CN105298459B - 一种地面煤层气抽采钻井煤层水锁损害的微波加热解除方法 - Google Patents
一种地面煤层气抽采钻井煤层水锁损害的微波加热解除方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105298459B CN105298459B CN201510822681.4A CN201510822681A CN105298459B CN 105298459 B CN105298459 B CN 105298459B CN 201510822681 A CN201510822681 A CN 201510822681A CN 105298459 B CN105298459 B CN 105298459B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coal seam
- water
- microwave
- coal
- ground
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 118
- 238000000605 extraction Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims description 16
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 20
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 claims description 11
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 4
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 15
- 238000003795 desorption Methods 0.000 abstract description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 abstract description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 abstract description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 abstract description 3
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 abstract description 2
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 abstract description 2
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 50
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000008676 import Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 2
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Constitution Of High-Frequency Heating (AREA)
Abstract
本发明公开了一种地面煤层气抽采钻井煤层水锁损害的微波加热解除方法，首先在煤层气抽采钻井的附近地面布置微波发射器，而后由波导管将地面产生的微波导入地面煤层气抽采钻井中；通过在受水锁损害的目标煤层位置设置一个包含微波螺旋天线的微波辐射口，利用微波场对目标煤层中的含瓦斯、水等两相流体的煤体介质的电磁辐射作用，使近井煤层内外介质同时受热，促进受水锁损害的含瓦斯煤层的水分蒸发，降低煤层的含水饱和度，提高煤层孔隙中气相的渗透容积，恢复或提高煤层瓦斯的解吸与扩散能力；同时，利用微波场对煤体加热的选择性特性，扩展近井煤层的基质孔隙与裂隙，恢复或提高受水锁损害煤层的瓦斯渗透率，从而达到解除煤层的水锁损害的目的。
Description
技术领域
本发明涉及水力化增透强化抽采煤层气(煤层瓦斯)技术，尤其涉及一种水力化增透过程所产生的煤层水锁损害解除和提高煤层瓦斯抽采效果的方法。
背景技术
