CN106593388A - 一种煤层气井电脉冲解堵增渗方法 - Google Patents

一种煤层气井电脉冲解堵增渗方法 Download PDF

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Abstract

一种煤层气井电脉冲解堵增渗方法，适用于煤层气井高效开采。解堵増渗方法：从地面向煤层施工正电极煤层气井筒和负电极煤层气井筒，水力压裂后随着煤层气抽采，煤层中的裂隙逐渐闭合或者被颗粒杂质堵塞导致产气量下降，此时向正电极煤层气井筒中注入导电离子溶液，使正电极煤层气井筒和负电极煤层气井筒之间煤层充满导电离子溶液，随后将正电极和负电极分别下放至正电极煤层气井筒和负电极煤层气井筒中煤层预增渗部位，利用高压电脉冲放电击穿正电极和负电极之间注入了导电等离子溶液的煤层，巨大的能量形成冲击波作用于煤层，使煤层中闭合的裂缝再次张开并扩展，裂缝堵塞颗粒也被剔除，有效地增加煤层内的裂缝数量并改善裂缝连通性。

Description

一种煤层气井电脉冲解堵增渗方法
技术领域
本发明涉及一种电脉冲解堵增渗方法，尤其是一种适用于低透气性煤层气井的电脉冲解堵增渗方法。
背景技术
煤层气，作为一种清洁能源具有很大的开发潜力。但是目前我国绝大多数煤层均具有低透气性的特点，存在着煤层透气性差、开采率低下、开采成本较高等问题，这些都严重制约了我国煤层气的开发利用。其中，水力压裂是目前煤层气开采中最常用的技术手段。但是，常规的水力压裂技术在煤层内形成的裂缝数量较少，且裂缝延伸范围较小，整体压裂效果不好，最终导致煤层气井产量低。同时，随着煤层气的抽采，煤层中的裂缝会逐渐闭合或者被颗粒杂质堵塞，导致煤层气井抽采效率进一步降低。
近些年来，高功率电脉冲技术得到了快速发展，国内对利用高功率电脉冲技术来实现储层增透的方法进行了一些研究。如专利公开号为CN104061014A，名称为“一种煤层气井高功率电爆震辅助水力压裂增产方法”，由高压脉冲电源给放电电极供电，将水介质击穿，在水中形成冲击波作用于周围的煤体，周围煤体中形成裂隙，但是冲击波是以球形波向周围传播，衰减速度很快，能量消耗大，效率低，该方法有效致裂范围很小。现阶段下电脉冲煤层增透増渗技术存在脉冲电压过高，危险性较高，冲击波能量消耗大，致裂范围很小，效率比较低等问题。
发明内容
技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足，提供一种方法简单、能解除煤层堵塞、能量消耗小，效率高的煤层气井电脉冲解堵增渗的方法。
技术方案：本发明的煤层气井电脉冲解堵增渗方法，其步骤如下：
a、从地面向煤层分别施工正电极煤层气井筒和负电极煤层气井筒，然后按常规技术分别在正电极煤层气井筒和负电极煤层气井筒中实施水力压裂，完成水力压裂之后，对正电极煤层气井筒和负电极煤层气井筒进行煤层气抽采；
b、正电极煤层气井筒和负电极煤层气井筒在进行三个月的煤层气抽采后，当产气量下降时，在正电极煤层气井筒附近安置一个导电离子溶液泵站，并将连接在导电离子溶液泵站上的导电离子溶液输送管安置于正电极煤层气井筒中，通过导电离子溶液泵站向正电极煤层气井筒中注入高压导电离子溶液，当负电极煤层气井筒中检测到导电离子溶液时，停止向正电极煤层气井筒中注入高压导电离子溶液，在两个井筒口处设置井架，并在两个井筒之间设置平衡支架；
c、将安装有正电极和高压电脉冲发生装置的平台通过井架下放至正电极煤层气井筒中煤层的预增渗部位，并将安装有负电极的平台通过井架下放至负电极煤层气井筒中煤层的预增渗部位；
d、通过平衡支架调节正电极煤层气井筒和负电极煤层气井筒中的平台位置，分别使两个井筒中安装在平台上的正电极和负电极与井筒壁紧密接触，并使正电极和负电极在同一水平上相向安置；
e、开启高压电源，通过电缆向高压脉冲发生装置充电，当充电达到设定放电电压时，高压脉冲发生装置向正电极和负电极之间的煤层放电，放电冲击波使煤层中已闭合的裂缝再次张开并扩展，同时冲击波对煤层孔隙介质产生剪切作用，振落煤体颗粒表面的黏土胶结物，从而解除煤层的堵塞；
f、放电多次后，关闭高压电源，将正电极煤层气井筒中安装有正电极和高压脉冲发生装置的平台移出正电极煤层气井筒，将负电极煤层气井筒中安装有负电极的平台移出负电极煤层气井筒，继续对正电极煤层气井筒和负电极煤层气井筒进行煤层气抽采；
g、当煤层气抽产量下降时，重复步骤c-f，多次进行电脉冲放电和煤层气抽采。
