CN110578508A - 水平井一井多采联合开采煤层气及煤气化方法 - Google Patents

水平井一井多采联合开采煤层气及煤气化方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种水平井一井多采联合开采煤层气及煤气化方法，所述水平井一井多采联合开采煤层气及煤气化方法包括：构建水平通道，在深层煤层中定向钻取水平井；采用油管注入方式，射孔压裂对水平井分段射孔压裂，形成多条相互独立的裂缝；沿压裂处钻取一排多个平行的采气井；通过注气井内的管柱中的电缆加热煤层，改变煤层压力，使得煤层气膨胀增温，通过采气井向上流动采出；由注气井注入空气、氧气和蒸汽，保持地层压力在22.17兆帕以上；通过电缆装入点火线路装置，采用倒退点火方式，点燃地下煤层，使得煤层温度达到578摄氏度以上；氧气与煤燃烧产生二氧化碳和热量。

Description

水平井一井多采联合开采煤层气及煤气化方法
技术领域
本发明涉及一种煤层气及煤气化方法，尤其涉及一种水平井一井多采联合开采煤层气及煤气化方法。
背景技术
煤炭地下气化已日渐成为煤炭资源开采的重要方向。但常规煤炭的燃烧方法，忽略了煤层中的天然煤层气成分，在成煤过程中，会有大量气体生成，其中的一部分分部在煤层的孔、裂隙中，并在其间进行运移。因此煤层既是煤层气的母岩，也是气体储集的场所层是煤层气的源岩，也是气体储集的场所。
在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：煤层中的天然煤层气，无法规模化开采，造成了资源浪费。
发明内容
本发明实施例提供一种水平井一井多采联合开采煤层气及煤气化方法，解决了煤层中的天然煤层气无法规模化开采的问题。
本发明实施例提供了一种水平井一井多采联合开采煤层气及煤气化方法，所述水平井一井多采联合开采煤层气及煤气化方法包括：
构建水平通道，在深层煤层中定向钻取水平井；
优化井内结构，采用油管注入方式，以加压射孔一体技术进行水平井分段压裂，形成多条相互独立的裂缝；
压裂处钻取一排多个采气井；
通过注气井内的管柱中的电缆加热煤层，改变煤层压力，使得煤层气膨胀增温，通过采气井向上流动采出；
由注气井注入空气、氧气和蒸汽，保持地层压力在22.17兆帕以上；
通过电缆装入点火线路装置，采用倒退点火方式，点燃地下煤层，使得煤层温度达到578摄氏度以上；
氧气与煤燃烧产生二氧化碳和热量；
当燃烧反应结束后，氧气全部消耗，二氧化碳和煤在热量的作用下产生一氧化碳和氢气；
热量作用于干燥区的煤层，释放出煤层气；一氧化碳与氢气、二氧化碳和氢气反应产生甲烷；
通过采气井排出一氧化碳、氢气、甲烷。
优选的，所述水平井一井多采联合开采煤层气及煤气化方法还包括：通过水平井向井底煤层注入核废料，与井下剩余的煤反应生成一氧化碳和甲烷。
优选的，所述管柱为套固水泥胶圈，管柱横截面的中心包裹着点火线路装置，管柱横截面的上端和下端分别设置有第一陶瓷电缆和第二陶瓷电缆，第一陶瓷电缆和第二陶瓷电缆位于点火线路装置之外。
优选的，所述每个采气井之间间隔30米-80米。
优选的，第一陶瓷电缆和第二陶瓷电缆关于点火线路装置对称设置。
上述技术方案具有如下有益效果：因为采用加热管线的技术手段，所以达到了提前开采出赋存在煤层中的煤层气，更好的利用天然能源的技术效果。
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，下面将对实施例或现有技术描述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。
图1是本发明的布置井网的主视图；
图2是本发明的管柱的截面图；
图3是本发明的管柱的平面图；
附图标号：1.地面，2.煤层，3.注气井，4.采气井，5.水平通道，6.点火线路装置，7.第一陶瓷电缆，8.套固水泥胶圈。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
本发明实施例提供了一种水平井一井多采联合开采煤层气及煤气化方法，如图1、图2所示，所述水平井一井多采联合开采煤层气及煤气化方法包括：
构建水平通道5，在深层煤层中定向钻取水平井；所述水平通道位于煤层2中，方便加热煤层；
采用油管注入方式，射孔压裂对水平井分段射孔压裂，形成多条相互独立的裂缝；形成的裂缝可将煤层压裂，方便溢出煤层中的煤层气，且压裂出方便设置采气井；
沿地面1压裂处钻取一排多个平行的采气井4；这样设置，将水平通道分为多个区段，方便分段采出煤层气、一氧化碳、氢气；
