專利名稱：一種煤層氣井裸眼化學(xué)造穴方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煤層氣開(kāi)發(fā)和煤礦瓦斯治理領(lǐng)域，具體涉及一種煤層氣井裸眼化學(xué)造穴方法。
背景技術(shù)：
煤層氣開(kāi)發(fā)中的裸眼洞穴完井，半個(gè)世紀(jì)以前就誕生了，但直到1977年Amcoco公司利用此法完成Cahnl井后，其潛在優(yōu)勢(shì)才被真正認(rèn)識(shí)。在圣胡安盆地北部水果地組煤層進(jìn)行煤層氣開(kāi)發(fā)，取得了良好的效果，裸眼洞穴完井的產(chǎn)量是傳統(tǒng)的水力壓裂井的3 20倍。裸眼洞穴主要適用于煤層含氣飽和度高、儲(chǔ)層壓力為正常壓力到異常高壓，滲透率高的條件，而且煤體結(jié)構(gòu)相對(duì)完整，接近原生結(jié)構(gòu)煤。裸眼洞穴加強(qiáng)了煤層氣井筒與儲(chǔ)層連通性，在儲(chǔ)層內(nèi)形成多方向自我支撐誘導(dǎo)裂隙，促使井筒及誘導(dǎo)裂隙切割自然裂隙系統(tǒng)，主要包括洞穴、在井筒周?chē)纬梢欢ǚ秶钠扑閹?、在破碎帶周?chē)纬蓳蟿?dòng)帶。裸眼洞穴的形成是該工藝的核心，目前主要包括氣體動(dòng)力激動(dòng)、水力噴射和機(jī)械擴(kuò)徑等三種手段。氣體動(dòng)力激動(dòng)主要采用氣體或泡沫從地面注入，憋壓后突然釋放，使煤層發(fā)生破壞，清除井底的煤粉，多次循環(huán)形成物理洞穴，已形成氣體正循環(huán)和反循環(huán)兩種動(dòng)力造穴方法。水力噴射主要通過(guò)水力切割實(shí)現(xiàn)煤層破壞達(dá)到造穴的目標(biāo)。目前裸眼洞穴形成所需設(shè)備復(fù)雜，作業(yè)成本相對(duì)較高。由于鏡質(zhì)組反射率< O. 6%的煤中含有大量可被堿溶解的腐植酸等有機(jī)物，堿溶液浸泡煤層后，大量有機(jī)物被溶出，煤體力學(xué)強(qiáng)度急劇降低，實(shí)現(xiàn)煤壁坍塌造穴的目標(biāo)，同時(shí)堿溶液可通過(guò)煤層割理或裂隙滲透，消除近井地帶污染，較大范圍的提高煤層滲透率。與傳統(tǒng)物理造穴方法對(duì)比，該工藝?yán)脡A溶液來(lái)實(shí)現(xiàn)裸眼化學(xué)造穴，不但工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，而且有利于提高增透范圍和效果，應(yīng)用前景廣闊。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在裸眼洞穴完井施工成本高和解堵范圍較小的不足之處，提供一種利用化學(xué)方法來(lái)降低煤體力學(xué)強(qiáng)度、實(shí)現(xiàn)裸眼造穴完井的煤層氣井裸眼化學(xué)造穴方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種煤層氣井裸眼化學(xué)造穴方法，依次包括以下步驟
(1)、選擇鏡質(zhì)組反射率兄，max< O. 6%的煤儲(chǔ)層；
(2)、通過(guò)鉆井形成抵達(dá)煤層的通道；
(3)、在地面配制堿溶液，沿通道泵注到煤層段，浸泡一段時(shí)間；
(4 )、通過(guò)洗井或其它作業(yè)方式把坍塌的煤屑返排到地面；
(5)、重復(fù)浸泡洗井作業(yè)并循環(huán)多次，根據(jù)返排的煤屑重量計(jì)算煤層坍塌直徑，直至煤層段坍塌形成設(shè)計(jì)的洞穴規(guī)模；(6)、按照常規(guī)煤層氣井排采或瓦斯抽采工序組織后續(xù)生產(chǎn)；
(7)、根據(jù)產(chǎn)氣量與施工作業(yè)成本，與傳統(tǒng)氣體動(dòng)力激動(dòng)、水力噴射和機(jī)械等裸眼造穴方法對(duì)比，檢驗(yàn)化學(xué)造穴的應(yīng)用效果。所述堿溶液的
> I mol/L,長(zhǎng)焰煤浸泡時(shí)間不低于10 h,褐煤浸泡時(shí)間不低于6 h，