地面钻井抽采煤层气是防治矿井瓦斯灾害、减少矿区温室气体排放与开发煤层气资源的主要途径。然而，我国大多数煤层具有低透气性、低瓦斯压力和低含气饱和度的特点，使得煤层瓦斯抽采率普遍较低。为促进低透气性煤层瓦斯抽采，水力化增透技术得到了广泛应用。然而，在各种水力化增透技术的作用下，外来水体由高渗透裂隙逐步侵入煤层基质内部的孔隙，将孔隙喉道中原有的瓦斯推向煤层深部，并在气水界面形成一个凹向水相的弯液面，进而形成毛细管阻力；当瓦斯抽采负压不足以克服这附加的毛细管阻力时，瓦斯将不能驱开水段塞而流向抽采钻井，从而形成水锁损害，导致煤层含水饱和度增加、煤层瓦斯解吸速度和渗透率下降。因此，水锁现象严重制约了水力化煤层增透技术的发展与应用。而且，就国内外研究现状来看，已有研究主要集中在含瓦斯煤层水锁损害的预防方面，而有关含瓦斯煤层水锁损害的解除方法方面的研究报道较少。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明针对水力化增透技术所产生的水锁损害而提出的一种全新的解除方法；该方法具有工序环节少，施工技术简单，成本低廉，且具有有效解除水力化增透过程中形成的水锁损害、扩展煤层基质的孔隙与裂隙、提高煤层的瓦斯渗透率等优点，使煤层增透效果最大化。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种地面煤层气抽采钻井煤层水锁损害的微波加热解除方法，包括如下步骤：
(1)在地面煤层气抽采钻井的地面区域布置负压真空泵、气水分离器、微波发射器和监控设备；
(2)将钻井套管竖直插入地面煤层气抽采钻井，钻井套管的底部到达受水锁损害的目标煤层，钻井套管的上部露出地面，钻井套管底部与受水锁损害的目标煤层接触的部位为非金属筛管结构；钻井套管的底端通透，钻井套管的顶端密封，在钻井套管的上部设置有波导管入口、监控口和抽气孔，在波导管入口位置设置波导管入口阀门，在监控口位置设置监控口阀门，在抽气孔位置设置负压真空泵阀门，保持所有阀门关闭；
(3)铺设波导管，波导管的一端与微波发射器相连，波导管的另一端与微波辐射窗口相连，在微波辐射窗口中安设微波螺旋天线；同时，铺设信号传输线，信号传输线的一端与监控设备相连，信号传输线的另一端与传感器相连，传感器的接地线接地；连接负压真空泵、水气分离器和抽气孔；
(4)打开波导管入口阀门，将微波辐射窗口和波导管通过波导管入口送入受水锁损害的目标煤层位置，微波发射器置于地面上方；同时，打开监控口阀门，将传感器和信号传输线通过监控口送入地面煤层气抽采钻井指定位置，监控设备置于地面上方；
(5)打开微波发射器，对受水锁损害的目标煤层进行微波加热，解除煤层的水锁损害；同时，打开负压真空泵阀门，开启负压真空泵和水气分离器，使地面煤层气抽采钻井和目标煤层内部形成负压，加速目标煤层中的水气排出；
(6)在微波加热过程中，开启监控设备，通过传感器对地面煤层气抽采钻井内的环境温度、瓦斯浓度和环境水分含量进行监测；
(7)根据传感器反馈的监测结果，对微波发射器的功率和加载时间进行实时调控，以达到最佳的解除煤层的水锁损害的效果。
优选的，所述钻井套管底部的非金属筛管外径大于与之相邻部位的外径，非金属筛管外侧与受水锁损害的目标煤层无间隙接触；所述钻井套管的上部通过固井段固定。通过非金属筛管的凸出结构和固定段保证了钻井套管位置的固定，提高解除煤层的水锁损害过程的稳定性；同时非金属筛管外侧与受水锁损害的目标煤层无间隙接触也提高了微波加热的效果。
本发明方法，微波发射器产生的微波经由波导管导入目标煤层，通过微波辐射窗口的微波螺旋天线形成微波电磁场，从而对富含水、瓦斯等气液两相流体的煤体介质进行加热。本发明方法不仅可以用于地面煤层气抽采钻井煤层水锁损害解除，还可以用于井下瓦斯抽采钻孔水力化增透过程中的煤层水锁损害解除；本发明方法不仅可以用于煤层气开采，还可以用于页岩气等非常规天然气开采。
有益效果：本发明提供的地面煤层气抽采钻井煤层水锁损害的微波加热解除方法，具有如下优点：1、微波加热解除法在实施过程中工序环节少，施工过程技术简单，工作强度低；2、所需设备较为成熟，技术实施难度低；3、本发明方法可以有效促进受水锁损害的含瓦斯煤层的水分蒸发，降低煤层的含水饱和度，恢复或提高煤层瓦斯的解吸与渗透能力，从而消除煤层水锁损害对瓦斯抽采造成的影响；4、微波场对煤体加热的选择性特性，能够扩展煤层基质的孔隙与裂隙，恢复或提高受水锁损害煤层的瓦斯渗透率；5、煤层水锁损害的微波加热解除法是一种非接触式方法，不需要向煤层注入新的流体介质，能够避免对煤层的二次损害。
附图说明
图1为本发明方法实施时的结构布置示意图；
图中：1、负压真空泵；2、水气分离器；3、负压真空泵阀门；4、波导管入口；5、微波发射器；6、波导管入口阀门；7、监控口阀门；8、监控口；9、监控设备；10、固井段；11、信号传输线；12、钻井套管；13、波导管；14、地面煤层气抽采钻井；15、传感器；16、微波螺旋天线；17、微波辐射窗口；18、高强度非金属筛管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