通过注气井内的管柱中的电缆加热煤层，改变煤层压力，使得煤层气膨胀增温，通过采气井向上流动采出；即热胀冷缩原理的运用，通过加热使得煤层气采出；
由注气井注3入空气、氧气和蒸汽，保持地层压力在22.17兆帕以上；该压力是发生下述化学反应的条件之一；
通过电缆装入点火线路装置6，采用倒退点火方式，点燃地下煤层，使得煤层温度达到578摄氏度以上；该温度是发生下述化学反应的条件之一，所述倒退点火方式，即由紧邻注气井的采气井向背离注气井的方向燃烧，分段燃烧煤层，燃烧完一段，通过采气井排出，再燃烧下一段；
氧气与煤燃烧产生二氧化碳和热量；所产生的热量作为下述化学反应的条件；
当燃烧反应结束后，氧气全部消耗，二氧化碳和煤在热量的作用下产生一氧化碳和氢气；即二氧化碳的还原反应，CO2+C＝＝2CO—162.4MJ/kmol；
热量作用于干燥区的煤层，释放出煤层气；一氧化碳与氢气、二氧化碳和氢气反应产生甲烷；甲烷化反应：CO+3H2＝＝CH4+H2O+206.4MJ/kmol；2CO+2H2＝＝CH4+CO2+247.4MJ/kmol；CO2+4H2＝＝CH4+2H2O+165.4MJ/kmol；
通过采气井排出一氧化碳、氢气、甲烷；所述采气井、注气井底部设置有多个封隔器，用于防火。
优选的，所述水平井一井多采联合开采煤层气及煤气化方法还包括：通过水平井向井底煤层注入核废料，与井下剩余的煤反应生成一氧化碳和甲烷；通过核废料产生热能，将剩余的煤进行化学反应，产出一氧化碳和甲烷。
优选的，如图2、图3所示，所述管柱为套固水泥胶圈8，管柱横截面的中心包裹着点火线路装置，管柱横截面的上端和下端分别设置有第一陶瓷电缆7和第二陶瓷电缆，第一陶瓷电缆和第二陶瓷电缆位于点火线路装置之外；管柱上下预留弧形凹槽，管柱适当辅助隔热水泥胶结。
优选的，所述每个采气井之间间隔30米-80米；采气井之间间隔30米到80米，方便每段采气井内的煤充分反应，避免了能源浪费。
优选的，如图2所示，第一陶瓷电缆和第二陶瓷电缆关于点火线路装置对称设置；方便管柱上下同时加热。
具体实施方式：
1、构建水平通道，在深层煤层中定向钻取水平井。
2、优化井内结构，采用油管注入方式，以加压射孔一体技术进行水平井分段压裂，行程多条相互独立的裂缝。
3、压裂处钻取一排采气井，
具体操作：
1)水平井内下入管柱，管柱上下预留弧形凹槽，管柱适当辅助隔热水泥胶结。
2)在管柱预留好的凹槽内下入陶瓷电缆，电缆地上部分连接风力/太阳能等的发电装置，
3)电缆通电后将迅速加热煤层，改变煤层压力，使煤层气膨胀增温，且向上流动散逸，通过采气井收集。
4)待一段时间后，煤层气采集完成，撤出电缆线，下入煤气化点火线路装置，重新腾空的弧形凹槽下入注气管柱，采用倒退点火方式，点燃地下煤层，反应气再次由采气井采出。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种水平井一井多采联合开采煤层气及煤气化方法，其特征在于，所述水平井一井多采联合开采煤层气及煤气化方法包括：
构建水平通道，在深层煤层中定向钻取水平井；
采用油管注入方式，射孔压裂对水平井分段射孔压裂，形成多条相互独立的裂缝；
沿压裂处钻取一排多个平行的采气井；
通过注气井内的管柱中的电缆加热煤层，改变煤层压力，使得煤层气膨胀增温，通过采气井向上流动采出；
由注气井注入空气、氧气和蒸汽，保持地层压力在22.17兆帕以上；
通过电缆装入点火线路装置，采用倒退点火方式，点燃地下煤层，使得煤层温度达到578摄氏度以上；
氧气与煤燃烧产生二氧化碳和热量；
当燃烧反应结束后，氧气全部消耗，二氧化碳和煤在热量的作用下产生一氧化碳和氢气；
热量作用于干燥区的煤层，释放出煤层气；一氧化碳与氢气、二氧化碳和氢气反应产生甲烷；
通过采气井排出一氧化碳、氢气、甲烷。
2.如权利要求1所述的水平井一井多采联合开采煤层气及煤气化方法，其特征在于，所述水平井一井多采联合开采煤层气及煤气化方法还包括：通过水平井向井底煤层注入核废料，与井下剩余的煤反应生成一氧化碳和甲烷。
3.如权利要求1所述的水平井一井多采联合开采煤层气及煤气化方法，其特征在于，所述管柱为套固水泥胶圈，管柱横截面的中心包裹着点火线路装置，管柱横截面的上端和下端分别设置有第一陶瓷电缆和第二陶瓷电缆，第一陶瓷电缆和第二陶瓷电缆位于点火线路装置之外。
4.如权利要求1所述的水平井一井多采联合开采煤层气及煤气化方法，其特征在于，所述每个采气井之间间隔30米-80米。
5.如权利要求3所述的水平井一井多采联合开采煤层气及煤气化方法，其特征在于，第一陶瓷电缆和第二陶瓷电缆关于点火线路装置对称设置。
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