CN115030700B - 一种利用煤层气致裂油气储层的油气抽采系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用煤层气致裂油气储层的油气抽采系统，包括煤层气抽采机构和油气抽采机构，在煤层内布置煤层气致裂抽采管，煤层气致裂抽采管内设置超临界CO₂注入管和高温注入管；在油气层内布置油气致裂抽采管，发热源和压力表设置于油气致裂抽采管管壁上，煤层气注入管、填充物注入管、氧气注入管设置于油气致裂抽采管内部，超临界CO₂注入管、高温注入管、煤层气注入管、填充物注入管、氧气注入管上设置有通过电极与弹簧控制的启闭结构。利用煤层气抽采机构对待采煤层进行抽采，通过地面转运装置将抽采出的煤层气输送到待采油气层，提供煤层气爆炸所需的环境，通过煤层气的爆炸致裂油气层，从而达到煤及共伴生资源协同高效开采的目的。

Description

一种利用煤层气致裂油气储层的油气抽采系统

技术领域

本发明涉及油气开采领域，尤其涉及一种利用煤层气致裂油气储层的油气抽采系统。

背景技术

煤炭是能源供应体系中的重要基础能源，煤层气资源与油气资源是重要的清洁能源。如何开发利用好煤层气资源，增加油气产量成为当前亟需解决的问题。基于此迫切需要一种利用煤层气致裂油气储层的油气抽采系统，提升煤层气开发利用率与油气抽采效率，解决煤层气与油气共伴生资源协调开发问题。

发明内容

本发明针对煤及共伴生资源共存条件下，合理利用抽采出的煤层气资源开采油气储层，通过向油气储层注入煤层气，提供煤层气爆炸所需的环境，利用煤层气爆炸对油气储层进行致裂，进而达到开采油气储层的目的。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用煤层气致裂油气储层的油气抽采系统，包括煤层气抽采机构和油气抽采机构，所述煤层气抽采机构中，在煤层内布置煤层气致裂抽采管，煤层气致裂抽采管内设置超临界CO₂注入管和高温注入管，超临界CO₂注入管、高温注入管上分别设置有超临界CO₂释放孔与高温释放孔，煤层气致裂抽采管对应位置设置有释放孔；超临界CO₂释放孔和高温释放孔配置有孔盖板，并通过闭孔电极、闭孔弹簧连接，在煤层气致裂抽采管的管壁上还设置有煤层气抽采孔；通过地面转运装置将煤层气抽采机构抽采出的煤层气输送到待采油气层；所述油气抽采机构中，在油气层内布置油气致裂抽采管，发热源和压力表设置于油气致裂抽采管管壁上，煤层气注入管、填充物注入管、氧气注入管设置于油气致裂抽采管内部，并分别设置有煤层气释放孔、填充物释放孔、氧气释放孔，油气致裂抽采管对应位置设置有释放孔，煤层气释放孔、填充物释放孔、氧气释放孔配置有孔盖板，并通过闭孔电极与闭孔弹簧连接，油气抽采孔设置于油气致裂抽采管的管壁上。

进一步的，超临界CO₂注入管与高温注入管相互外切，并分别内切于煤层气致裂抽采管，超临界CO₂释放孔与高温释放孔分别设置于相切位置；煤层气注入管、填充物注入管、氧气注入管三者依次外切，并分别与油气致裂抽采管内切，煤层气释放孔、填充物释放孔、氧气释放孔分别设置于相切处。

进一步的，在超临界CO₂注入管的一端还设置有封管板，并通过闭管电极和闭管弹簧连接。

进一步的，煤层气注料抽采管、分料抽采管和煤层气致裂抽采管以及油气注料管、L型油气注料抽采管、油气致裂抽采管的管壁中设置有导线，导向与闭孔电极、闭管电极连接。

进一步的，煤层气注料抽采管在煤层位置与分料抽采管连接，分料抽采管与煤层气致裂抽采管连接；油气注料管、油气抽采管在油气层与L型油气注料抽采管连接，L型油气注料抽采管在油气层内部与油气致裂抽采管连接。

