CN107476786A - 一种超声波与远红外加热协同作用的煤层气抽采方法 - Google Patents
一种超声波与远红外加热协同作用的煤层气抽采方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种超声波与远红外加热协同作用的煤层气抽采方法，包括：在抽采现场施工气体抽采竖直井，在竖直井内施工斜分支井，将耐高温高压井套安装到竖直井和斜分支井中；在每个斜分支井内设置带有温度传感器一的远红外加热发生端，该远红外加热发生端与红外加热集成控制端连接；在竖直井内设置超声波换能器，该超声波换能器与超声波发生装置连接；将煤层气抽采管***竖直井内，煤层气抽采管与气体抽采收集装置连接；在竖直井内设置温度传感器二，温度传感器二与红外加热集成控制端连接；在竖直井井套上部和底部安装固定封口装置以形成密闭抽采空间，启动超声波发生装置；启动红外加热集成控制端；启动气体抽采收集装置，实施煤层气抽采。
Description
技术领域
本发明属于煤层气开采技术领域，具体涉及一种超声波与远红外加热协同作用的煤层气抽采方法，可实现煤层增透，煤层气增产，尤其适合我国高瓦斯压力、低渗透性煤层。
背景技术
开发利用煤层气资源可增加新的洁净能源，改善能源结构，减少温室气体排放，保护大气环境，而且可以降低或避免煤层气事故发生造成的巨大损失，对社会、经济、环境都有重大的现实意义。然而由于我国特殊的地质条件，决定了我国大部分煤层气储层为高储量、低渗透的特征，导致大部分煤层气抽采困难，严重影响煤层气产量。
煤层气抽排方式中，地面钻井预抽排最有工业利用价值。但在地面钻井抽采煤层气过程中，由于我国特殊的煤层地质条件，煤层气储层渗透性差，导致气体抽采存在一定困难，严重影响了煤层气抽采利用率。因此，如何提高煤层气储层渗透性、增加气体活性以促进煤层气解吸运移实现煤层气增产是煤层气生产中至关重要的技术问题。煤储层温度的升高可以有效的提高储层气体的活性，导致储层气体大量解吸运移，而在气体运移过程中气体运移通道大小决定气体运移速度和运移量。目前亟需一种新的煤层气抽采方法来解决地面钻井抽采煤层气过程中面临的问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种超声波与远红外加热协同作用的煤层气抽采方法，该方法可以有效增加煤储层的温度，促进储层内部的孔隙裂隙进一步发育，为煤层气的运移提供通道，从而提高煤层气的开采效率和产量。本发明的技术方案为：
一种超声波与远红外加热协同作用的煤层气抽采方法，包括以下步骤：
(1)在抽采现场施工气体抽采竖直井穿透煤层，在竖直井内施工若干个斜分支井，将预制好的耐高温高压井套安装到竖直井和斜分支井中以支撑竖直井和斜分支井的井筒；
(2)在每个斜分支井内设置带有温度传感器一的远红外加热发生端，所述带有温度传感器一的远红外加热发生端通过耐高温高压数据传输电缆一与红外加热集成控制端连接；
(3)在竖直井内设置超声波换能器，所述超声波换能器通过耐高温高压数据传输电缆二与超声波发生装置连接；
(4)将煤层气抽采管***竖直井内至距离井底0.5米处，所述煤层气抽采管与气体抽采收集装置连接；
(5)在竖直井内设置温度传感器二，所述温度传感器二通过耐高温高压数据传输电缆三与所述红外加热集成控制端连接；
(6)在竖直井井套上部和底部安装固定封口装置以形成密闭抽采空间，启动超声波发生装置，所产生的超声波通过耐高温高压数据传输电缆二传送到超声波换能器，对井下煤层气储层进行超声波辐射；
(7)启动红外加热集成控制端，对井下煤层气储层进行远红外辐射，监控所述竖直井内和所述斜分支井内的温度，实现储层加热；
(8)启动气体抽采收集装置，实施煤层气抽采。
进一步地，所述若干个斜分支井对称分布于所述竖直井的两侧，每个斜分支井与水平线的夹角为30度。
进一步地，所述带有温度传感器一的远红外加热发生端设置于所述斜分支井的中心位置，用于对斜分支井内进行温度控制。
进一步地，所述超声波换能器设置于所述竖直井内斜分支井分布区域的中心位置，用于实现超声波和远红外加热的协同作用。
进一步地，所述温度传感器二位于所述竖直井的中心位置，用于对竖直井内进行温度控制。
与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：
本发明利用超声波与远红外加热协同作用对煤层气进行抽采，远红外加热作为一种新的加热方式，具有高效、节能、环保、温度控制精度高等优点，而且远红外加热具有较强的穿透能力，能够实现内外同时加热，可以有效增加煤储层的温度。同时煤储层在超声波的激励下可以明显降低其强度和塑性，还可以促进储层内部的孔隙裂隙进一步发育，甚至产生新的孔隙裂隙，为煤层气的运移提供通道。即通过远红外加热提高了煤层气的活性，通过超声波激励改变了煤储层的特性为煤层气运移提供通道，可以有效实现煤层气增产。本发明对改进地面钻井抽采工作具有重要意义。在煤层气开采领域具有广泛的应用价值。
附图说明
图1是本发明实施所采用的现场结构布置示意图，
