)施所述步驟(1)~步驟巧）。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述煤層氣井為水平井或羽狀井。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，該方法中是單井實(shí)施吞吐作業(yè)。
【文檔編號(hào)】E21B43/247GK106089171SQ201610638156
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年8月5日 公開(kāi)號(hào)201610638156.1, CN 106089171 A, CN 106089171A, CN 201610638156, CN-A-106089171, CN106089171 A, CN106089171A, CN201610638156, CN201610638156.1
【發(fā)明人】雷春娣, 梁金中, 王普春, 郭俊
【申請(qǐng)人】北京普新石油技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司