CN112431578A - 一种含有断层的低渗透煤层抽采矿井瓦斯的方法 - Google Patents

一种含有断层的低渗透煤层抽采矿井瓦斯的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112431578A
CN112431578A CN202011384192.2A CN202011384192A CN112431578A CN 112431578 A CN112431578 A CN 112431578A CN 202011384192 A CN202011384192 A CN 202011384192A CN 112431578 A CN112431578 A CN 112431578A
Authority
CN
China
Prior art keywords
well
fault
coal bed
extracting
gas
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.)
Granted
Application number
CN202011384192.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112431578B (zh
Inventor
范红斌
王凯
白璐
李敏
邢萌
白志鹏
杨亮煜
李瑞强
李任重
张超华
翟连连
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changcun Coal Mining of Shanxi Luan Environmental Energy Development Co Ltd
Original Assignee
Changcun Coal Mining of Shanxi Luan Environmental Energy Development Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changcun Coal Mining of Shanxi Luan Environmental Energy Development Co Ltd filed Critical Changcun Coal Mining of Shanxi Luan Environmental Energy Development Co Ltd
Priority to CN202011384192.2A priority Critical patent/CN112431578B/zh
Publication of CN112431578A publication Critical patent/CN112431578A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112431578B publication Critical patent/CN112431578B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
    • E21B43/24—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
    • E21F7/00—Methods or devices for drawing- off gases with or without subsequent use of the gas for any purpose

Abstract

本发明公开了一种断层模式下的煤层气热力开采方法，步骤为：施工垂直井至煤层中的断层带，使垂直井与天然断层形成U型连通；下降盘中的垂直井为注热井，采用双快水泥及钢管固井，上升盘中的垂直井为抽采井，采用普通方法固井；由注热井向煤层注入200℃~400℃高温水蒸气，加热煤层；反复循环注入热水直至将煤层加热80℃~200℃以上；从生产井抽采煤层气及地下水。本发明解决现有煤层气抽采方法抽采率低，不能有效进行煤层气抽采的技术问题，用于地下煤层气的开采，具有高效抽采煤层气，加快抽采速度的优点。