其中：1-土壤层，2-煤储层，3-竖直井，4-斜分支井，5-远红外加热发生端，6-煤层气抽采管，7-耐高温高压井套，8-超声波换能器，9-竖直井内的温度传感器，10-斜分支井内的温度传感器，11-红外加热集成控制端，12-超声波发生装置，13-气体抽采收集装置，14-固定封口装置。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明具体实施例提供了一种超声波与远红外加热协同作用的煤层气抽采方法，在阜新某煤矿实施，图1提供了本实施例的现场结构布置示意图，该方法包括以下步骤：
(1)首先在抽采现场施工一个气体抽采竖直井3穿透煤储层2，在竖直井3内施工6个斜分支井4，6个斜分支井对称分布于竖直井3的两侧，每个斜分支井与水平线的夹角为30度；然后将预制好的耐高温高压的不锈钢井套7安装到竖直井3和斜分支井4中以支撑竖直井和斜分支井的井筒；
(2)在每个斜分支井4的中心位置设置带有温度传感器一10的远红外加热发生端5，该远红外加热发生端5通过耐高温高压数据传输电缆一与红外加热集成控制端11连接，用于对斜分支井内进行温度控制；
(3)在竖直井3内斜分支井分布区域的中心位置设置超声波换能器8，该超声波换能器8通过耐高温高压数据传输电缆二与超声波发生装置12连接，当启动超声波发生装置后，超声波作用于煤体后可以有效促进煤体内部孔隙裂隙的发展发育，为煤层气的渗流运移提供运移通道，增加储层的渗透性，并且超声波可以降低煤层气的吸附能力，从而促进煤层气的解吸，与红外加热相互协同作用；
(4)将煤层气抽采管6***竖直井3内至距离井底0.5米处，所述煤层气抽采管6与气体抽采收集装置13连接；
(5)在竖直井3的中心位置设置温度传感器二9，该温度传感器9通过耐高温高压数据传输电缆三与红外加热集成控制端11连接，用于对竖直井内进行温度控制；
(6)在竖直井3井套7上部和底部安装固定封口装置14以形成密闭抽采空间，启动超声波发生装置12，控制所产生的超声波发射频率为30～35kHz，超声波通过耐高温高压数据传输电缆二传送到超声波换能器8，对井下煤层气储层进行超声波辐射；
(7)启动红外加热集成控制端11，该红外加热集成控制端的最大输出功率为2KW，对井下煤层气储层进行远红外辐射，监控竖直井3内和斜分支井4内的温度为200～400℃，实现储层加热；
(8)启动气体抽采收集装置13，实施煤层气抽采。
上述过程中，红外加热集成控制端既能实现对红外加热发生端的控制，同时也可以采集所有温度传感器的温度数据。
利用本发明实施例的方法进行煤层气抽采，较比该煤矿之前采用的地面钻井预抽排方式，煤层气抽采年增产量在15％～25％。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (5)
1.一种超声波与远红外加热协同作用的煤层气抽采方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在抽采现场施工气体抽采竖直井穿透煤层，在竖直井内施工若干个斜分支井，将预制好的耐高温高压井套安装到竖直井和斜分支井中以支撑竖直井和斜分支井的井筒；
(2)在每个斜分支井内设置带有温度传感器一的远红外加热发生端，所述带有温度传感器一的远红外加热发生端通过耐高温高压数据传输电缆一与红外加热集成控制端连接；
(3)在竖直井内设置超声波换能器，所述超声波换能器通过耐高温高压数据传输电缆二与超声波发生装置连接；
(4)将煤层气抽采管***竖直井内至距离井底0.5米处，所述煤层气抽采管与气体抽采收集装置连接；
(5)在竖直井内设置温度传感器二，所述温度传感器二通过耐高温高压数据传输电缆三与所述红外加热集成控制端连接；
(6)在竖直井井套上部和底部安装固定封口装置以形成密闭抽采空间，启动超声波发生装置，所产生的超声波通过耐高温高压数据传输电缆二传送到超声波换能器，对井下煤层气储层进行超声波辐射；
(7)启动红外加热集成控制端，对井下煤层气储层进行远红外辐射，监控所述竖直井内和所述斜分支井内的温度，实现储层加热；
(8)启动气体抽采收集装置，实施煤层气抽采。
2.根据权利要求1所述的一种超声波与远红外加热协同作用的煤层气抽采方法，其特征在于，所述若干个斜分支井对称分布于所述竖直井的两侧，每个斜分支井与水平线的夹角为30度。
3.根据权利要求1或2所述的一种超声波与远红外加热协同作用的煤层气抽采方法，其特征在于，所述带有温度传感器一的远红外加热发生端设置于所述斜分支井的中心位置，用于对斜分支井内进行温度控制。
4.根据权利要求1所述的一种超声波与远红外加热协同作用的煤层气抽采方法，其特征在于，所述超声波换能器设置于所述竖直井内斜分支井分布区域的中心位置，用于实现超声波和远红外加热的协同作用。
5.根据权利要求1所述的一种超声波与远红外加热协同作用的煤层气抽采方法，其特征在于，所述温度传感器二位于所述竖直井的中心位置，用于对竖直井内进行温度控制。
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