一種煤層氣的開采方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤儲(chǔ)層改造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種煤層氣的開采方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著煤儲(chǔ)層改造技術(shù)的發(fā)展，煤巖的開采活動(dòng)日益頻繁。煤儲(chǔ)層的煤巖中含有水和煤層氣(如甲烷等)，由于煤巖的開采活動(dòng)會(huì)讓煤巖中的煤層氣流出，威脅工人的人身安全，所以在煤巖開采之前，需要將煤儲(chǔ)層中的煤層氣開采(開采)出來(lái)。
[0003]—般情況下，人們會(huì)采用水力壓裂技術(shù)來(lái)開采煤層氣，即向煤儲(chǔ)層中注入大量的高壓液體，使得煤巖在壓力的作用下產(chǎn)生裂縫，然后開采煤層氣。
[0004]在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題:
[0005]在煤巖壓裂的過(guò)程中，通過(guò)高壓液體沖刷會(huì)產(chǎn)生大量煤粉，煤粉會(huì)回填到煤儲(chǔ)層的裂縫中，使得開采煤層氣的效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種煤層氣的開采方法。所述技術(shù)方案如下:
[0007]第一方面，提供了一種煤層氣的開采方法，所述方法包括:
[0008]在地面鉆出用于開采煤層氣的煤井；
[0009]在所述煤井中設(shè)置套管，并在所述套管中插入油管，通過(guò)所述套管將所述油管下入到煤儲(chǔ)層中煤層氣的產(chǎn)層位置；
[0010]通過(guò)冷卻系統(tǒng)對(duì)冷媒液進(jìn)行冷卻處理；
[0011 ] 通過(guò)所述油管，將所述冷卻處理后的冷媒液注入所述煤儲(chǔ)層中，將所述煤儲(chǔ)層中的水冷卻至結(jié)冰，通過(guò)水結(jié)成冰的膨脹力將所述煤儲(chǔ)層中的煤巖脹裂，使所述煤巖產(chǎn)生裂縫；
[0012]基于產(chǎn)生的裂縫，對(duì)所述煤層氣進(jìn)行開采。
[0013]可選的，所述通過(guò)冷卻系統(tǒng)對(duì)冷媒液進(jìn)行冷卻處理，包括:
[0014]通過(guò)冷卻系統(tǒng)中的低溫液體與冷媒液在換熱器中進(jìn)行熱交換，來(lái)對(duì)所述冷媒液進(jìn)行冷卻處理。
[0015]可選的，所述通過(guò)冷卻系統(tǒng)對(duì)冷媒液進(jìn)行冷卻處理，包括:
[0016]檢測(cè)所述冷媒液的溫度，將所述冷媒液的溫度冷卻至預(yù)設(shè)溫度范圍內(nèi)。
[0017]可選的，所述通過(guò)所述油管，將所述冷卻處理后的冷媒液注入所述煤儲(chǔ)層中，包括:
[0018]通過(guò)所述油管，將所述冷卻處理后的冷媒液以預(yù)設(shè)流量范圍內(nèi)的流量注入所述煤儲(chǔ)層中。
[0019]可選的，所述通過(guò)所述油管，將所述冷卻處理后的冷媒液注入所述煤儲(chǔ)層中，包括:
[0020]設(shè)置多個(gè)用于放置所述冷媒液的保溫罐，當(dāng)?shù)谝槐毓拗械睦涿揭航?jīng)過(guò)冷卻處理后，通過(guò)所述油管，將所述第一保溫罐中的冷媒液注入所述煤儲(chǔ)層中，同時(shí)對(duì)第二保溫罐中的冷媒液進(jìn)行冷卻處理。
[0021 ] 可選的，所述方法還包括:
[0022]檢測(cè)所述保溫罐中冷媒液的液面高度，當(dāng)所述檢測(cè)到的液面高度低于預(yù)設(shè)液面閾值時(shí)，向所述保溫罐中加入冷媒液。
[0023]可選的，所述方法還包括:
[0024]檢測(cè)所述煤儲(chǔ)層中的溫度。
[0025]本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是:
[0026]本發(fā)明實(shí)施例中，在地面鉆出用于開采煤層氣的煤井；在煤井中設(shè)置套管，并在套管中插入油管，通過(guò)套管將油管下入到煤儲(chǔ)層中煤層氣的產(chǎn)層位置，通過(guò)冷卻系統(tǒng)對(duì)冷媒液進(jìn)行冷卻處理，通過(guò)油管，將冷卻處理后的冷媒液注入煤儲(chǔ)層中，將煤儲(chǔ)層中的水冷卻至結(jié)冰，通過(guò)水結(jié)成冰的膨脹力將煤儲(chǔ)層中的煤巖脹裂，使煤巖產(chǎn)生裂縫，基于產(chǎn)生的裂縫，對(duì)煤層氣進(jìn)行開采。這樣，在開采煤層氣的過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生煤粉，從而可以提高開采煤層氣的效率。
【附圖說(shuō)明】
[0027]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0028]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種煤層氣的開采方法流程圖；
[0029]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種煤層氣的開采實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種煤樣的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種煤樣的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0033]實(shí)施例一
[0034]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種煤層氣的開采方法，如圖1所示，該方法的處理流程可以包括如下的步驟:
[0035]步驟101，在地面鉆出用于開采煤層氣的煤井。
[0036]步驟102，在煤井中設(shè)置套管，并在套管中插入油管，通過(guò)套管將油管下入到煤儲(chǔ)層中煤層氣的產(chǎn)層位置。
[0037]步驟103，通過(guò)冷卻系統(tǒng)對(duì)冷媒液進(jìn)行冷卻處理。
[0038]步驟104，通過(guò)油管，將冷卻處理后的冷媒液注入煤儲(chǔ)層中，將煤儲(chǔ)層中的水冷卻至結(jié)冰，通過(guò)水結(jié)成冰的膨脹力將煤儲(chǔ)層中的煤巖脹裂，使煤巖產(chǎn)生裂縫。
[0039]步驟105，基于產(chǎn)生的裂縫，對(duì)煤層氣進(jìn)行開采。
[0040]本發(fā)明實(shí)施例中，在地面鉆出用于開采煤層氣的煤井；在煤井中設(shè)置套管，并在套管中插入油管，通過(guò)套管將油管下入到煤儲(chǔ)層中煤層氣的產(chǎn)層位置，通過(guò)冷卻系統(tǒng)對(duì)冷媒液進(jìn)行冷卻處理，通過(guò)油管，將冷卻處理后的冷媒液注入煤儲(chǔ)層中，將煤儲(chǔ)層中的水冷卻至結(jié)冰，通過(guò)水結(jié)成冰的膨脹力將煤儲(chǔ)層中的煤巖脹裂，使煤巖產(chǎn)生裂縫，基于產(chǎn)生的裂縫，對(duì)煤層氣進(jìn)行開采。這樣，在開采煤層氣的過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生煤粉，從而可以提高開采煤層氣的效率。
[0041]實(shí)施例二
[0042]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種煤層氣的開采方法。
[0043]下面將結(jié)合【具體實(shí)施方式】，對(duì)圖1所示的處理流程進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明，內(nèi)容可以如下:
[0044]步驟101，在地面鉆出用于開采煤層氣的煤井。
[0045]在實(shí)施中，在對(duì)煤層氣進(jìn)行開采之前，可以從地面向煤儲(chǔ)層中鉆井，煤層氣井的深度可以為800m，直徑可以為140mmo
[0046]步驟102，在煤井中設(shè)置套管，并在套管中插入油管，通過(guò)套管將油管下入到煤儲(chǔ)層中煤層氣的產(chǎn)層位置。
[0047]在實(shí)施中，由于煤井的側(cè)壁為巖壁，穩(wěn)定性較差，所以可以在煤井中設(shè)置套管，套管可以為剛性材質(zhì)的套管，長(zhǎng)度可以與煤井的深度相同，套管與煤井的側(cè)壁之間可以用水泥進(jìn)行固定。開采煤層氣時(shí)，在套管中插入油管，則油管可以從地面下入到地下，到達(dá)煤儲(chǔ)層中的煤層氣的產(chǎn)層位置。
[0048]步驟103，通過(guò)冷卻系統(tǒng)對(duì)冷媒液進(jìn)行冷卻處理。
[0049]在實(shí)施中，可以在煤層氣的開采設(shè)備中設(shè)置冷卻系統(tǒng)，對(duì)冷媒液進(jìn)行冷卻處理，冷媒液可以為氯化鈣或煤油等。冷卻系統(tǒng)可以是多樣的，例如，冷卻系統(tǒng)可以為低溫冷卻器，在對(duì)冷媒液進(jìn)行降溫時(shí)，可以將低溫冷卻器的降溫探頭放入冷媒液中，從而降低冷媒液的溫度，冷卻系統(tǒng)也可以是循環(huán)式制冷機(jī)組，制冷機(jī)組中可以注入制冷劑，如氟利昂，冷卻系統(tǒng)中的制冷劑可以與冷媒液進(jìn)行熱交換，從而降低冷媒液的溫度。
[0050]可選的，可以通過(guò)換熱器對(duì)冷媒液進(jìn)行冷卻處理，相應(yīng)的，步驟103的處理過(guò)程可以如下:通過(guò)冷卻系統(tǒng)中的低溫液體與冷媒液在換熱器中進(jìn)行熱交換，來(lái)對(duì)冷媒液進(jìn)行冷卻處理。
[0051]在實(shí)施中，換熱器可以采用板式換熱器，板式換熱器中可以設(shè)置有制冷劑通道和冷媒液通道，制冷劑通道和冷媒液通道之間為導(dǎo)熱性良好的換熱板，板式換熱器的制冷劑通道可以與制冷機(jī)組的制冷劑管路接通，制冷機(jī)組的制冷劑管道中可以設(shè)置有計(jì)量栗，制冷劑可以在壓力的作用下，通過(guò)板式換熱器的制冷劑通道和制冷機(jī)組的制冷劑管路環(huán)流動(dòng)，形成一個(gè)制冷劑的回路，同理，板式換熱器的冷媒液通道可以與煤層氣的開采設(shè)備中的冷媒液管路接通，冷媒液管路中可以設(shè)置有計(jì)量栗，冷媒液可以在壓力的作用下，通過(guò)板式換熱器的冷媒液通道和冷媒液管路循環(huán)流動(dòng)，形成回路，這樣，冷媒液可以與冷劑可以在板式換熱器中，通過(guò)換熱板持續(xù)的進(jìn)行熱交換，從而可以達(dá)到降低冷媒液的溫度的效果。
[0052]可選的，可以將冷媒液的溫度降低至在預(yù)設(shè)溫度范圍內(nèi)，相應(yīng)的處理過(guò)程可以如下:檢測(cè)冷媒液的溫度，將冷媒液的溫度冷卻至預(yù)設(shè)溫度范圍內(nèi)。
[0053]在實(shí)施中，可以預(yù)先設(shè)置冷卻液的溫度范圍，如-30°C?_40°C，煤層氣的開采設(shè)備中可以設(shè)置用于儲(chǔ)存冷媒液的裝置，如保溫罐，保溫罐的底部可以安裝有溫度計(jì)，溫度計(jì)的測(cè)量端可以插入到冷媒液中，冷卻系統(tǒng)在對(duì)冷媒液進(jìn)行冷卻處理的過(guò)程中，操作人員可以通過(guò)溫度計(jì)實(shí)時(shí)觀測(cè)冷媒液的溫度，當(dāng)冷媒液的溫度降低到-30°C?-40°C的范圍內(nèi)時(shí)，可以關(guān)閉冷卻系統(tǒng)，停止對(duì)冷媒液的冷卻處理。
[0054]步驟104，通過(guò)油管，將冷卻處理后的冷媒液注入煤儲(chǔ)層中，將煤儲(chǔ)層中的水冷卻至結(jié)冰，通過(guò)水結(jié)成冰的膨脹力將煤儲(chǔ)層中的煤巖脹裂，使煤巖產(chǎn)生裂縫。
[0055]在實(shí)施中，對(duì)冷媒液進(jìn)行冷卻處理后，可以通過(guò)油管將冷媒液注入到煤儲(chǔ)層中，煤儲(chǔ)層中的煤含有大量的煤層氣和水，由于冷卻后的冷媒液的溫度在_30°C?_40°C的范圍內(nèi)，所以煤包含的水會(huì)在冷媒液的冷卻作用下結(jié)成冰，通過(guò)水結(jié)成冰的膨脹力將煤儲(chǔ)層中的煤脹裂，這樣，煤巖會(huì)產(chǎn)生大量的裂縫，煤層氣可以從煤巖的裂縫中析出。
[0056]可選的，可以對(duì)冷媒液的流量進(jìn)行控制，相應(yīng)的處理過(guò)程可以如下:通過(guò)油管，將冷卻處理后的冷媒液以預(yù)設(shè)流量范圍內(nèi)的流量注入煤儲(chǔ)層中。
[0057]在實(shí)施中，可以根據(jù)選取的冷媒液的性質(zhì)(如比熱容)以及煤儲(chǔ)層的實(shí)際情況(如煤儲(chǔ)層的結(jié)構(gòu)和煤的含水量)，來(lái)確定注入的冷媒液的流量，然后可以通過(guò)冷媒液管路上的計(jì)量栗，將冷媒液的輸出流量調(diào)節(jié)到合適的范圍內(nèi)。
[0058]可選的，可以將冷媒液放置在多個(gè)保溫罐中，相應(yīng)的處理過(guò)程可以如下:設(shè)置多個(gè)用于放置冷媒液的保溫罐，當(dāng)?shù)谝槐毓拗械睦涿揭航?jīng)過(guò)冷卻處理后，通過(guò)油管，將第一保溫罐中的冷媒液注入煤儲(chǔ)層中，同時(shí)對(duì)第二保溫罐中的冷媒液進(jìn)行冷卻處理。
[0059]在實(shí)施中，煤層氣的開采設(shè)備中可以設(shè)置有多個(gè)用于放置冷媒液的保溫罐，冷卻系統(tǒng)可以分別對(duì)各保溫罐中的