进一步的，甲烷储气罐、超临界CO₂储藏罐、高温炉均通过地面输送管路与煤层气注料抽采管连接；甲烷储气罐、氧气罐、填充物储存罐通过地面输送管路与油气注料管进行连接，油气储存罐与油气抽采泵通过地面输送管路与油气抽采管连接。

一种利用煤层气致裂油气储层的油气抽采方法，采用上述油气抽采系统，包括如下操作步骤：

S1、探明煤层及油气层的具体地质条件；

S2、向煤层打定向钻孔，布置煤层气注料抽采管、煤层气致裂抽采管，并通过分料抽采管连接；

S3、向油气层打油气注料孔和油气抽采孔，分别布置油气注料管和油气抽采管，并在油气层内布置油气致裂抽采管，通过L型油气注料抽采管将油气注料管、油气抽采管与油气致裂抽采管连接；

S4、在地表搭建控制监测设备、甲烷储气罐、超临界CO₂储藏罐、高温炉、油气储存罐、油气抽采泵、氧气罐和填充物储存罐，并通过地面输送管将对应设备连接起来；

S5、向煤层气致裂抽采管内注入超临界CO₂，打开闭孔电极和闭孔弹簧，将超临界CO₂注入到待采煤层，然后由高温炉注入高温，使得超临界CO₂气化膨胀，致裂煤层，驱替煤层气，同时抽采煤层气；

S6、将抽采出的煤层气，经甲烷储气罐注入到油气致裂抽采管，并同时打开闭孔电极和闭孔弹簧，使得将煤层气释放到油气层，并由氧气罐向油气层提供氧气，待压力表监测达到煤层气爆炸环境后，经控制监测设备控制发热源提供热源，使得煤层气在油气层内爆炸，致裂油气层，然后由填充物储存罐向致裂后的油气层提供填充物，进一步支撑起致裂后的油气层，随后经油气抽采孔和油气抽采管抽采油气；

S7、待一个区域的煤层气或者油气抽采致裂完毕后，进入到下一个煤层气或油气抽采区域，重复步骤S1～S6。

发明点与有益效果：1.本发明包括煤层气抽采机构和油气抽采机构，利用煤层气抽采机构对待采煤层进行抽采，同时将CO₂封存到井下，通过地面转运装置，将抽采出的煤层气输送到待采油气层，提供煤层气爆炸所需的环境，通过煤层气的爆炸致裂油气层，从而达到煤及共伴生资源协同高效开采的目的。2.本发明在煤层气致裂抽采管内设置超临界CO₂注入管和高温注入管，在油气层内布置油气致裂抽采管，煤层气注入管、填充物注入管、氧气注入管设置于油气致裂抽采管内部；超临界CO₂注入管、高温注入管、煤层气注入管、填充物注入管、氧气注入管上设置有通过电极与弹簧控制的启闭结构。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的有益效果，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中：

图1—本发明利用煤层气致裂油气储层的油气抽采系统总体布置图；

图2—本发明利用煤层气致裂油气储层的油气抽采系统主剖面图；

图3—本发明利用煤层气致裂油气储层的油气抽采系统俯剖面图；

图4—本发明分料抽采管示意图；

图5—本发明L型油气注料抽采管示意图；

图6—本发明煤层气致裂抽采管示意图；

图7—本发明油气致裂抽采管示意图；

附图标记说明：1-控制监测设备；2-地面输送管路；3-甲烷储气罐；4-超临界CO2储藏罐；5-油气注料管；6-煤层气注料抽采管；7-煤层气致裂抽采管；8-运输顺槽；9-高温炉；10-地表；11-油气储存罐；12-油气抽采泵；13-油气抽采管；14-煤层；15-分料抽采管；16-回风顺槽；17-L型油气注料抽采管；18-油气层；19-油气致裂抽采管；20-发热源；21煤层气注入管；22-填充物注入管；23-氧气注入管；24-导线；25-压力表；26-煤层气释放孔；27-闭孔电极；28-闭孔弹簧；29-填充物释放孔；30-氧气释放孔；31-超临界CO2注入管；32-高温注入管；33-闭管电极；34-闭管弹簧；35-超临界CO2释放孔；36-高温释放孔；37-煤层气抽采孔；38油气抽采孔；39-氧气罐；40-填充物储存罐。

