CN102094615A - 煤层气水平井热力筛管完井方法 - Google Patents

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胥向明
张建民
肖迅
姚锦
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Abstract

本发明属于煤层气勘探开发领域，尤其涉及一种煤层气水平井热力筛管完井方法，按如下步骤实施：(1)水平井施工；(2)清除井筒内煤粉；(3)在水平段下入带耐高温筛管的热力完井连续油管组合管柱至水平段中部；(4)注入硅烷、氧气，开始着火燃烧，加热煤层；(5)当温度高于600℃后，依据返排气体的成分检测结果，确定是否停止供硅烷；(6)当温度升高至1500℃时，停止氧气供应。本发明在热力条件下水平井完井，井筒周围煤层稳固，不易坍塌，点火易燃易控制，可用于煤炭地下气化。

Description

煤层气水平井热力筛管完井方法
技术领域
本发明属于煤层气勘探开发领域，尤其涉及一种煤层气水平井热力筛管完井方法。
背景技术
水平井是一种主要的煤层气完井技术，国内在煤阶高、煤层不易塌陷的山西地区得到广泛应用，但是在煤阶低、易塌陷煤层的条件下，这种高产完井方式遇到水平段塌陷的困难。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种在热力条件下水平井完井，井筒周围煤层稳固，不易坍塌，点火，易燃易控制，可用于煤炭地下气化的煤层气水平井热力筛管完井方法。
为达到上述目的，本发明是这样实现的：
煤层气水平井热力筛管完井方法，可按如下步骤实施：
(1)水平井施工；
(2)清除井筒内煤粉；
(3)在水平段下入带耐高温筛管的热力完井连续油管组合管柱至水平段中部；
(4)注入硅烷、氧气，开始着火燃烧，加热煤层；
(5)当温度高于600℃后，依据返排气体的成分检测结果，确定是否停止供硅烷；
(6)当温度升高至1500℃时，停止氧气供应。
作为一种优选方案，本发明所述步骤(5)中，如果含有CnHm(n，m＞2)产出，则停供硅烷。
作为另一种优选方案，本发明所述步骤(3)中热力完井连续油管组合管柱包括金属套管、耐高温油管、连续油管、悬挂器、耐高温筛管、点火器、配于井口的产出气检测系统接口、硅烷注入系统接口及氧气注入系统接口；所述耐高温油管置于金属套管之内；所述连续油管置于耐高温油管之内；所述悬挂器固接于金属套管与耐高温油管之间；所述耐高温筛管的端口与耐高温油管的端口固定相接；所述点火器与井口固定配接。
本发明在水平井水平段悬挂耐高温筛管的基础上，利用加热或燃烧方式在筛管内对水平段煤层进行加热裂解或直接燃烧，使其焦化、不易坍塌，从而实现水平井完井。
与现有技术相比本发明具有如下特点：
1、热力条件下水平井完井，井筒周围煤层稳固，不易坍塌。
2、水平段周围煤层渗透率变高。
3、利用硅烷进行地下点火，易燃易控制，效果好。
4、该方式可用于煤炭地下气化。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
图1为本发明热力完井连续油管组合管柱整体结构示意图。
图中：1为产出气检测系统接口；2为井口；3为硅烷注入系统接口；4为氧气注入系统接口；5为金属套管；6为耐高温油管；7为连续油管；8为悬挂器；9为耐高温筛管；10为点火器；11为煤层顶板；12为煤层。
具体实施方式
如图所示，煤层气水平井热力筛管完井方法，可按如下步骤实施：
(1)水平井施工；
(2)清除井筒内煤粉；
(3)在水平段下入带耐高温筛管的热力完井连续油管组合管柱至水平段中部；
(4)注入硅烷、氧气，开始着火燃烧，加热煤层；
(5)当温度高于600℃后，依据返排气体的成分检测结果，确定是否停止供硅烷；
(6)当温度升高至1500℃时，停止氧气供应。
本发明所述步骤(5)中，如果含有CnHm(n，m＞2)产出，则停供硅烷。
本发明所述步骤(3)中热力完井连续油管组合管柱包括金属套管5、耐高温油管6、连续油管7、悬挂器8、耐高温筛管9、点火器10、配于井口的产出气检测系统接口1、硅烷注入系统接口3及氧气注入系统接口4；所述耐高温油管6置于金属套管5之内；所述连续油管7置于耐高温油管6之内；所述悬挂器8固接于金属套管5与耐高温油管6之间；所述耐高温筛管9的端口与耐高温油管6的端口固定相接；所述点火器10与井口固定配接。
本发明的具体实施步骤包括：
1、水平井设计与施工；
2、清除井筒内煤粉；
3、下入耐高温筛管；
4、在水平段下入热力完井连续油管组合管柱(见图1)至水平段中部。
5、一定压力下注入硅烷、氧气，开始着火燃烧，加热煤层；
6、煤层在温度升高的过程中，产生以下情况：
干燥阶段(--110℃)主要蒸发煤表面的吸附水份，需要吸收大量的热。
解吸阶段(110～250℃)释放出原料煤孔隙中吸附的气体CO2、CO、CH4等。同时也析出部分结晶水，为吸热过程。
热解初期(250～300℃)有机质分子中对热不稳定的侧链基团首先发生脱氧、脱硫等作用，生成CO2、CO、H2S和水汽，有机质也开始解聚，产生少量焦油。
热解中期(300～600℃)煤剧烈分解、解聚，析出大量的焦油和气体，焦油主要在此阶段吸出，气体中除CO2、CO、H2O、水汽外，还含有CH4、C2H4、C2H8等气态烃，固体残余物为半焦。为吸热反应，对粘结性煤在此期间生成气、液、固三相一体的胶质体。使煤粒软化、熔融、膨胀。
7、通过地面井口阀门控制燃烧在一定压力条件下进行，检测油管与硅烷、氧气管环空返排气体的参数和成分。当温度高于600℃后，根据返排气体的成分检测结果，如果含有CnHm(n，m＞2)产出，证明达到煤层表层焦化、防止坍塌和提高井筒周围渗透能力的目的，这时停止供硅烷。检测气体成分，如果有大量CH4、CO和H2产出，证明裸露煤层开始发生干馏，发生热解反应：煤-CH4+H2+H2O+CO+CO2，甚至燃烧：CH4+O2-CO+CO2+H2，实现煤层焦化、不易塌方和提高井筒周围渗透能力的目的。
8、如果温度继续升高，证明煤层点燃，发生地下气化，当温度升高至1500℃时，停止氧气供应。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.煤层气水平井热力筛管完井方法，其特征在于，按如下步骤实施：
(1)水平井施工；
(2)清除井筒内煤粉；
(3)在水平段下入带耐高温筛管的热力完井连续油管组合管柱至水平段中部；
(4)注入硅烷、氧气，开始着火燃烧，加热煤层；
(5)当温度高于600℃后，依据返排气体的成分检测结果，确定是否停止供硅烷；
(6)当温度升高至1500℃时，停止氧气供应。
2.根据权利要求1所述的煤层气水平井热力筛管完井方法，其特征在于：所述步骤(5)中，如果含有CnHm(n，m＞2)产出，则停供硅烷。
3.根据权利要求2所述的煤层气水平井热力筛管完井方法，其特征在于：所述步骤(3)中热力完井连续油管组合管柱包括金属套管(5)、耐高温油管(6)、连续油管(7)、悬挂器(8)、耐高温筛管(9)、点火器(10)、配于井口的产出气检测系统接口(1)、硅烷注入系统接口(3)及氧气注入系统接口(4)；所述耐高温油管(6)置于金属套管(5)之内；所述连续油管(7)置于耐高温油管(6)之内；所述悬挂器(8)固接于金属套管(5)与耐高温油管(6)之间；所述耐高温筛管(9)的端口与耐高温油管(6)的端口固定相接；所述点火器(10)与井口固定配接。
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