[发明专利]一种利用共振冲击波改造煤层气储层的系统及方法

说明书

本发明提供的一种利用共振冲击波改造煤层气储层的系统及方法，包括地面控制系统、能量控制器和储层改造室，其中，所述储层改造室的内腔中设置有系统核心部分，所述系统核心部分通过能量控制器与地面控制系统连接，用于产生与煤层气储层的频率一致的冲击波；本发明利用相对简易的系统，可提高煤层气开采效率，在煤层气开发领域具有较好的推广意义。

技术领域

本发明涉及煤层气储层改造技术领域，特别涉及一种利用共振冲击波改造煤层气储层的系统及方法。

背景技术

煤层气是指赋存在煤系中以甲烷(CH₄)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，是煤的伴生矿产资源，属于非常规天然气的范畴；但另一方面，煤层气又称为煤矿瓦斯，若在煤矿开采前不进行有效排泄和疏导，则可能为煤矿开采带来不安全因素，严重制约煤矿的安全生产。因此，无论从煤层气开采角度、还是从煤矿瓦斯治理角度，均有必要在煤矿开发前期对煤层气进行地面抽取。尽管目前我国已大规模开展煤层气资源勘探开发工作，但针对局部含气量偏低的煤层气储层，由于岩石渗透率偏低，限制了当地煤层气的高效利用与开发。因此，往往需要对煤岩进行增渗改造，以提高煤层气的产气量和产气效率。

目前相对成熟的煤层气储层增渗手段主要包括水力压裂和冲击波改造两种，这两种手段尽管优势明显，但也存在一定的技术劣势。水力压裂虽然可实现较广泛的储层改造，但由于煤系储层各向异性明显，往往仅形成沿煤岩层理的单向裂缝，改造尺度有限；同时，水力压裂的改造程度往往偏高，会对煤层气储层造成严重破坏，对煤矿开采带来潜在的冲击地压风险。就冲击波改造手段而言，虽然对煤岩储层不会产生严重的破坏，但其改造能力较弱，有必要联合其他方式共同提高储层改造范围。因此，有必要一种既可有效提高煤层气储层渗透率、同时也能对煤系地层不产生明显破坏的储层改造手段。

固有频率共振手段是近年在国内逐渐兴起的储层改造手段之一，但其主要应用于页岩气领域，在煤层气领域尚未得到广泛推广。若将固有频率共振手段和冲击波增渗手段相结合，则可形成一种既可为煤层气储层增渗、同时也可保护煤层的新技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用共振冲击波改造煤层气储层的系统及方法，解决了现有的煤气储层的改造方法存在风险大、效率低的缺陷。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种利用共振冲击波改造煤层气储层的系统，包括地面控制系统、能量控制器和储层改造室，其中，所述储层改造室的内腔中设置有系统核心部分，所述系统核心部分通过能量控制器与地面控制系统连接，用于产生与煤层气储层的频率一致的冲击波。

优选地，所述系统核心部分包括爆炸腔，所述爆炸腔内设置有爆炸丝，所述爆炸丝与能量控制器连接。

优选地，所述系统核心部分还包括顶部支座和底部支座，所述爆炸腔置于顶部支座和底部支座之间。

优选地，所述爆炸腔的两侧对称设置有用以放大共振冲击波的冲击波增强设备。

优选地，所述储层改造室的内腔中还设置有应力感应设备；所述应力感应设备通过数据线与置于储层改造室外侧的示波器相连。

优选地，所述储层改造室上套装有保护垫层。

优选地，所述储层改造室内放置有煤岩筒状样品，所述系统核心部分置于煤岩筒状样品的空腔内；所述煤岩筒状样品的端面上，沿其轴向方向开设有圆孔，所述圆孔内装配有柱状样品。

一种利用共振冲击波改造煤层气储层的方法，基于所述的一种利用共振冲击波改造煤层气储层的系统，包括以下步骤：

步骤1，采集改造前的煤岩筒状样品的孔隙度和渗透率；

步骤2，设定能量控制器输出电信号的频率、强度和时间；使得系统核心部分产生的冲击波频率与煤层气储层的频率一致；