具体实施方式

结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，一种利用煤层气致裂油气储层的油气抽采系统，包括煤层气抽采机构和油气抽采机构，利用煤层气抽采机构对待采煤层进行煤层气抽采，同时将CO₂封存到井下，通过地面转运装置将抽采出的煤层气输送到待采油气层，并提供煤层气爆炸所需的环境，通过煤层气的爆炸致裂油气层，从而达到煤及共伴生资源协同高效开采的目的。

所述煤层气抽采机构包括控制监测设备1、地面输送管路2、甲烷储气罐3、超临界CO₂储藏罐4、煤层气注料抽采管6、煤层气致裂抽采管7、运输顺槽8、高温炉9、地表10、煤层14、分料抽采管15、回风顺槽16、导线24、闭孔电极27、闭孔弹簧28、超临界CO₂注入管31、高温注入管32、闭管电极33、闭管弹簧34、超临界CO₂释放孔35、高温释放孔36、煤层气抽采孔37；所述控制监测设备1、地面输送管路2、甲烷储气罐3、超临界CO₂储藏罐4、高温炉9均布置于所述地表10上，所述甲烷储气罐3、超临界CO₂储藏罐4、高温炉9均通过所述地面输送管路2与所述煤层气注料抽采管6连接，所述煤层气注料抽采管6在所述煤层14位置与所述分料抽采管15连接，所述分料抽采管15在煤层14内与所述煤层气致裂抽采管7连接，所述煤层气致裂抽采管7均布置在煤层14内，两端距离所述运输顺槽8、回风顺槽16留有一定的安全距离；所述导线24设置于煤层气注料抽采管6、分料抽采管15和煤层气致裂抽采管7的管壁中，与闭孔电极27、闭管电极33连接；所述超临界CO₂注入管31与所述高温注入管32设置于煤层气注料抽采管6、分料抽采管15、煤层气致裂抽采管7内部，超临界CO₂注入管31与所述高温注入管32相互外切，并分别内切于煤层气致裂抽采管7，所述超临界CO₂释放孔35与所述高温释放孔36分别设置于超临界CO₂注入管31和高温注入管32与煤层气致裂抽采管7相切位置，煤层气致裂抽采管7对应位置设置有释放孔；超临界CO₂释放孔35和高温释放孔36配置有孔盖板，并通过闭孔电极27和闭孔弹簧28连接，在超临界CO₂注入管31的一端还设置有封管板，并通过闭管电极33和闭管弹簧34连接，所述煤层气抽采孔37设置于煤层气致裂抽采管7的管壁上。

所述油气抽采机构包括控制监测设备1、地面输送管路2、甲烷储气罐3、氧气罐39、填充物储存罐40、油气注料管5、地表10、油气储存罐11、油气抽采泵12、油气抽采管13、L型油气注料抽采管17、油气层18、油气致裂抽采管19、发热源20、煤层气注入管21、填充物注入管22、氧气注入管23、导线24、压力表25、煤层气释放孔26、闭孔电极27、闭孔弹簧28、填充物释放孔29、氧气释放孔30、油气抽采孔38；所述控制监测设备1、地面输送管路2、甲烷储气罐3、油气储存罐11、油气抽采泵12、氧气罐39、填充物储存罐40均设置于所述地表10，所述甲烷储气罐3、氧气罐39、填充物储存罐40通过地面输送管路2与所述油气注料管5进行连接，所述油气储存罐11与油气抽采泵12通过地面输送管路2与所述油气抽采管13连接，所述油气注料管5、油气抽采管13在所述油气层18与所述L型油气注料抽采管17连接，所述L型油气注料抽采管17在油气层18内部与所述油气致裂抽采管19连接，所述发热源20与所述压力表25均设置于所述油气致裂抽采管19管壁上，所述煤层气注入管21、填充物注入管22、氧气注入管23均设置于油气注料管5、L型油气注料抽采管17、油气致裂抽采管19内部，三者依次外切，并分别与油气致裂抽采管19内切，所述导线24设置于油气注料管5、L型油气注料抽采管17、油气致裂抽采管19的管壁上，与闭孔电极27连接；所述煤层气释放孔26、填充物释放孔29、氧气释放孔30分别设置于所述煤层气注入管21、填充物注入管22、氧气注入管23与油气致裂抽采管19相切处，油气致裂抽采管19对应位置设置有释放孔；煤层气释放孔26、填充物释放孔29、氧气释放孔30配置有孔盖板，并通过闭孔电极27与闭孔弹簧28连接，所述油气抽采孔38设置于所述油气致裂抽采管19的管壁上。

结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，应用上述油气抽采系统，其包括如下操作步骤：S1、探明煤层14及油气层18的具体地质条件；

S2、在煤层14中央位置，由地表10向煤层14打定向钻孔，布置煤层气注料抽采管6、煤层气致裂抽采管7，并通过分料抽采管15连接；

S3、在回风顺槽16和运输顺槽8保护煤柱范围内，由地表10向油气层18打油气注料孔和油气抽采孔，分别布置油气注料管5和油气抽采管13，并在油气层18内布置油气致裂抽采管19，通过L型油气注料抽采管17将油气注料管5、油气抽采管13与油气致裂抽采管19连接；

S4、在地表10搭建控制监测设备1、甲烷储气罐3、超临界CO₂储藏罐4、高温炉9、油气储存罐11、油气抽采泵12、氧气罐39和填充物储存罐40，并通过地面输送管2将对应设备连接起来；

S5、由超临界CO₂储藏罐4经煤层气注料抽采管6和分料抽采管15向煤层气致裂抽采管7内注入超临界CO₂，并同时通过控制监测设备1打开闭孔电极27和闭孔弹簧28，将超临界CO₂注入到待采煤层14，然后经同样管路由高温炉9注入高温，使得超临界CO₂气化膨胀，致裂煤层14，驱替煤层气，同时抽采煤层气；

S6、将抽采出的煤层气，经甲烷储气罐3注入到油气致裂抽采管19，并同时打开闭孔电极27和闭孔弹簧28，使得将煤层气释放到油气层18，并由氧气罐39向油气层18提供氧气，待压力表25监测达到煤层气爆炸环境后，经控制监测设备1控制发热源20提供热源，使得煤层气在油气层18内爆炸，致裂油气层18，然后由填充物储存罐40向致裂后的油气层18提供填充物，进一步支撑起致裂后的油气层18，随后经油气抽采孔38和油气抽采管13抽采油气；

S7、待一个区域的煤层气或者油气抽采致裂完毕后，进入到下一个煤层气或油气抽采区域，重复步骤S1～S6。

当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的指导下，所做出的所有等同替换、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。

Claims (7)

1.一种利用煤层气致裂油气储层的油气抽采系统，包括煤层气抽采机构和油气抽采机构，其特征在于，所述煤层气抽采机构中，在煤层内布置煤层气致裂抽采管，煤层气致裂抽采管内设置超临界CO₂注入管和高温注入管，超临界CO₂注入管、高温注入管上分别设置有超临界CO₂释放孔与高温释放孔，煤层气致裂抽采管对应位置设置有释放孔；超临界CO₂释放孔和高温释放孔配置有孔盖板，并通过闭孔电极、闭孔弹簧连接，在煤层气致裂抽采管的管壁上还设置有煤层气抽采孔；通过地面转运装置将煤层气抽采机构抽采出的煤层气输送到待采油气层；所述油气抽采机构中，在油气层内布置油气致裂抽采管，发热源和压力表设置于油气致裂抽采管管壁上，煤层气注入管、填充物注入管、氧气注入管设置于油气致裂抽采管内部，并分别设置有煤层气释放孔、填充物释放孔、氧气释放孔，油气致裂抽采管对应位置设置有释放孔，煤层气释放孔、填充物释放孔、氧气释放孔配置有孔盖板，并通过闭孔电极与闭孔弹簧连接，油气抽采孔设置于油气致裂抽采管的管壁上。

2.根据权利要求1所述的油气抽采系统，其特征在于：超临界CO₂注入管与高温注入管相互外切，并分别内切于煤层气致裂抽采管，超临界CO₂释放孔与高温释放孔分别设置于相切位置；煤层气注入管、填充物注入管、氧气注入管三者依次外切，并分别与油气致裂抽采管内切，煤层气释放孔、填充物释放孔、氧气释放孔分别设置于相切处。

3.根据权利要求1或2所述的油气抽采系统，其特征在于：在超临界CO₂注入管的一端还设置有封管板，并通过闭管电极和闭管弹簧连接。

4.根据权利要求3所述的油气抽采系统，其特征在于：煤层气注料抽采管、分料抽采管和煤层气致裂抽采管以及油气注料管、L型油气注料抽采管、油气致裂抽采管的管壁中设置有导线，导向与闭孔电极、闭管电极连接。

5.根据权利要求4所述的油气抽采系统，其特征在于：煤层气注料抽采管在煤层位置与分料抽采管连接，分料抽采管与煤层气致裂抽采管连接；油气注料管、油气抽采管在油气层与L型油气注料抽采管连接，L型油气注料抽采管在油气层内部与油气致裂抽采管连接。

6.根据权利要求5所述的油气抽采系统，其特征在于：甲烷储气罐、超临界CO₂储藏罐、高温炉均通过地面输送管路与煤层气注料抽采管连接；甲烷储气罐、氧气罐、填充物储存罐通过地面输送管路与油气注料管进行连接，油气储存罐与油气抽采泵通过地面输送管路与油气抽采管连接。

7.一种利用煤层气致裂油气储层的油气抽采方法，采用权利要求6所述的油气抽采系统，包括如下操作步骤：

S1、探明煤层及油气层的具体地质条件；

S2、向煤层打定向钻孔，布置煤层气注料抽采管、煤层气致裂抽采管，并通过分料抽采管连接；

S3、向油气层打油气注料孔和油气抽采孔，分别布置油气注料管和油气抽采管，并在油气层内布置油气致裂抽采管，通过L型油气注料抽采管将油气注料管、油气抽采管与油气致裂抽采管连接；

S4、在地表搭建控制监测设备、甲烷储气罐、超临界CO₂储藏罐、高温炉、油气储存罐、油气抽采泵、氧气罐和填充物储存罐，并通过地面输送管将对应设备连接起来；

S5、向煤层气致裂抽采管内注入超临界CO₂，打开闭孔电极和闭孔弹簧，将超临界CO₂注入到待采煤层，然后由高温炉注入高温，使得超临界CO₂气化膨胀，致裂煤层，驱替煤层气，同时抽采煤层气；

S6、将抽采出的煤层气，经甲烷储气罐注入到油气致裂抽采管，并同时打开闭孔电极和闭孔弹簧，使得将煤层气释放到油气层，并由氧气罐向油气层提供氧气，待压力表监测达到煤层气爆炸环境后，经控制监测设备控制发热源提供热源，使得煤层气在油气层内爆炸，致裂油气层，然后由填充物储存罐向致裂后的油气层提供填充物，进一步支撑起致裂后的油气层，随后经油气抽采孔和油气抽采管抽采油气；

S7、待一个区域的煤层气或者油气抽采致裂完毕后，进入到下一个煤层气或油气抽采区域，重复步骤S1～S6。

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