一种利用火烧煤层辅助造缝开采煤层气的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用火烧煤层辅助造缝开采煤层气的方法，该方法包括步骤：(1)向煤层气井注入氮气和/或二氧化碳气体把近井地带煤层气推进地层深处3～5m；(2)点火：注空气点火，点火温度在500℃以上，把近井地带煤层点燃；(3)停止注空气，闷井4～5天；(4)注入氮气或二氧化碳气体稀释近井地带参与氧气，避免采出气爆炸风险；(5)正常开采煤层气。本发明专利技术的方法适合于煤层气改造，既能实现近井地带形成洞穴完井效果，又能代替压裂形成裂缝，为煤层气提高渗流能力实现有效改造提供了一种新的思路。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于煤层气开发
，具体涉及一种利用火烧煤层辅助造缝开采煤层气的方法。
技术介绍
煤层气是储存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，俗称“瓦斯”，以甲烷(CH4)为主，其次为二氧化碳(CO2)、氮气(N2)等，热值是通用煤的2～5倍，1立方米纯煤层气的热值相当于1.13kg汽油、1.21kg标准煤，其热值与天然气相当，可以与天然气混输混用，而且燃烧后很洁净，几乎不产生任何废气。煤层气除了作为工业、化工、发电和居民生活燃料能源外，也可作为化学工业的原料。煤层气是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气。煤层气与常规天然气有很大的差异，主要表现为下面几点：(1)储气机理不同。煤层气以吸附态吸附在煤的微孔隙壁表面上，而天然气是以游离态储集在其他岩石的孔隙中。(2)产气机理不同。煤层气的产气机理是排水降压，煤层气几乎是在一个大气压力或以下生产的，因此只有解吸以后才能产气。天然气一开井就形成生产压差，因此天然气不解吸就可以生产。(3)储集岩石物性不同。煤层气储集在煤系岩石的微孔隙壁面上，天然气储集在煤系岩石以外的沉积岩石的空隙中。(4)煤层割理中含有水。如果煤层气没有达到饱和或储层中压力在临界压力之上，就必须使其开始产水，即脱水，使压力降到临界压力下使其开始解吸。由于煤层气的以上特性，所以想要达到理想的施工效果必须进行压裂施工。煤层气进行压裂主要目的有以下几点：(1)更有效地将煤储层的天然裂缝系统与井筒连通起来；(2)避免井筒附近的地层伤害；(3)广泛分配井筒附近的压降，从而减少煤粉的生成；(4)增加产能及加速脱水。煤层气压裂的机理是通过高压驱动液流将液流挤入煤层原有和压裂后出现的裂缝内，使这些裂缝变宽、变长，进而在煤中产生更多的次生裂缝和裂隙，以增加煤层的渗透率。由于煤层与其他地层存在差异，因此在压裂施工时会与一般施工不同，主要表现如下：(1)煤层微裂隙和割理十分发育，压裂液滤失严重，易出现砂堵，因此施工难度大。(2)煤层井压裂产生的裂缝比预料的更为复杂，可能出现水平裂缝与垂直裂缝构成的组合裂缝即T形裂缝，这给施工带来困难。(3)压裂液对储层的伤害较严重。由于煤层气存在压力系数低、温度低、孔隙度低、渗透率低等特性，且储层具有特殊的组成、润湿吸附性和多孔介质体系，对压裂液的伤害敏感性反应较大。(4)煤层的杨氏模量较常规的砂岩杨氏模量小，易形成较宽的水力裂缝，而煤层的闭合压力一般较低，近井筒处的支撑剂易返出。另外，由于煤层较软，虽然水力压裂可以在煤层中产生裂缝，但支撑剂的嵌入在裂缝的壁面附近形成了一个应力集中区，它的存在大幅度降低了裂缝附近煤层的渗透率。尽管通过压裂可以在煤层中形成较高渗流能力的裂缝通道，但在煤层基质与裂缝的之间通道受到阻碍。目前已经通过实验使用高能气体压裂技术，在煤层中瞬时产生高压，通过气体的推进形成裂缝，这种裂缝可以避免水力压裂的压实作用，但煤粉污染严重，操作难度较大。而且高能气体压裂无支撑剂，压裂施工后裂缝闭合难易形成有效导流能力通道。(5)由于煤层的疏松易碎性，在压裂作业时会由于煤层的破裂和压裂液的冲刷产生煤粉。煤粉极易聚集起来堵塞裂缝的端部，改变裂缝方向，使压裂施工压力增高。但是，在压裂中生成煤粉不可避免。目前的方法是在压裂液中加入化学药剂，使煤粉悬浮在压裂液中，但此种方法作用有限。CN 102536184 A公开了一种火烧煤层开采煤层气的方法，其包括：(1)步骤井网：在一个四点或五点或七点的井组的中心钻一口注气井；(2)贯通煤层；(3)点燃煤层；通过点火系统和地面控制台，把煤层点燃；(4)采集煤层气；(5)控制煤层的燃烧范围；可以在燃烧蔓延的方向上打一排注水井，注入高压水形成地下水墙阻断燃烧；在火势较猛的地方，采用注高压水泥浆来阻断燃烧。