與煤中腐植酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，煤體力學(xué)強(qiáng)度急劇降低，從而使通道周?chē)簝?chǔ)層坍塌，通過(guò)洗井返排帶到地面，多次重復(fù)達(dá)到造穴的目的。所述步驟(3)中堿溶液注入煤層的方式是伴隨著地面煤層氣井水力壓裂或者水力噴射進(jìn)行，或者是專門(mén)為注入堿溶液而進(jìn)行的施工。所述步驟(7)中應(yīng)用效果檢驗(yàn)的對(duì)比內(nèi)容包括產(chǎn)氣量和同等條件下裸眼洞穴施工成本。

采用上述技術(shù)方案，當(dāng)注入的堿溶液與裸眼中煤層接觸后，可以把煤中含有的腐植酸等有機(jī)組分大量抽提溶解出來(lái)，轉(zhuǎn)化為易溶于水其它物質(zhì)，同時(shí)煤體力學(xué)強(qiáng)度急劇降低，導(dǎo)致煤壁坍塌，通過(guò)洗井把煤屑等返排到地面，多次重復(fù)即可實(shí)現(xiàn)裸眼化學(xué)造穴的目標(biāo)。如何形成預(yù)定規(guī)模的洞穴是煤層氣井裸眼洞穴完井的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，本發(fā)明針對(duì)鏡質(zhì)組反射率< O. 6%的煤儲(chǔ)層提出了一種利用堿溶液浸泡實(shí)現(xiàn)化學(xué)造穴工藝，為降低裸眼洞穴施工成本，提高煤層氣資源開(kāi)發(fā)效益有重要意義。本發(fā)明采用堿溶液造穴的方式還適用于對(duì)煤礦井下瓦斯抽采鉆孔的沖孔或者擴(kuò)眼。本發(fā)明主要針對(duì)鏡質(zhì)組反射率7 。，_ < O. 6%的煤儲(chǔ)層，將堿溶液注入煤儲(chǔ)層，通過(guò)化學(xué)抽提對(duì)煤進(jìn)行溶解，把一部分煤轉(zhuǎn)化為可溶于水的有機(jī)物，具有造穴速度快，成本低廉、工藝簡(jiǎn)單，而且堿溶液還可以通過(guò)煤層割理和裂隙滲透提高解堵范圍，有效的解決了目前氣體動(dòng)力激動(dòng)、水力噴射和機(jī)械造穴成本高，影響范圍有限的局限性，為低階煤裸眼洞穴完井提供了一種新的造穴技術(shù)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的一種煤層氣井裸眼化學(xué)造穴方法，依次包括以下步驟
(1)、選擇鏡質(zhì)組反射率兄，max< O. 6%的煤儲(chǔ)層；
(2)、通過(guò)鉆井形成抵達(dá)煤層的通道；
(3)、在地面配制堿溶液，堿溶液的
>1 mol/L，沿通道泵注到煤層段，浸泡一段時(shí)間，長(zhǎng)焰煤浸泡時(shí)間不低于IOh,褐煤浸泡時(shí)間不低于6 h,
與煤中腐植酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，煤體力學(xué)強(qiáng)度急劇降低，從而使通道周?chē)簝?chǔ)層坍塌；堿溶液注入煤層的方式是伴隨著地面煤層氣井水力壓裂或者水力噴射進(jìn)行，或者是專門(mén)為注入堿溶液而進(jìn)行的施工；
(4 )、通過(guò)洗井或撈砂工藝把坍塌的煤屑返排到地面；
(5)、重復(fù)浸泡洗井作業(yè)并循環(huán)多次，根據(jù)返排的煤屑重量計(jì)算煤層坍塌直徑，直至煤層段坍塌形成設(shè)計(jì)的洞穴規(guī)模；
(6)、按照常規(guī)煤層氣井排采或瓦斯抽采工序組織后續(xù)生產(chǎn)；
(7)、根據(jù)產(chǎn)氣量與施工作業(yè)成本，與傳統(tǒng)氣體動(dòng)力激動(dòng)、水力噴射和機(jī)械等裸眼造穴方法對(duì)比，檢驗(yàn)化學(xué)造穴的應(yīng)用效果。應(yīng)用效果檢驗(yàn)的對(duì)比內(nèi)容包括產(chǎn)氣量和同等條件下裸眼洞穴施工成本。下面列舉一個(gè)具體實(shí)施例 (I)、選擇欲采用裸眼洞穴完井開(kāi)采煤層氣的褐煤儲(chǔ)層；(2)、通過(guò)地面鉆井到達(dá)煤層，并保證煤層為裸眼井段；(3)、地面配置
