[发明专利]一种煤层气热力开采的原位加热方法

说明书

一种煤层气热力开采的原位加热方法，涉及煤层气热力开采的方法。解决现有开采方法需对井筒进行保温改造与维护，给施工带来较大困难和在特殊地区无法实施的技术问题。本发明对经过水力压裂的煤层气储层，通过钻井放置大功率电加热棒、注水钢管，温度与压力传感器，并用耐高温橡胶封隔器进行封堵，通过对煤层注水并利用电加热棒加热注入的冷水，将水作为传热介质，综合煤层厚度，渗透性，含气量等因素，调节煤层注水速率与电加热棒加热功率，实现对煤层气储层的原位加热。也为低渗透煤层瓦斯热力开采提供了有效的原位加热方法。

技术领域

本发明涉及煤层气热力开采的方法。特别涉及通过煤储层中放置电加热棒将注入的冷水加热，将水作为传热介质，实现对煤层加热的一种煤层气热力开采的原位加热方法。

技术背景

煤矿瓦斯是一种可燃性气体。它既是一种宝贵的资源，也是威胁煤矿安全生产的最大隐患。在采矿过程中，瓦斯从煤层内扩散、涌出到矿井的巷道中，当巷道中的瓦斯浓度达到爆炸界限，遇到明火时，就会造成煤矿瓦斯爆炸事故。进行井下本煤层或邻近煤层的瓦斯预抽采是减少矿井瓦斯涌出量、防治煤矿瓦斯灾害的有效方法。公知的煤矿瓦斯对单一煤层或煤层群的主要抽采方法有：煤矿巷道内的本煤层钻孔抽采、邻近煤层穿层钻孔抽采，或顶层巷道抽采方法等；地面实施的垂直井及其相配套的压裂抽采方法、地面实施的多分支水平井抽采方法。这些常规方法对于较低渗透的煤层几乎没有什么效果。

目前，国内外许多学者研究了温度对煤体中瓦斯解吸速度的影响规律。研究发现温度能提高煤体中的瓦斯解吸速度，有助于煤层气快速、高效开采。

埃克森美孚公司在进行油页岩原位开采技术研究中，提出了Electrofrac TM的原位地层加热工艺。该工艺先利用平行水平井对页岩层进行水力压裂,向油页岩矿层的裂缝中填充导电介质,形成加热单元。导电介质通过传导把热量传递给页岩层,使页岩层内的干酪根热解,产生的油气通过采油井采到地面上来。但由于煤层是热的不良导体，热量不能在煤层中有效传导。同时过高的温度导致煤炭焦化变质。因此，该技术不能应用于煤层原位加热。

CN101503957公开了一种井上下联合注热抽采煤层气的方法，是将高压过热水从地面由钻孔注入加热煤层。这种加热方法的缺点在于：一方面，注热井需要装配保温套管减少过热水热量沿井壁的散失，而装配保温套管增加了施工与井筒维护的难度，同时减小了注水孔的孔径；另一方面，地面注热时，安装加热锅炉需要占用一定的土地，并且需要修筑道路，铺设注热管路等工程。由于条件的限制，在一些特殊的地区(如山区等)往往无法实施。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种煤层气热力开采的原位加热方法，解决现有开采方法需对井筒进行保温改造与维护，给施工带来较大困难和在特殊地区无法实施的技术问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种煤层气热力开采的原位加热的方法，其具体步骤如下：

①对煤层进行水力压裂后，由地面施工垂直钻井或水平钻井至煤层；

②沿垂直钻井或水平钻井将电加热棒放置在钻井内，所述电加热棒与由耐高温橡胶封隔器封隔的1号电缆连接至地面；

③将内径30～60mm的注水钢管由地面布置在钻井中，使管口放置在电加热棒附近；

④将温度传感器、压力传感器放置在与注水钢管同一位置，所述温度传感器和压力传感器由耐高温橡胶封隔器封隔的2号电缆连接至地面；

⑤在垂直钻井或水平钻井中的注水管口附近，靠近井口的一侧利用耐高温橡胶封隔器进行封隔；

⑥由注水钢管向煤层注入冷水，并通过压力传感器检测煤层注水压力；

⑦通过地面控制，启动电加热棒，对煤层进行加热，并通过温度传感器检测煤层注水温度；