所述高压脉冲发生装置的放电频率为10-60Hz，电压范围在300-9000kV。
所述的正电极煤层气井筒和负电极煤层气井筒之间的距离为200-1500m。
所述的导电离子溶液泵站可以输出的高压导电离子溶液的压力范围为30-300MPa。
所述放电多次的次数为15-100次。
有益效果：本发明适用于煤层气井高效开采，利用高压电脉冲放电击穿正电极和负电极之间注入了导电等离子溶液的煤层，通过巨大的能量形成冲击波作用于煤层，使煤层中闭合的裂缝再次张开并扩展，裂缝堵塞颗粒也被剔除，有效地增加煤层内的裂缝数量并改善裂缝连通性。在水力压裂的基础上，进行煤层气抽采，当抽采量下降时，加入导电等离子溶液，利用高压电脉冲放电击穿正电极和负电极之间注入了导电等离子溶液的煤层，产生能量更高的冲击波，冲击波煤层中闭合的裂缝再次张开并扩展，同时冲击波对煤层孔隙介质产生剪切作用，能够振落煤体颗粒表面的黏土胶结物，从而解除煤层堵塞问题，经过多次脉冲，可以达到解堵、増渗的目的。与现有技术相比有如下优点：
(1)在常规压裂的基础上，当煤层气产量下降时，重复利用电脉冲击穿煤体，增加煤层内裂隙数量并剔除裂隙内的堵塞物，可以保持煤层气井长期维持较高的产气量；
(2)在常规压裂后，采用电脉冲击穿煤体，不需要用大量的压裂液，可以减少对水资源的浪费和污染，特别是干旱地区，更适用于该技术；
(3)在常规压裂形成的裂缝中注入导电离子溶液，可以增加煤层的导电性，降低正电极和负电极之间煤层的击穿电压，可以实现在较低电压下击穿煤体，降低电脉冲击穿的成本。
附图说明
图1是本发明的煤层气井电脉冲解堵增渗系统示意图。
图中：1-煤层，2-正电极煤层气井筒，3-负电极煤层气井筒，4-导电离子溶液泵站，5-导电离子溶液输送管，6-正电极，7-负电极，8-高压电脉冲发生装置，9-平台，10-井架，11-平衡支架，12-高压电源，13-电缆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的描述：
图1所示，本发明的煤层气井电脉冲解堵增渗方法，包括如下步骤：
本发明的煤层气井电脉冲解堵增渗方法，具体步骤如下：
a、从地面向煤层1分别施工两个煤层气井筒，分别作为正电极煤层气井筒2和负电极煤层气井筒3，采用常规技术分别对正电极煤层气井筒2和负电极煤层气井筒3中实施水力压裂，完成水力压裂之后，通入煤层气抽采管路，对正电极煤层气井筒2和负电极煤层气井筒3进行煤层气抽采；
b、正电极煤层气井筒2和负电极煤层气井筒3在进行三个月的煤层气抽采后，当产气量下降时，在正电极煤层气井筒2附近安置一个导电离子溶液泵站4，并将连接在导电离子溶液泵站4上的导电离子溶液输送管5安置于正电极煤层气井筒2中，通过导电离子溶液泵站4向正电极煤层气井筒2中注入高压导电离子溶液，当从负电极煤层气井筒3中检测到导电离子溶液时，停止向正电极煤层气井筒2中注入高压导电离子溶液，在两个井筒口处设置井架10，并在两个井筒之间设置平衡支架11；所述的正电极煤层气井筒2和负电极煤层气井筒3之间的距离为200-1500m；所述导电离子溶液泵站的输出的高压导电离子溶液的压力范围为30-300MPa；
c、将安装有正电极6和高压电脉冲发生装置8的平台9通过井架10下放至正电极煤层气井筒2中煤层1的预增渗部位，并将安装有负电极7的平台9通过井架10下放至负电极煤层气井筒3中煤层1的预增渗部位；
d、通过平衡支架11调节正电极煤层气井筒2和负电极煤层气井筒3中的平台9位置，分别使两个井筒中安装在平台9上的正电极6和负电极7与井筒壁紧密接触，并使正电极6和负电极7在同一水平上相向安置；
e、开启高压电源12，通过电缆13向高压脉冲发生装置8充电，当充电达到设定放电电压时，高压脉冲发生装置8向正电极6和负电极7之间的煤层放电，放电冲击波使煤层中已闭合的裂缝再次张开并扩展，同时冲击波对煤层孔隙介质产生剪切作用，振落煤体颗粒表面的黏土胶结物，从而解除煤层的堵塞；所述高压脉冲发生装置8的放电频率为10-60Hz，电压范围在300-9000kV；
f、放电15-100次后，关闭高压电源12，将正电极煤层气井筒2中安装有正电极6和高压脉冲发生装置8的平台9移出正电极煤层气井筒2，将负电极煤层气井筒3中安装有负电极7的平台9移出负电极煤层气井筒3，继续对正电极煤层气井筒2和负电极煤层气井筒3进行煤层气抽采；
g、当煤层气抽产量下降时，重复步骤c-f，多次进行电脉冲放电和煤层气抽采。

Claims (5)

1.一种煤层气井电脉冲解堵增渗方法，其特征在于包括如下步骤：
a、从地面向煤层（1）分别施工正电极煤层气井筒（2）和负电极煤层气井筒（3），然后按常规技术分别在正电极煤层气井筒（2）和负电极煤层气井筒（3）中实施水力压裂，完成水力压裂之后，对正电极煤层气井筒（2）和负电极煤层气井筒（3）进行煤层气抽采；
b、正电极煤层气井筒（2）和负电极煤层气井筒（3）在进行三个月的煤层气抽采后，当产气量下降时，在正电极煤层气井筒（2）附近安置一个导电离子溶液泵站（4），并将连接在导电离子溶液泵站（4）上的导电离子溶液输送管（5）安置于正电极煤层气井筒（2）中，通过导电离子溶液泵站（4）向正电极煤层气井筒（2）中注入高压导电离子溶液，当负电极煤层气井筒（3）中检测到导电离子溶液时，停止向正电极煤层气井筒（2）中注入高压导电离子溶液，在两个井筒口处设置井架（10），并在两个井筒之间设置平衡支架（11）；
c、将安装有正电极（6）和高压电脉冲发生装置（8）的平台（9）通过井架（10）下放至正电极煤层气井筒（2）中煤层（1）的预增渗部位，并将安装有负电极（7）的平台（9）通过井架（10）下放至负电极煤层气井筒（3）中煤层（1）的预增渗部位；
d、通过平衡支架（11）调节正电极煤层气井筒（2）和负电极煤层气井筒（3）中的平台（9）位置，分别使两个井筒中安装在平台（9）上的正电极（6）和负电极（7）与井筒壁紧密接触，并使正电极（6）和负电极（7）在同一水平上相向安置；
e、开启高压电源（12），通过电缆（13）向高压脉冲发生装置（8）充电，当充电达到设定放电电压时，高压脉冲发生装置（8）向正电极（6）和负电极（7）之间的煤层放电，放电冲击波使煤层中已闭合的裂缝再次张开并扩展，同时冲击波对煤层孔隙介质产生剪切作用，振落煤体颗粒表面的黏土胶结物，从而解除煤层的堵塞；
f、放电多次后，关闭高压电源（12），将正电极煤层气井筒（2）中安装有正电极（6）和高压脉冲发生装置（8）的平台（9）移出正电极煤层气井筒（2），将负电极煤层气井筒（3）中安装有负电极（7）的平台（9）移出负电极煤层气井筒（3），继续对正电极煤层气井筒（2）和负电极煤层气井筒（3）进行煤层气抽采；
g、当煤层气抽产量下降时，重复步骤c-f，多次进行电脉冲放电和煤层气抽采。
2.根据权利要求1所述的一种煤层气井电脉冲解堵增渗方法，其特征在于：所述高压脉冲发生装置（8）的放电频率为10-60Hz，电压范围在300-9000kV。
3.根据权利要求1所述的一种煤层气井电脉冲解堵增渗方法，其特征在于：所述的正电极煤层气井筒（2）和负电极煤层气井筒（3）之间的距离为200-1500m。
4.根据权利要求1所述的一种煤层气井电脉冲解堵增渗方法，其特征在于：所述的导电离子溶液泵站可以输出的高压导电离子溶液的压力范围为30-300MPa。
5.根据权利要求1所述的一种煤层气井电脉冲解堵增渗方法，其特征在于：所述放电多次的次数为15-100次。
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