一种地面煤层气抽采钻井煤层水锁损害的微波加热解除方法首先在煤层气抽采钻井的附近地面布置微波发射器，而后由波导管将地面产生的微波导入地面瓦斯抽采钻井中；通过在受水锁损害的目标煤层位置设置一个包含微波螺旋天线的微波辐射口，利用微波场对目标煤层中的含瓦斯、水等两相流体的煤体介质的电磁辐射作用，使近井煤层内外介质同时受热，促进受水锁损害的含瓦斯煤层的水分蒸发，降低煤层的含水饱和度，提高煤层孔隙中气相的渗透容积，恢复或提高煤层瓦斯的解吸与扩散能力；同时，利用微波场对煤体加热的选择性特性，扩展近井煤层的基质孔隙与裂隙，恢复或提高受水锁损害煤层的瓦斯渗透率，从而达到解除煤层的水锁损害的目的。如图1所示为该方法流程图，具体包括如下步骤：
(1)在地面煤层气抽采钻井的地面区域布置负压真空泵、气水分离器、微波发射器和监控设备；
(2)将钻井套管竖直插入地面煤层气抽采钻井，钻井套管的底部到达受水锁损害的目标煤层，钻井套管的上部露出地面，钻井套管底部与受水锁损害的目标煤层接触的部位为高强度非金属筛管结构；钻井套管的底端通透，钻井套管的顶端密封，在钻井套管的上部设置有波导管入口、监控口和抽气孔，在波导管入口位置设置波导管入口阀门，在监控口位置设置监控口阀门，在抽气孔位置设置负压真空泵阀门，保持所有阀门关闭；所述钻井套管底部的非金属筛管外径大于与之相邻部位的外径，非金属筛管外侧与受水锁损害的目标煤层无间隙接触；所述钻井套管的上部通过固井段固定；
(3)铺设波导管，波导管的一端与微波发射器相连，波导管的另一端与微波辐射窗口相连，在微波辐射窗口中安设微波螺旋天线；同时，铺设信号传输线，信号传输线的一端与监控设备相连，信号传输线的另一端与传感器相连，传感器的接地线接地；连接负压真空泵、水气分离器和抽气孔；
(4)打开波导管入口阀门，将微波辐射窗口和波导管通过波导管入口送入受水锁损害的目标煤层位置，微波发射器置于地面上方；同时，打开监控口阀门，将传感器和信号传输线通过监控口送入地面煤层气抽采钻井指定位置，监控设备置于地面上方；
(5)打开微波发射器，对受水锁损害的目标煤层进行微波加热，解除煤层的水锁损害；同时，打开负压真空泵阀门，开启负压真空泵和水气分离器，使地面煤层气抽采钻井和目标煤层内部形成负压，加速目标煤层中的水气排出；
(6)在微波加热过程中，开启监控设备，通过传感器对地面煤层气抽采钻井内的环境温度、瓦斯浓度和环境水分含量进行监测；
(7)根据传感器反馈的监测结果，对微波发射器的功率和加载时间进行实时调控，以达到最佳的解除煤层的水锁损害的效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种地面煤层气抽采钻井煤层水锁损害的微波加热解除方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)在地面煤层气抽采钻井的地面区域布置负压真空泵、水气分离器、微波发射器和监控设备；
(2)将钻井套管竖直插入地面煤层气抽采钻井，钻井套管的底部到达受水锁损害的目标煤层，钻井套管的上部露出地面，钻井套管底部与受水锁损害的目标煤层接触的部位为非金属筛管结构；钻井套管的底端通透，钻井套管的顶端密封，在钻井套管的上部设置有波导管入口、监控口和抽气孔，在波导管入口位置设置波导管入口阀门，在监控口位置设置监控口阀门，在抽气孔位置设置负压真空泵阀门，保持所有阀门关闭；
(3)铺设波导管，波导管的一端与微波发射器相连，波导管的另一端与微波辐射窗口相连，在微波辐射窗口中安设微波螺旋天线；同时，铺设信号传输线，信号传输线的一端与监控设备相连，信号传输线的另一端与传感器相连，传感器的接地线接地；连接负压真空泵、水气分离器和抽气孔；
(4)打开波导管入口阀门，将微波辐射窗口和波导管通过波导管入口送入受水锁损害的目标煤层位置，微波发射器置于地面上方；同时，打开监控口阀门，将传感器和信号传输线通过监控口送入地面煤层气抽采钻井指定位置，监控设备置于地面上方；
(5)打开微波发射器，对受水锁损害的目标煤层进行微波加热，解除煤层的水锁损害；同时，打开负压真空泵阀门，开启负压真空泵和水气分离器，使地面煤层气抽采钻井和目标煤层内部形成负压，加速目标煤层中的水气排出；
(6)在微波加热过程中，开启监控设备，通过传感器对地面煤层气抽采钻井内的环境温度、瓦斯浓度和环境水分含量进行监测；
(7)根据传感器反馈的监测结果，对微波发射器的功率和加载时间进行实时调控，以达到最佳的解除煤层的水锁损害的效果。
2.根据权利要求1所述的地面煤层气抽采钻井煤层水锁损害的微波加热解除方法，其特征在于：所述钻井套管底部的非金属筛管外径大于与之相邻部位的外径，非金属筛管外侧与受水锁损害的目标煤层无间隙接触；所述钻井套管的上部通过固井段固定。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510822681.4A CN105298459B (zh) | 2015-11-24 | 2015-11-24 | 一种地面煤层气抽采钻井煤层水锁损害的微波加热解除方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510822681.4A CN105298459B (zh) | 2015-11-24 | 2015-11-24 | 一种地面煤层气抽采钻井煤层水锁损害的微波加热解除方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105298459A CN105298459A (zh) | 2016-02-03 |
| CN105298459B true CN105298459B (zh) | 2017-10-24 |
Family
ID=55196188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510822681.4A Active CN105298459B (zh) | 2015-11-24 | 2015-11-24 | 一种地面煤层气抽采钻井煤层水锁损害的微波加热解除方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105298459B (zh) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105673067B (zh) * | 2016-03-07 | 2018-02-13 | 中国矿业大学 | 一种水力压裂与微波辐射联合强化抽采煤层瓦斯的装置及方法 |
| CN106499366B (zh) * | 2016-11-01 | 2019-04-26 | 中国矿业大学 | 一种微波与超声波相协同的煤层气强化开采方法 |
| CN106812512A (zh) * | 2017-03-02 | 2017-06-09 | 新疆大学 | 低渗透含水煤储层微波汽爆增透降吸方法 |
| CN106869991B (zh) * | 2017-03-06 | 2019-02-19 | 中国矿业大学 | 一种微波热风耦合注热的煤体增透方法 |
| CN107476786B (zh) * | 2017-10-17 | 2019-10-25 | 辽宁工程技术大学 | 一种超声波与远红外加热协同作用的煤层气抽采方法 |
| CN108266222A (zh) * | 2018-01-10 | 2018-07-10 | 中国矿业大学 | 一种溶剂抽提、湿润反转、脉动压裂三位一体煤体增透方法 |
| CN108661553B (zh) * | 2018-05-11 | 2019-12-31 | 东北大学 | 一种工程岩体致裂用微波功率自适应调控系统及方法 |
| CN108868722A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-11-23 | 西南石油大学 | 一种结合水力压裂的煤层气微波开采的方法 |
| CN111173554B (zh) * | 2019-12-27 | 2021-03-19 | 中国矿业大学 | 一种基于四向布井的原位热解流态化瓦斯抽采方法 |
| CN111119982B (zh) * | 2019-12-27 | 2021-01-08 | 中国矿业大学 | 一种高瓦斯煤层原位热解瓦斯流态化开采方法 |
| CN112780243B (zh) * | 2020-12-31 | 2022-03-29 | 中国矿业大学 | 一体化强化煤层瓦斯抽采系统以及抽采方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5400430A (en) * | 1990-10-01 | 1995-03-21 | Nenniger; John E. | Method for injection well stimulation |
| CN102536165A (zh) * | 2012-02-07 | 2012-07-04 | 西南石油大学 | 用于解除低渗透致密砂岩气层水锁损害的方法及装置 |
| CN103174406A (zh) * | 2013-03-13 | 2013-06-26 | 吉林大学 | 一种油页岩地下原位加热的方法 |
| CN103790552A (zh) * | 2014-01-22 | 2014-05-14 | 西南石油大学 | 一种用于油气开采过程中高温解除水锁的方法 |
-
2015
- 2015-11-24 CN CN201510822681.4A patent/CN105298459B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5400430A (en) * | 1990-10-01 | 1995-03-21 | Nenniger; John E. | Method for injection well stimulation |
| CN102536165A (zh) * | 2012-02-07 | 2012-07-04 | 西南石油大学 | 用于解除低渗透致密砂岩气层水锁损害的方法及装置 |
| CN103174406A (zh) * | 2013-03-13 | 2013-06-26 | 吉林大学 | 一种油页岩地下原位加热的方法 |
| CN103790552A (zh) * | 2014-01-22 | 2014-05-14 | 西南石油大学 | 一种用于油气开采过程中高温解除水锁的方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| "微波加热解除低渗透砂岩气层水锁损害的可行性研究";戢俊文;《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技I辑》;20080715;第3-42页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105298459A (zh) | 2016-02-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105298459B (zh) | 一种地面煤层气抽采钻井煤层水锁损害的微波加热解除方法 | |
| CN105673067B (zh) | 一种水力压裂与微波辐射联合强化抽采煤层瓦斯的装置及方法 | |
| CN107476794B (zh) | 一种液氮气化循环后注高温氮气增加煤体透气性的方法 | |
| CN106285605A (zh) | 一种微波液氮协同冻融煤层增透方法 | |
| WO2021042463A1 (zh) | 复合有机污染场地原位热注入系统及工艺 | |
| CN103114871A (zh) | 一种利用微波加热煤层的抽采装置及方法 | |
| CN105114116B (zh) | 一种水热耦合压裂强化区域瓦斯抽采方法 | |
| WO2009071001A1 (fr) | Procédé de stockage souterrain de dioxyde de carbone basé sur l'auto-séparation d'un mélange de fluide | |
| WO2020151207A1 (zh) | 一种高承压水高瓦斯煤层群协调抽采卸压方法 | |
| CN101915086B (zh) | 煤矿井下瓦斯钻孔压裂的方法 | |
| CN107166137B (zh) | 地热井双层真空保温结构及其使用方法 | |
| CN106523025A (zh) | 促进煤体瓦斯解吸的微波系统 | |
| CN104533368B (zh) | 一种火烧油层烟道气在油藏开采中的应用及系统 | |
| CN203531877U (zh) | 煤矿井下压裂连接装置 | |
| CN108316964A (zh) | 一种低透气性煤层卸压瓦斯抽采方法 | |
| CN106884637A (zh) | 页岩气热采方法及系统 | |
| CN109630081A (zh) | 一种煤层钻孔注高压高温水蒸气强化煤层气抽采装置及方法 | |
| CN106050200B (zh) | 一种向低渗油藏注高压空气氧化裂解驱油方法 | |
| JP2012215377A (ja) | 地中熱交換システムと熱交換井の施工方法 | |
| CN105003294B (zh) | 一种基于水热耦合压裂煤体石门揭煤方法 | |
| CN107091076B (zh) | 页岩气的开采方法及系统 | |
| CN108343408B (zh) | 水驱气藏开采方法 | |
| CN113356825B (zh) | 微波照射联合干冰压裂开采页岩气的装置及方法 | |
| CN207017983U (zh) | 一种低剪切定点调剖注入管柱 | |
| CN110131782A (zh) | 一种地热单井强化换热系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |