CN113914847A - 一种应用压裂技术改善煤炭地下气化气腔发育的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用压裂技术改善煤炭地下气化气腔发育的方法，包括以下步骤：S1：向气化目标煤层利用定向钻井技术钻入长距离水平注气井，形成气化通道；S2：在目标煤层中，注气井水平段300‑350m半径范围内设置垂直生产井；S3：注气井水平段开始进行压裂作业，形成裂缝通道，实现注气井与水平井的连通；S4：在注气井水平段安装煤炭地下气化的辅助装置；S5：目标煤层煤炭燃烧产生高温，形成合成气腔，热量沿裂缝通道迅速扩散，促进合成气腔发育；S6：煤层气自生产井排出。本发明使用方法能够合理利用煤炭地下气化过程中产生的热量，避免气化炉附近出现局部高温，降低了煤层气注热开发过程中井组燃烧，开采失败的风险。
Description
技术领域
本发明涉及煤层气注热增产技术领域，特别是涉及一种应用压裂技术改善煤炭地下气化气腔发育的方法。
背景技术
煤炭地下气化是将处于地下的煤炭进行有控制地燃烧，通过对煤的热作用及化学作用产生可燃气体(CH4、H2、CO)的过程。深层煤层中的岩石和煤炭的隔热与低渗透率等特性，使得煤炭地下气化产生的合成气难以在煤层和岩层中流动，导致点火后在点火处的高温、压力以及气流易局限于一个较小范围内，影响气化腔的形成与发展，难以形成远场效应。此现象还易在气化炉附近形成局部高温，损坏水平井，引发注气生产事故。因此，本发明提出一种应用压裂技术改善煤炭地下气化气腔发育的方法，即采用压裂技术，在拟形成气腔处建立裂缝通道，改善近井周围渗透率，增大气体扩散速率与热量的对流效应，促进地下气化腔的形成与发育，避免局部高温损坏水平管线等事故的发生。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种应用压裂技术改善煤炭地下气化气腔发育的方法。
本发明所采用的技术方案是：一种应用压裂技术改善煤炭地下气化气腔发育的方法，包括以下步骤：
S1:向气化目标煤层利用定向钻井技术钻入长距离水平注气井，形成气化通道；
S2:在目标煤层中，注气井水平段300-350m半径范围内设置垂直生产井；
S3:在注气井水平段下入压裂装置，注入压裂介质并由生产井排出，通过大规模压裂形成注气井与生产井之间裂缝通道，实现注气井与生产井的连接后提出压裂装置；
S4:在注气井中水平段，气化燃烧空腔处安装点火装置、气化剂注入装置、后退装置等一系列的煤炭地下气化的辅助装置；
S5:在注气井的点火位置处进行点火，注入气化剂，煤炭开始燃烧并产生高温气体形成合成气腔；煤炭燃烧产生的高热量沿裂缝通道快速扩散，加热通道附近煤层，促进煤炭发生还原反应、不完全燃烧反应以及干燥干馏反应，促进合成气腔自注气井向生产井的发育，降低气化炉附近局部高温出现的风险；上述反应产生一系列高温的混合气体；
S6:在生产井的地面端安装抽采装置，使煤炭地下气化产生的合成气进入煤炭地下气化的煤层气产出通道，排出地面；
进一步地，在上述步骤S1中,气化目标煤层厚度原则上不低于10m。
进一步地，在上述步骤S2中,煤炭地下气化的生产井以及产气通道的井壁套管为导热性能好的材料。
进一步地，在上述步骤S3中，所述压裂介质为高压空气。
进一步地，在上述步骤S3中，注气井注入压力骤降，生产井稳定产出压裂介质，生产井与注气井在目标煤层中形成所述裂缝通道。
有益效果：
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、形成裂缝通道连通生产井与注气井，增大煤炭地下气化过程中产生热量的扩散速率，促进合成气腔的发育。
2、增大合成气腔与煤层的沟通性，形成远场效应，避免在气化炉附近形成局部高温，导致井筒燃烧，出现生产事故的风险。
3、煤层气采出率显著提高。
附图说明
图1为本发明应用压裂技术改善煤炭地下气化气腔发育的方法的结构示意图；
图2为本发明中井线布置示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种应用压裂技术改善煤炭地下气化气腔发育的方法，包括以下步骤：
S1:向气化目标煤层利用定向钻井技术钻入长距离水平注气井，形成气化通道；
S2:在目标煤层中，注气井水平段300-350m半径范围内设置垂直生产井；
S3:在注气井水平段下入压裂装置，注入压裂介质并由生产井排出，通过大规模压裂形成注气井与生产井之间裂缝通道，实现注气井与生产井的连接后提出压裂装置；
S4:在注气井中水平段，气化燃烧空腔处安装点火装置、气化剂注入装置、后退装置等一系列的煤炭地下气化的辅助装置；
S5:在注气井的点火位置处进行点火，注入气化剂，煤炭开始燃烧并产生高温气体形成合成气腔；煤炭燃烧产生的高热量沿裂缝通道快速扩散，加热通道附近煤层，促进合成气腔自注气井向生产井的发育，产生一系列高温的混合气体；
S6:在生产井的地面端安装抽气装置，生产井与合成气腔连通，由地面的抽采设施，从地面往上抽采，使煤炭地下气化的气体进入生产井产气通道，并运移至地表进行下一步的处理；
在上述实施例中，常温的煤炭地下气化的气化剂从注气井进入煤层，到达煤层内部的气化燃烧空腔，与煤发生反应，形成高温的CH4、CO2、H2等气体，高温气体不断聚集，通过裂缝通道形成合成气腔，不断扩散热量加热周边煤层发育气腔，然后在地面与地底的储层压压力差的作用下运移至地表。
本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种应用压裂技术改善煤炭地下气化气腔发育的方法，主要特征在于：包括以下步骤：
S1:向气化目标煤层利用定向钻井技术钻入长距离水平注气井，形成气化通道；
S2:在目标煤层中，注气井水平段300-350m半径范围内设置垂直生产井；
S3:在注气井水平段下入压裂装置，注入压裂介质并由生产井排出，通过大规模压裂形成注气井与生产井之间裂缝通道，实现注气井与生产井的连接后提出压裂装置；
S4:在注气井中水平段，气化燃烧空腔处安装点火装置、气化剂注入装置、后退装置等一系列的煤炭地下气化的辅助装置；
S5:在注气井的点火位置处进行点火，注入气化剂，煤炭开始燃烧并产生高温气体形成合成气腔；煤炭燃烧产生的高热量沿裂缝通道快速扩散，加热通道附近煤层，促进煤炭发生还原反应、不完全燃烧反应以及干燥干馏反应，促进合成气腔自注气井向生产井的发育，降低气化炉附近局部高温出现的风险；上述反应产生一系列高温的混合气体；
S6:在生产井的地面端安装抽采装置，使煤炭地下气化产生的合成气进入煤炭地下气化的煤层气产出通道，排出地面。
2.如权利要求1中所述的应用压裂技术改善煤炭地下气化气腔发育的方法，其特征在于：在上述步骤S1中,气化目标煤层厚度原则上不低于10m。
3.如权利要求1中所述的一种应用压裂技术改善煤炭地下气化气腔发育的方法，其特征在于：在上述步骤S2中,煤炭地下气化的生产井以及产气通道的井壁套管为导热性能好的材料。
4.如权利要求1中所述的一种应用压裂技术改善煤炭地下气化气腔发育的方法，其特征在于：在上述步骤S3中，所述压裂介质为高压空气。
5.如权利要求1中所述的一种应用压裂技术改善煤炭地下气化气腔发育的方法，其特征在于：在上述步骤S3中，注气井注入压力骤降，生产井稳定产出压裂介质，生产井与注气井在目标煤层中形成所述裂缝通道。
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