CN108868722A - 一种结合水力压裂的煤层气微波开采的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种结合水力压裂的煤层气微波开采的方法，属于能源技术领域。该方法包括：对目标煤层进行垂直钻井后，往井筒内注入高压液体；将微波发射源放入所述井筒内，对所述目标煤层进行辐射加热，诱导所述目标煤层所在岩层产生微裂缝，提高所述目标煤层的渗透率，以使煤层气充分解吸。由于微波加热不受地层非均质性的影响，可以克服弱含水煤层无法降压排采的缺陷，使得一般煤层以及弱含水煤层中的煤层气均能够被充分解吸出来，从而得到有效地开采。
Description
技术领域
本发明属于能源技术领域，具体涉及一种结合水力压裂的煤层气微波开采的方法。
背景技术
煤层气是指储存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气，是近一二十年在国际上崛起的洁净、优质能源和化工原料。煤层气目前的开采工艺主要为排水降压后采气，即排水开采法。但是对于少水的煤层气，排水开采法无法有效使得甲烷解吸，因此，采用排水降压的开采工艺效果不是很理想。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于提供一种结合水力压裂的煤层气微波开采的方法，以有效地改善上述问题。
本发明的实施例是这样实现的：
本发明实施例提供了一种结合水力压裂的煤层气微波开采的方法，包括：对目标煤层进行垂直钻井后，往井筒内注入高压液体；将微波发射源放入所述井筒内，对所述目标煤层进行辐射加热，诱导所述目标煤层所在岩层产生微裂缝，提高所述目标煤层的渗透率，以使煤层气充分解吸。
在本发明可选的实施例中，在所述井筒内还可以设置控制系统，所述控制系统与所述微波发射源连接，在所述将微波发射源放入所述井筒内之后，所述方法还包括：通过所述控制系统调节所述微波发射源的微波输出功率。
在本发明可选的实施例中，所述控制系统包括相互电连接的温度传感器以及控制器，所述控制器还与所述微波发射源电连接，所述通过所述控制系统调节所述微波发射源的微波输出功率，包括：所述温度传感器采集所述井筒内的温度数据，并发送给所述控制器；所述控制器在判断所述温度数据处于第一区间范围内时，将所述微波发射源的微波输出功率调高，所述控制器在判断所述温度数据处于第二区间范围内时，将所述微波发射源的微波输出功率调低。
在本发明可选的实施例中，在所述井筒内还设置有排采系统，在对所述目标煤层进行辐射加热后，所述方法还包括：通过所述排采系统将所述目标煤层解吸出的煤层气开采出来。
在本发明可选的实施例中，所述排采系统包括相互连接的油管以及气泵。
在本发明可选的实施例中，所述微波发射源为天线或者晶体管。
在本发明可选的实施例中，所述温度传感器的型号可以为PT100。
在本发明可选的实施例中，所述高压液体包括水、防膨剂、助排剂、煤粉分散剂。
在本发明可选的实施例中，所述防膨剂为盐，优选自氯化钾、氯化钠和氯化镁。
本发明实施例提供的结合水力压裂的煤层气微波开采的方法，包括：对目标煤层进行垂直钻井后，往井筒内注入高压液体；将微波发射源放入所述井筒内，对所述目标煤层进行辐射加热，以使煤层气充分解吸。由于微波加热不受地层非均质性的影响，可以克服弱含水煤层无法降压排采的缺陷，使得一般煤层以及弱含水煤层中的煤层气均能够被充分解吸出来，从而得到有效地开采。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1示出了本发明实施例提供的一种结合水力压裂的煤层气微波开采的方法的流程图之一。
图2示出了本发明实施例提供的一种结合水力压裂的煤层气微波开采的方法的流程图之二。
图3示出了本发明实施例提供的一种结合水力压裂的煤层气微波开采的方法的流程图之三。
图4示出了本发明实施例提供的一种结合水力压裂的煤层气微波开采的方法实施图；
图5示出了图4中虚线框的放大图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本申请研究人在研究本申请的过程中发现，目前的煤层气的开采工艺主要为排水降压后采气，但是对于少水的煤层气，尤其是对于弱含水煤层的煤层气，无法有效使得甲烷解吸，采用排水降压的开采工艺效果不是很理想。
针对以上方案所存在的缺陷，均是发明人在经过实践并仔细研究后得出的结果，因此，上述问题的发现过程以及下文中本发明实施例针对上述问题所提出的解决方案，都应该是发明人在本发明过程中对本发明做出的贡献。
有鉴于此，本实施例中提供了一种结合水力压裂的煤层气微波开采的方法，参阅图1所示。下面将结合图1所示的步骤对进行说明。
步骤S101：对目标煤层进行垂直钻井后，往井筒内注入高压液体。
其中，井筒内的高压液体会对井筒造成水力压裂，高压液体泵入地层，当压力高于地层的破裂压力时，会破岩产生裂缝，形成多条人造裂缝。此时进一步地注入高压液体，裂缝会延伸，从而大幅度改善地层的渗透率和渗流通道，从而可以提高目标煤层的渗透率，改善目标煤层与井筒之间的流体连通程度。
其中，可选的，所述高压液体可以包括水、防膨剂、助排剂、煤粉分散剂。
可选的，所述防膨剂为盐。优选自氯化钾、氯化钠和氯化镁。
可选的，所述助排剂可以为表面活性剂，优选选自非离子含氟表面活性剂、非离子烃类表面活性剂、非离子聚乙氧基胺、乙二醇含氟酰胺复配物。
可选的，所述煤粉分散剂可以选自木质素磺酸盐，优选为木质磺酸钠，所述防膨剂的含量为0.5～5wt％，优选1～2wt％。
可选的，所述助排剂的含量为0.1～0.5wt％，优选0.3～0.4wt％。
可选的，所述煤粉分散剂的含量为0.01～0.05wt％，优选0.01～0.03wt％。
上述配比的高压液体，提高了煤层气临界解吸压力，提高了煤层气的采收率，提高了煤层气开采的经济效益。
步骤S201：将微波发射源放入所述井筒内，对所述目标煤层进行辐射加热，以使煤层气充分解吸。
其中，可选的，所述微波发射源可为天线或者晶体管。
微波发射源在发射微波后，可以对目标煤层进行辐射加热，目标煤层温度迅速升高。由于水拥有较高的介电常数，所以水会优先吸收微波，迅速被微波加热，从而蒸发。
水变成水蒸气后也增加了目标煤层的压力，使得目标煤层产生更多微裂缝。
目标煤层由于温度的升高，煤层气中的甲烷分子动能增大，从而克服束缚力发生脱附，由吸附相转变为游离相从煤层中充分被解吸出来，从而可以有效被开采。
作为一种可选的实施方式，在所述井筒内还可以设置控制系统，所述控制系统与所述微波发射源连接，用于控制所述微波发射源的微波发射功率。
相应的，在步骤S201之后，请参看图2，所述方法还可以包括：
步骤S301：通过所述控制系统调节所述微波发射源的微波输出功率。
可选的，所述控制系统可以包括相互电连接的温度传感器以及控制器，所述控制器还与所述微波发射源电连接，所述通过所述控制系统调节所述微波发射源的微波输出功率，可以包括：
步骤S302：所述温度传感器采集所述井筒内的温度数据，并发送给所述控制器；
步骤S303：所述控制器在判断所述温度数据处于第一区间范围内时，将所述微波发射源的微波输出功率调高，所述控制器在判断所述温度数据处于第二区间范围内时，将所述微波发射源的微波输出功率调低。
其中，所述第一区间范围的温度低于所述第二区间范围的温度。
可选的，所述温度传感器的型号可以为PT100。
PT100温度传感器是一种将温度变量转换为可传送的标准化输出信号的仪表。主要用于工业过程温度参数的测量和控制。带传感器的变送器通常由两部分组成：传感器和信号转换器。传感器主要是热电偶或热电阻；信号转换器主要由测量单元、信号处理和转换单元组成(由于工业用热电阻和热电偶分度表是标准化的，因此信号转换器作为独立产品时也称为变送器)，有些变送器增加了显示单元，有些还具有现场总线功能。
可选的，所述控制器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的控制器可以是通用处理器，包括中央处理器(CentralProcessing Unit，简称CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
作为一种可选的实施方式，在所述井筒内还可以设置有排采系统。在对所述目标煤层进行辐射加热后，请参看图3，所述方法还可以包括：
步骤S401：通过所述排采系统将所述目标煤层解吸出的煤层气开采出来。
可选的，上述排采系统包括相互连接的油管以及气泵。
请参看图4以及图5，图4示出了本发明实施例提供的一种结合水力压裂的煤层气微波开采的方法实施图，图5为图4中虚线框的放大图。
综上所述，本发明实施例提供的一种结合水力压裂的煤层气微波开采的方法，通过对目标煤层进行垂直钻井后，往井筒内注入高压液体；将微波发射源放入所述井筒内，对所述目标煤层进行辐射加热，以使煤层气充分解吸。由于微波加热不受地层非均质性的影响，可以克服弱含水煤层无法降压排采的缺陷，使得一般煤层以及弱含水煤层中的煤层气均能够被充分解吸出来，从而得到有效地开采。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的方法实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图显示了根据本发明的多个实施例的方法的可能实现的体系架构、功能和操作。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
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参数。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 (10)
1.一种结合水力压裂的煤层气微波开采的方法，其特征在于，包括：
对目标煤层进行垂直钻井后，往井筒内注入高压液体；
将微波发射源放入所述井筒内，对所述目标煤层进行辐射加热，诱导所述目标煤层所在岩层产生微裂缝，提高所述目标煤层的渗透率，以使煤层气充分解吸。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述井筒内还设置控制系统，所述控制系统与所述微波发射源连接，在所述将微波发射源放入所述井筒内之后，所述方法还包括：
通过所述控制系统调节所述微波发射源的微波输出功率。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制系统包括相互电连接的温度传感器以及控制器，所述控制器还与所述微波发射源电连接，所述通过所述控制系统调节所述微波发射源的微波输出功率，包括：
所述温度传感器采集所述井筒内的温度数据，并发送给所述控制器；
所述控制器在判断所述温度数据处于第一区间范围内时，将所述微波发射源的微波输出功率调高，所述控制器在判断所述温度数据处于第二区间范围内时，将所述微波发射源的微波输出功率调低。
4.根据权利要求1－3任一所述的方法，其特征在于，在所述井筒内还设置有排采系统，在对所述目标煤层进行辐射加热后，所述方法还包括：
通过所述排采系统将所述目标煤层解吸出的煤层气开采出来。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述排采系统包括相互连接的油管以及气泵。
6.根据权利要求1－3任一所述的方法，其特征在于，所述微波发射源为天线或者晶体管。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述温度传感器的型号为PT100。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高压液体包括水、防膨剂、助排剂、煤粉分散剂。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述防膨剂的含量为0.5～5wt％。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述防膨剂为氯化钾。
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