=2 mol/L的NaOH溶液，并通過(guò)泵入裝置把配置的堿溶液灌入井筒；(4)、6 h后進(jìn)行洗井返排，根據(jù)洗出的煤屑重量和洗出液體判斷煤層坍塌效果，并相應(yīng)調(diào)整堿溶液濃度和浸泡時(shí)間；(5)、重復(fù)浸泡洗井循環(huán)多次，根據(jù)返排煤屑計(jì)算煤層坍塌直徑，直至煤層段坍塌形成預(yù)計(jì)的洞穴規(guī)模；(6)、按照常規(guī)煤層氣井排采組織后續(xù)生產(chǎn)；(7)、根據(jù)產(chǎn)氣量與裸眼化學(xué)造穴的作業(yè)成本，并與傳統(tǒng)氣體動(dòng)力激動(dòng)、水力噴射和機(jī)械方式等裸眼造穴方法對(duì)比，檢驗(yàn)化學(xué)造穴的實(shí)際應(yīng)用效果。在相同條件下對(duì)比煤層氣井的日產(chǎn)量和施工成本，如果證實(shí)采用NaOH溶液進(jìn)行化學(xué)造穴不但可以節(jié)省施工成本，還能提高日產(chǎn)氣量，就表明這種化學(xué)造穴工藝在低煤階中有顯著的應(yīng)用效果和推廣價(jià)值。
權(quán)利要求
1.一種煤層氣井裸眼化學(xué)造穴方法，其特征在于依次包括以下步驟 (1)、選擇鏡質(zhì)組反射率兄，max< O. 6%的煤儲(chǔ)層； (2)、通過(guò)鉆井形成抵達(dá)煤層的通道； (3)、在地面配制堿溶液，沿通道泵注到煤層段，浸泡一段時(shí)間； (4 )、通過(guò)洗井或其它作業(yè)方式把坍塌的煤屑返排到地面； (5)、重復(fù)浸泡洗井作業(yè)并循環(huán)多次，根據(jù)返排的煤屑重量計(jì)算煤層坍塌直徑，直至煤層段坍塌形成設(shè)計(jì)的洞穴規(guī)模； (6)、按照常規(guī)煤層氣井排采或瓦斯抽采工序組織后續(xù)生產(chǎn)； (7)、根據(jù)產(chǎn)氣量與施工作業(yè)成本，與傳統(tǒng)氣體動(dòng)力激動(dòng)、水力噴射和機(jī)械等裸眼造穴方法對(duì)比，檢驗(yàn)化學(xué)造穴的應(yīng)用效果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤層氣井裸眼化學(xué)造穴方法，其特征在于所述堿溶液的[OHM > I mol/L,長(zhǎng)焰煤浸泡時(shí)間不低于10 h,褐煤浸泡時(shí)間不低于6 h, [OF]與煤中腐植酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，煤體力學(xué)強(qiáng)度急劇降低，從而使通道周?chē)簝?chǔ)層坍塌，通過(guò)洗井返排帶到地面，多次重復(fù)達(dá)到造穴的目的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤層氣井裸眼化學(xué)造穴方法，其特征在于所述步驟(3)中堿溶液注入煤層的方式是伴隨著地面煤層氣井水力壓裂或者水力噴射進(jìn)行，或者是專門(mén)為注入堿溶液而進(jìn)行的施工。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤層氣井裸眼化學(xué)造穴方法，其特征在于所述步驟(7)中應(yīng)用效果檢驗(yàn)的對(duì)比內(nèi)容包括產(chǎn)氣量和同等條件下裸眼洞穴施工成本。
全文摘要
一種煤層氣井裸眼化學(xué)造穴方法，包括以下步驟選擇鏡質(zhì)組反射率＜0.6%的煤儲(chǔ)層；通過(guò)鉆井作業(yè)方式形成抵達(dá)煤層的通道；在地面配制堿溶液，沿通道泵注到煤層段，浸泡一段時(shí)間；通過(guò)洗井作業(yè)方式把坍塌的煤屑返排到地面；重復(fù)浸泡-洗井作業(yè)并循環(huán)多次，根據(jù)返排的煤屑重量計(jì)算煤層坍塌直徑，直至煤層段坍塌形成設(shè)計(jì)的洞穴規(guī)模；組織后續(xù)生產(chǎn)；與傳統(tǒng)裸眼造穴方法對(duì)比，檢驗(yàn)化學(xué)造穴的應(yīng)用效果。本發(fā)明根據(jù)鏡質(zhì)組反射率＜0.6%的煤儲(chǔ)層一旦與堿溶液作用，大量有機(jī)物即被抽提，煤體的力學(xué)強(qiáng)度急劇降低，形成煤屑，煤壁坍塌形成洞穴，這種裸眼化學(xué)造穴方法對(duì)增加洞穴規(guī)模、消除近井污染帶和降低裸眼洞穴施工成本均有重要意義。
文檔編號(hào)E21B43/27GK103061734SQ20131000333
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2013年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月6日
發(fā)明者夏大平, 郭紅玉, 林曉英, 馬俊強(qiáng), 劉曉, 張雙斌, 宋金星, 藺海曉 申請(qǐng)人:河南理工大學(xué)