[发明专利]一种煤层气井多元热流体强化开采方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种煤层气井强化开采方法，尤指通过向煤层气井注入多元热流体进行吞吐以提高煤层气井采收率的方法。

背景技术：

我国煤层气资源丰富，但是我国煤储层的低渗特性和吸附特性是煤层气开发的瓶颈，因此如何提高煤层渗透性和解吸速率，进而提高煤层气产量是我国煤层气目前开发利用所面临的主要困难之一。为了改善煤层渗透性，提高煤层气采收率和采出速率，目前普遍采取的提高煤层气采收率技术主要有如下三种：水力压裂改造技术、定向羽状水平钻井技术、注气驱替煤层气技术。水力压裂改造技术是通过水力压裂在煤层中形成一定数量的裂缝，促进压力降的传播，并形成良好的运移通道，从而促使煤层气能以工业气流产出。但煤储层经水力压裂形成的裂缝受到水压而形成压密区，同时由于煤层较软，支撑剂无法发挥支撑作用，故造成了裂缝闭合，而且目前采用的水基携砂压裂工艺会对煤储层造成损害，所以水力压裂改造技术虽已经过十余年的试验，绝大多数效果均不理想。定向羽状水平钻井技术是美国CDX公司的专利技术，适用于各向异性明显、厚度较大且分布相对稳定、高煤阶、低渗透、高强度和高含气量的煤层，该技术突破了以往直井与水平井的点范围或线范围排水降压的局限，能够最大限度地沟通煤层裂隙系统，扩大降压范围和泄气面积，降低裂隙内气-水两相流的流动阻力，从而大幅度提高单井产量。但定向羽状水平井钻井技术成本较高，仅适用于厚度较大且分布稳定、结构完整的煤层,且需要煤阶较高、煤质较硬的地质条件，由于煤层气羽状水平井发展历史较短，所以许多关键技术还需要进一步研究。注气驱替煤层气技术起源于二氧化碳煤层封存技术，是指将二氧化碳、氮气或二者的混合气体注入深部不可开采煤层中封存起来，以减少温室气体排放，同时将煤层气置换出来。一方面注入气体后，维持了比单纯排采更高的压力梯度，驱动煤层气向生产井流动；另一方面，注入的二氧化碳与甲烷竞争吸附，甲烷被置换，而多元气体的注入也降低了煤层甲烷的分压，进一步促进甲烷解吸，提高煤层气的采收率。煤层注气驱替技术不仅可以降低二氧化碳等温室气体的排放，同时可以增产煤层气，目前，注气驱替煤层气被认为是一种具有发展前途的新措施，所以该方法受到各方面的广泛关注。但发展注气增产技术的关键在于气源，即要寻找天然二氧化碳气源，所以该项技术成本较高，其经济适用性仍受到质疑。

发明内容：

本发明的主要目的在于提供一种煤层气井多元热流体强化开采方法，通过向煤层中注入多元热流体进行吞吐以提高煤层气井产量和煤层气采收率，可以获得注气驱替煤层气技术的效果。

本发明的目的按如下方法实现：将其它气井采出的煤层气压缩作为燃料与加压后的空气混合注入多元热流体发生装置中燃烧产生二氧化碳和氮气等高温高压混合气体，依靠产生的高温高压气体将混合掺入的处理后的采出地下水汽化，产生以高温高压水蒸汽与二氧化碳、氮气混合气体为主的多元热流体，将产生的多元热流体经由井口沿油管注入地下煤层中，关井焖井，观察套压变化并详细记录，待套压趋于稳定后即开井生产，具体实施包括以下步骤：

（1）措施井选取：根据区块煤层地质资料和煤层气井排采资料分析，优选钻遇单煤层平均有效厚度大于4m，目前平均产水量低于5m³/d，前期峰值产气量高于1500m³/d，显示出良好产气潜力的竖直式或定向式或水平式生产气井作为措施井。

（2）参数设计：根据具体的煤层气藏地质条件和所选措施井的排采历史资料，进行煤层气井多元热流体吞吐的合理注入参数设计，包括多元热流体注入温度为150℃-350℃，注入压力为3-15MPa，注入速度为5000-20000Nm³/d；注入时间为30-40d，具体注入温度和压力要求可根据实际煤层埋深和煤层破裂压力确定。

（3）注入：将从其他气井采出来的煤层气加压后与压缩后的空气混合注入多元热流体发生装置中，在所述发生装置的燃烧室中点火燃烧，产生高温高压混合气体，同时根据设计温度要求掺入处理后的采出地下水，依靠燃烧产生的大量热量将其汽化，这样产生以水蒸汽与二氧化碳、氮气混合气体为主的多元热流体，可根据需要向多元热流体中优选添加辅助化学剂，比如优选的抗高温的烷基醚磺酸盐起泡剂或缓蚀剂等，然后将所述多元热流体经由井口通过普通油管或隔热油管注入地下煤层中，可通过环空注入氮气或环空充入氮气方式进行隔热。