[发明专利]一种煤层气开采的新方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高煤层气开采产量的方法，特别是指利用高温氮气(N₂)或一定温度的压裂液开采煤层气的方法，属于煤层气开采方法技术领域。

背景技术

煤层气是成煤过程中形成的、仍以煤层为储集的天然气，主要成分是甲烷(CH₄)。它是一种非常规天然气，以吸附状态的形式自生自储在煤层中，包括基质表面的吸附气、煤层裂缝与割理中的游离气、煤层水中的溶解气和煤层间夹层的游离气等4部分。煤层气是优质的能源和化工原料，在目前能源短缺的环境中是良好的补充能源。

我国煤层气资源极其丰富，资源量位居世界前列。全国5大聚煤区39个含煤盆地68个含煤区，6大含煤系埋深300—1500m，煤层气远景资源量为270000x108m³，几乎与我国的天然气资源量相当。全国累计探明煤层气储量已达1023.08×l08m³。

我国开发煤层气处于初期的小规模试验阶段，还没有形成一套行之有效的开发工程技术，每年从煤矿矿井抽放掉煤层气(煤矿称瓦斯)约10余亿立方米，造成巨大经济损失，对环境也造成一定的影响，而且每年都会因为瓦斯发生数起井下事故，造成人员伤亡，究其原因，主要是受我国煤层气储层自身特性限制，煤层气藏的渗率低、吸附强、解吸速度慢，使煤层气解吸及在煤层中运移十分困难，目前我国大多数煤层气试井产气量低、产量递减快，难以形成稳定的工业性气流，因此，必须针对我国煤储层特点，如何寻找和研究煤层气开采新型增产技术，成为人们需要解决的—个难题。

煤层气一般以游离、吸附和溶解态存在于煤层的孔裂隙中，少量甲烷可溶于水中：游离态的煤层气服从气体定律，吸附态的煤层不服从气体定律，进入到煤的分子团中，被煤分子所吸收，与煤分子合为—体，所以也称之为固溶体，吸附态的气体是煤层气开采中较难开采的一部分。目前也有利用热能来提高煤层气开采的方法，如中国石油大学的杨胜来在专利“煤层气的热力开采方法”中将热流体或化学剂氧化产生的热量或电加热注入井下，焖井之后开采；新澳能源研究有限公司的赵昱在专利“一种煤层气开采新技术”中应用燃烧出气井的煤以及煤层气产生的高温CO₂，注入井下开采。

通过研究表明，400℃以上的高温可以降低煤层的致密性，提高气体在煤层间隙中的渗透性，加速煤层气的解吸速度；高温氮气（N₂）或高温烟道气具有高吸附性，且氮气分子较小，除能置换出煤层间隙中的吸附态气体，还能解吸出煤分子团中与煤分子作用的吸附态气体，从而提高煤层气的出气率，增加出气井的日产量。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种利用一定温惰性气体（氮气和二氧化碳(N₂)或者带有一定温度的压裂液，压裂液的砂石可以做催化剂支撑骨架，通过温度增产煤层气开采的方法，该方法可以有效解吸出煤层间隙中以及煤分子团中与煤分子作用的吸附态气体，加速煤层气的解吸速度，从而提高煤层气的出气率。

采用的技术方案是：

本发明的一种煤层气开采的新方法，其特征在于包括以下工艺过程：

在以公知方法用高压流体对煤层进行裂处理后，向进气井注入至少400-600℃的高温氮气（N₂）或者高温烟道气，焖井7-15天，利用高温气体加热煤层，使氮气的小分子能够与煤分子反应，充分置换煤层间隙以及分子团中的煤层气。

所述的高温氮气（N₂）或高温烟道气，是高温空气通过燃烧氧化反应后的混合气体，主要成分为氮气。

本发明的优点在于：向注气井注入至少400℃的高温氮气（N₂）或高温烟道气，一方面可以利用高温气体加热煤层，加速气体在煤层间隙中的渗透，提高煤层气解吸速度；另一方面，在高温条件下，由于氮气的小分子以及强吸附性，可以进入到煤分子团中，与煤分子吸附反应，置换出煤层间隙中以及煤分子团中与煤分子作用的吸附态煤层气，从而提高煤层气的出气率。

具体实施方式

本发明的一种煤层气开采的新方法，包括以下工艺过程：

在以公知方法用高压流体对煤层进行裂处理后，向进气井注入至少450℃的高温氮气（N₂）或者高温烟道气，焖井10天，利用高温气体加热煤层，使氮气的小分子能够与煤分子反应，充分置换煤层间隙以及分子团中的煤层气。