该方法必须在两口井之间施工，特别是其中的贯通煤层的步骤，只有在钻井贯通基础上才能实施，无疑增大钻井成本，增大施工难度，而且点火只能利用天然气点火，增大了施工的风险。综上，现有的煤层压裂改造技术在实施过程中不可避免地会造成储层伤害，进而影响改造效果，必须进一步研究和改进相关技术，克服压裂施工中暴露的问题。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种改进的利用火烧煤层辅助造缝开采煤层气的方法。本专利技术提供的利用火烧煤层辅助造缝开采煤层气的方法，是一种适合于煤层气改造既能实现近井地带形成洞穴完井效果、又能代替压裂形成裂缝的开采技术方法，为煤层气提高渗流能力实现有效改造提供了一种新的思路。具体而言，本专利技术提供了一种利用火烧煤层辅助造缝开采煤层气的方法，该方法包括步骤：(1)向煤层气井注入氮气和/或二氧化碳气体把近井地带煤层气推进地层深处3～5m；(2)点火：注空气点火，点火温度在500℃以上，把近井地带煤层点燃；(3)停止注空气，闷井4～5天，以消耗空气腔内的剩余氧气；(4)注入氮气或二氧化碳气体稀释近井地带残余氧气至氧气含量小于5％以下，避免采出气爆炸风险；(5)正常开采煤层气。根据本专利技术的具体实施方案，本专利技术的利用火烧煤层辅助造缝开采煤层气的方法中，步骤(1)中注入的氮气(N2)、二氧化碳(CO2)可起到后期注入空气和煤层气隔离的目的，避免直接注入空气和煤层气直接接触产生爆炸风险。具体地，步骤(1)中向煤层气井注入氮气和/或二氧化碳气体的量V2符合以下计算式：V2＝πr2·h·φ+V3其中V2为地下体积(m3)，r为推进半径(3～5m)，h为气藏厚度(m)，φ为煤藏孔隙度，V3为井筒条件下的气体体积；或者符合以下理想状态方程式： P 1 · V 1 T 1 = P 2 · V 2 T 2 ]]>P1为地面压力，P2为地下压力，V1为地面体积，V2为地下体积，T1为地面温度，T2为地下温度。V2、V3可参照所属领域的现有技术确定。例如，根据理想状态方程计算，整个井筒的体积是确定的，井筒内的压力和温度是确定的，就可以算出折合常压地面温度下的地面体积。根据本专利技术的具体实施方案，本专利技术的利用火烧煤层辅助造缝开采煤层气的方法中，步骤(2)可采用电点火，或使用化学点火，例如天然气点火。具体实施时，将电加热点火器下入井底(也可以使用化学点火，但要注意筛选)，注空气点火，点火温度保证在地层条件下煤的燃点500℃以上，把近井地带煤层点燃，最终形成近井地带洞穴完井效果，解除近井地带污染，改善近井地带渗流能力，同时，煤层节理和微裂缝发育，注入热空气可较快进入节理或者微裂缝，进而使得裂缝壁面煤层燃烧，形成更宽更长微裂缝，从而沟通更多裂缝，同时裂缝壁面上的污染得到进一步改善。根据本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用火烧煤层辅助造缝开采煤层气的方法，该方法包括步骤：(1)向煤层气井注入氮气和/或二氧化碳气体把近井地带煤层气推进地层深处3～5m；(2)点火：注空气点火，点火温度在500℃以上，把近井地带煤层点燃；(3)停止注空气，闷井4～5天；(4)注入氮气或二氧化碳气体稀释近井地带参与氧气，避免采出气爆炸风险；(5)正常开采煤层气。

【技术特征摘要】
1.一种利用火烧煤层辅助造缝开采煤层气的方法，该方法包括步骤：(1)向煤层气井注入氮气和/或二氧化碳气体把近井地带煤层气推进地层深处3～5m；(2)点火：注空气点火，点火温度在500℃以上，把近井地带煤层点燃；(3)停止注空气，闷井4～5天；(4)注入氮气或二氧化碳气体稀释近井地带参与氧气，避免采出气爆炸风险；(5)正常开采煤层气。2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(1)中向煤层气井注入氮气和/或二氧化碳气体的量V2符合以下计算式：V2＝πr2·h·φ+V3其中V2为地下体积(m3)，r为推进半径(3～5m)，h为气藏厚度(m)，φ为煤藏孔隙度，V3为井筒条件下的气体体积；或者符合以下理想状态方程式： P 1 · V 1 T 1 = P 2 · V ...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷春娣，梁金中，王普春，郭俊，
申请(专利权)人：北京普新石油技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11