Description

一种含有断层的低渗透煤层抽采矿井瓦斯的方法
技术领域
本发明属于矿井瓦斯抽采领域，特别是一种含有断层的低渗透煤层抽采矿井瓦斯的方法。
背景技术
煤矿瓦斯是一种可燃性气体。它既是一种宝贵的不可再生资源，也是威胁煤矿安全生产的重大隐患。目前，对于瓦斯的抽采有多种方法，已公知的主要抽采方法有：井下煤矿巷道内实施的钻孔抽放方法、地面实施的多分支水平井抽采方法、地面注热抽采方法以及驱替方法。但是由于我国的绝大多数煤田属于低渗透煤层，瓦斯流动的速度缓慢，常规的瓦斯抽放方法对于低渗透煤层几乎没有效果。
为了增加瓦斯在煤层中的渗透性，目前最常用的技术是水力压裂法，通过对煤层进行压裂，使煤层的原生裂隙得以扩展并产生新的裂隙，增加了煤层气的运移通道，从而提高了煤层气的开采效率；但上述方法存在一定的局限性，因为某些特殊的环境影响和施工难度问题，压裂的效果和效率均不太理想，而且我国水资源分布不均，部分地区水资源短缺，难以保证充足的水源供给；水力压裂后所排放的压裂液对环境也造成了不同程度的影响。
公开号为CN101503957A的专利申请公开了一种井上下联合注热抽采煤层气的方法及公开号为CN101418679A的专利公开了一种加热抽采煤层气的方法，这两个专利申请的共同特点是从地面施工垂直钻孔作为注热井加热煤层。但是由于煤层渗透率低，水压致裂效果不明显，难以得到理想的瓦斯抽采量。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种含有断层的低渗透煤层抽采矿井瓦斯的方法，该方法利用煤层的天然断层构造进行注热强化开采，使煤层的加热面积更大，加热效果更加显著，不仅解吸出更多游离的煤层气，也大大增加了煤层的渗透性，进而提高了抽采率和抽采速度，节约了抽采成本为含有断层带的低渗透煤层提供了一种方便、有效抽采煤层瓦斯的方法。
本发明的技术方案是：一种含有断层的低渗透煤层抽采矿井瓦斯的方法，其步骤为：
1、从地面进行垂直钻井，布置井网，钻井的井深直至煤层的断层带，与煤层中的断层带连通；
2、至少施工两个垂直井，其中一个垂直井布置在断层的下降盘，采用双快水泥、钢管固井，作为注热井，其余井布置在断层的上升盘，采用常规方法固井，作为生产井，使垂直井与断层形成U型连接；
3、固井完成后，由注热井向煤层的断层处注入200℃~400℃的高温水蒸气；高温水蒸气从断层的下降盘沿着断层的裂隙带经过并加热煤层，最后渗入到生产井；反复循环注入高温水蒸气，将煤层加热至80℃~200℃以上；
4、从生产井抽采煤层气及地下水。
进一步，所述注热井与高温蒸汽系统连接，高温蒸汽系统对水温进行调控。
进一步，所述注热井与生产井的间距为60m~500m。
进一步，所述生产井内设置有螺杆泵、气水分离装置，抽采煤层气和地下水。
进一步的，生产井回收的地下水，通过水处理系统与高温蒸汽系统连接，循环利用。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果，本发明技术方案是利用煤储层的天然断层构造，使垂直井与断层形成U型连接，从注热井向断层的下降盘注入高温水蒸气，高温水蒸气通过断层裂隙带流经煤层时，与煤层进行热量交换，加热煤层，温度较低的热水从断层的上升盘通过垂直井流出或被压出，不断地在断层中进行热水循环。煤层被加热后，煤层中吸附的大量瓦斯迅速解吸成游离状态，使煤层中的气体压力迅速增加，沿着断层抽采至地面，达到有效迅速抽采煤层气的目的，不仅减少了储层压裂的成本，还更加高效的抽采出煤层气。
附图说明
图1是现有技术的煤层气抽采方法示意图；
图2 是断层模式下的煤层气抽采方法示意图；
图3 是断层模式下的煤层气抽采方法剖面布置图。
具体实施方式
如图2所示，一种含有断层的低渗透煤层抽采矿井瓦斯的方法，步骤如下：
1、从地面进行垂直钻井，布置井网，钻出的垂直井的井深直至煤层1的断层带2，垂直井与煤层1中的断层带2连通；
2、至少施工两个垂直井，其中一个垂直井布置在断层带2的下降盘3，采用硫铝酸盐水泥及钢管固井，作为注热井5，其余井布置在断层带的上升盘4，采用常规方法固井，作为生产井C；注热井H与生产井C的间距为60m~500m，注热井5与任何一种现有形式的高温蒸汽系统连接，高温蒸汽系统对水温进行调控；
3、固井完成后，由注热井H向煤层1的断层带2处注入200℃~400℃的高温水蒸气；当高温水蒸气通过注热井H到达断层带2温度较低时，打开注热井H另一端高温蒸汽系统的控制阀门，排出温度较低的热水，对注热井H中的水温进行调控；
4、高温过热水从断层带2的下降盘3沿着断层1的裂隙带，经过并加热煤层1，最后渗入到生产井C，使垂直井与断层形成U型连接；
5、反复循环注入高温水蒸气，将煤层1加热至80℃~200℃以上；
6、生产井C内设置有螺杆泵、气水分离装置，抽采煤层气和地下水，生产井回收的地下水，通过水处理系统与高温蒸汽系统连接，水处理系统将地下水沉淀、过滤后，重新加热成高温水蒸气注入煤层；
本发明的断层模式下的煤层注热方法形成很好的热水流通通道，可以不断地进行热水循环，使煤层的断层带保持很高的温度，不断地加热煤层；煤层加热后，处于吸附态的煤层气解吸，体积膨胀，当煤层的渗透率较低时，能够形成很高的气体压力，有利于煤层气在煤层中流动。
本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于前述的细节，而应在权利要求所限定的范围内广泛的理解，因此落入权利要求或其等效范围内的变化和改型都应该为权利要求所涵盖。

Claims (5)

1.一种含有断层的低渗透煤层抽采矿井瓦斯的方法，其步骤为：
1）、从地面进行垂直钻井，布置井网，钻井的井深直至煤层的断层带，与煤层中的断层带连通；
2）、至少施工两个垂直井，其中一个垂直井布置在断层的下降盘，采用双快水泥、钢管固井，作为注热井，其余井布置在断层的上升盘，采用常规方法固井，作为生产井，使垂直井与断层形成U型连接；
3）、固井完成后，由注热井向煤层的断层处注入200℃~400℃的高温水蒸气；高温水蒸气从断层的下降盘沿着断层的裂隙带经过并加热煤层，最后渗入到生产井；反复循环注入高温水蒸气，将煤层加热至80℃~200℃以上；
4）、从生产井抽采煤层气及地下水。
2.根据权利要求1所述的含有断层的低渗透煤层抽采矿井瓦斯的方法，其特征在于：所述注热井与高温蒸汽系统连接，高温蒸汽系统对水温进行调控。
3.根据权利要求1所述的含有断层的低渗透煤层抽采矿井瓦斯的方法，其特征在于：所述注热井与生产井的间距为60m~500m。
4.根据权利要求1所述的含有断层的低渗透煤层抽采矿井瓦斯的方法，其特征在于：所述生产井内设置有螺杆泵、气水分离装置，抽采煤层气和地下水。
5.根据权利要求1所述的含有断层的低渗透煤层抽采矿井瓦斯的方法，其特征在于：生产井回收的地下水，通过水处理系统与高温蒸汽系统连接，循环利用。
CN202011384192.2A 2020-12-02 2020-12-02 一种含有断层的低渗透煤层抽采矿井瓦斯的方法 Active CN112431578B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011384192.2A CN112431578B (zh) 2020-12-02 2020-12-02 一种含有断层的低渗透煤层抽采矿井瓦斯的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011384192.2A CN112431578B (zh) 2020-12-02 2020-12-02 一种含有断层的低渗透煤层抽采矿井瓦斯的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112431578A true CN112431578A (zh) 2021-03-02
CN112431578B CN112431578B (zh) 2022-07-29

Family

ID=74698349

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011384192.2A Active CN112431578B (zh) 2020-12-02 2020-12-02 一种含有断层的低渗透煤层抽采矿井瓦斯的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112431578B (zh)

Citations (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4299285A (en) * 1980-07-21 1981-11-10 Gulf Research & Development Company Underground gasification of bituminous coal
JPS59105805A (ja) * 1982-12-10 1984-06-19 Japan Metals & Chem Co Ltd 希少元素の採取法
US5520247A (en) * 1994-03-10 1996-05-28 Shell Oil Company Method of producing a fluid from an earth formation
CN1632285A (zh) * 2005-02-01 2005-06-29 史记 立井群井下无人采煤法
CN101493007A (zh) * 2008-12-30 2009-07-29 中国科学院武汉岩土力学研究所 基于混合流体自分离的天然气分离及废弃气体地质封存方法
CN102203379A (zh) * 2008-10-29 2011-09-28 埃克森美孚上游研究公司 加热地下地层以转化有机物成为烃流体的电传导方法
CN102713142A (zh) * 2009-08-14 2012-10-03 Bp北美公司 储层构型和连通性分析
CN202628025U (zh) * 2012-02-16 2012-12-26 山西潞安环保能源开发股份有限公司 一种模拟封孔实验装置
CN202731991U (zh) * 2012-07-27 2013-02-13 山东科技大学 一种条带式充填置换回采断层保护煤柱实验模型
CN103732856A (zh) * 2011-06-17 2014-04-16 哈里公司 提高采油率的电磁加热处理
CN105003294A (zh) * 2015-07-30 2015-10-28 山东科技大学 一种基于水热耦合压裂煤体石门揭煤方法
CN106437823A (zh) * 2015-08-12 2017-02-22 陈信平 一种消除煤矿瓦斯爆炸突出超标的方法
CN106707336A (zh) * 2015-07-13 2017-05-24 中国石油化工股份有限公司 用于油田开发区的区分断层上下盘的方法
CN106761630A (zh) * 2016-12-26 2017-05-31 中国石油天然气股份有限公司 储层加热、开采方法及装置
CN107075935A (zh) * 2014-06-18 2017-08-18 微能地质科学工程技术有限公司 自下而上的重力辅助压力驱油
CN107313716A (zh) * 2017-07-18 2017-11-03 山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司 孔底复合封堵破碎岩体的煤层气井穿越采空区的钻井方法
CN109209327A (zh) * 2018-10-12 2019-01-15 广东石油化工学院 一种沟通断层的高产水煤层气井组主动排水采气方法
CN109630070A (zh) * 2018-11-29 2019-04-16 太原理工大学 一种利用天然地质断层建造干热岩人工热储的方法
CN110242346A (zh) * 2019-06-26 2019-09-17 肥城白庄煤矿有限公司 用于可解析瓦斯抽放的煤层断面装置、瓦斯抽放装置和方法
CN110318721A (zh) * 2019-08-15 2019-10-11 中国石油大学(华东) 一种断块油藏泡沫驱辅助氮气吞吐提高采收率的方法
CN110439546A (zh) * 2019-08-12 2019-11-12 山东省计算中心（国家超级计算济南中心） 一种断层封闭性的确定方法、系统、设备及介质
CN111764863A (zh) * 2020-07-01 2020-10-13 中煤科工集团西安研究院有限公司 封堵井下断层破碎带高压钻孔涌水的方法

Patent Citations (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4299285A (en) * 1980-07-21 1981-11-10 Gulf Research & Development Company Underground gasification of bituminous coal
JPS59105805A (ja) * 1982-12-10 1984-06-19 Japan Metals & Chem Co Ltd 希少元素の採取法
US5520247A (en) * 1994-03-10 1996-05-28 Shell Oil Company Method of producing a fluid from an earth formation
CN1632285A (zh) * 2005-02-01 2005-06-29 史记 立井群井下无人采煤法
CN102203379A (zh) * 2008-10-29 2011-09-28 埃克森美孚上游研究公司 加热地下地层以转化有机物成为烃流体的电传导方法
CN101493007A (zh) * 2008-12-30 2009-07-29 中国科学院武汉岩土力学研究所 基于混合流体自分离的天然气分离及废弃气体地质封存方法
CN102713142A (zh) * 2009-08-14 2012-10-03 Bp北美公司 储层构型和连通性分析
CN103732856A (zh) * 2011-06-17 2014-04-16 哈里公司 提高采油率的电磁加热处理
CN202628025U (zh) * 2012-02-16 2012-12-26 山西潞安环保能源开发股份有限公司 一种模拟封孔实验装置
CN202731991U (zh) * 2012-07-27 2013-02-13 山东科技大学 一种条带式充填置换回采断层保护煤柱实验模型
CN107075935A (zh) * 2014-06-18 2017-08-18 微能地质科学工程技术有限公司 自下而上的重力辅助压力驱油
CN106707336A (zh) * 2015-07-13 2017-05-24 中国石油化工股份有限公司 用于油田开发区的区分断层上下盘的方法
CN105003294A (zh) * 2015-07-30 2015-10-28 山东科技大学 一种基于水热耦合压裂煤体石门揭煤方法
CN106437823A (zh) * 2015-08-12 2017-02-22 陈信平 一种消除煤矿瓦斯爆炸突出超标的方法
CN106761630A (zh) * 2016-12-26 2017-05-31 中国石油天然气股份有限公司 储层加热、开采方法及装置
CN107313716A (zh) * 2017-07-18 2017-11-03 山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司 孔底复合封堵破碎岩体的煤层气井穿越采空区的钻井方法
CN109209327A (zh) * 2018-10-12 2019-01-15 广东石油化工学院 一种沟通断层的高产水煤层气井组主动排水采气方法
CN109630070A (zh) * 2018-11-29 2019-04-16 太原理工大学 一种利用天然地质断层建造干热岩人工热储的方法
CN110242346A (zh) * 2019-06-26 2019-09-17 肥城白庄煤矿有限公司 用于可解析瓦斯抽放的煤层断面装置、瓦斯抽放装置和方法
CN110439546A (zh) * 2019-08-12 2019-11-12 山东省计算中心（国家超级计算济南中心） 一种断层封闭性的确定方法、系统、设备及介质
CN110318721A (zh) * 2019-08-15 2019-10-11 中国石油大学(华东) 一种断块油藏泡沫驱辅助氮气吞吐提高采收率的方法
CN111764863A (zh) * 2020-07-01 2020-10-13 中煤科工集团西安研究院有限公司 封堵井下断层破碎带高压钻孔涌水的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112431578B (zh) 2022-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101418679B (zh) 加热煤层抽采煤层气的方法
CN101503957B (zh) 井上下联合注热抽采煤层气的方法
CN103696747B (zh) 一种油页岩原位提取页岩油气的方法
CN105114048B (zh) 一种水平井分段压裂同井注采采油方法
CN103122759B (zh) 一种煤层气井多元热流体强化开采方法
CN103670338B (zh) 一种煤层气与煤共采方法
CN1875168B (zh) 从不可渗透的油页岩中采收碳氢化合物
CN103061730B (zh) 一种多元热流体泡沫驱替煤层气开采方法
CN101832149B (zh) 一种井下注热抽采煤层瓦斯的方法
CN103233713B (zh) 油页岩原位水平井压裂化学干馏提取页岩油气方法及工艺
CN103206199B (zh) 热流体压裂开采天然气水合物装置及方法
CN102678096B (zh) 一种热水辅助重力泄油开采高凝油油藏的方法
CN104879108A (zh) 一种煤层气u型井注热强化抽采方法
CN109209306B (zh) 超低渗致密油藏水平井注co2异步吞吐补充能量的方法
CN107044275A (zh) 利用深层地热资源热采页岩气方法及系统
CN105003237A (zh) 地热开采天然气水合物与co2废气回注处理一体化的装置及方法
RU2436943C1 (ru) Способ добычи высоковязкой нефти из наклонно направленной скважины методом циклической закачки пара в пласт
CN108756839B (zh) 油页岩隔热增效原位转化方法及系统
CN102493795A (zh) 液化氮气在油气层内气化压裂方法
CN103321618A (zh) 油页岩原位开采方法
CN106437657A (zh) 一种利用流体对油页岩进行原位改造和开采的方法
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
EA026516B1 (ru) Термическая мобилизация залежей тяжелых углеводородов
CN104265258A (zh) 一种压裂辅助火烧油层吞吐开采稠油的方法
CN105041282A (zh) 一种中低渗稠油油藏水平井分段压裂蒸汽吞吐方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant