一种利用煤层有益内源微生物提高煤层气采收率的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用煤层有益内源微生物提高煤层气采收率的方法，属于微生物采气技术领域。该方法的技术要点是：步骤(1)，采集煤层气井煤层产出水样本，对所得煤层产出水样本中的有益内源微生物的种类及数量进行分析；所述有益内源微生物为煤层中代谢产生甲烷、氮气和二氧化碳的微生物；步骤(2)，按照步骤(1)所得所述内源微生物分析结果，确定适合所述内源微生物生长的营养液配方；步骤(3)，配制所述营养液并注入煤气井中。通过向煤层中添加营养体系，激活煤层中的有益内源菌群，利用内源菌群地下发酵产生的甲烷、氮气和二氧化碳等气体以及有机酸来提高煤层气产量。该方法不需要制备菌液，工艺简单、易于操作、安全环保。

【技术实现步骤摘要】
一种利用煤层有益内源微生物提高煤层气采收率的方法
本专利技术涉及一种利用煤层有益内源微生物提高煤层气采收率的方法，属于微生物采气

技术介绍
煤层气是煤层本身自生自储式的非常规天然气，中国埋深浅于2000米的煤层气资源量为36.81万亿立方米，居世界第三位。煤层气的开发利用具有一举多得的功效：提高瓦斯事故防范水平，具有安全效应；有效减排温室气体，产生良好的环保效应；作为一种高效、洁净能源，产生巨大的经济效益，弥补常规能源的不足，在一定程度上改善我国的能源结构。在我国煤层气抽采率偏低，平均仅为23％，而美国、澳大利亚等主要产煤国家煤层气抽采率均在50％以上。因此，如何提高煤层气的产量、解决煤层气开采的瓶颈问题是煤层气开发研究的重点。目前国内煤层气开采的方式主要有两种，分别为井下抽放煤层气和地面钻井开采煤层气。针对地面钻井开采煤层气采用的辅助增产措施主要有压裂技术、羽状钻井技术、注气增产技术、微生物降解煤增产技术。其中煤层气压裂技术和羽状钻井技术只能从短期增加煤层气产量，不能从根本上解决我国煤层气抽采率偏低的开发现状。注气增产技术主要是向煤层中注二氧化氮、氮气以及烟道气促进煤层内甲烷气体的抽采。1995年，美国西南部的圣胡安(SunJuan)盆地进行了世界上首次CO2驱替煤层气的现场试验，而该技术的应用使得煤层气产气量增加了150％，采收率达95％。1998年，加拿大通过向位于Alberta省FennBigVaney试验区的单井注入纯CO2、纯N2、烟道气和富含CO2的烟道气，证实了注气能够提高煤层气产量。2008年，潞安矿业集团在常村煤矿N1-2尾巷进行了空气驱替煤层瓦斯试验，可以将钻孔瓦斯浓度提高58％，流量提高80％，证实了混合气体驱替煤层气技术的可行性。在地面钻井开采煤层气方面应用注气增产措施对注入设备要求高，施工费用昂贵并且增加了不安全因素。目前，国内外采用的利用微生物增产煤层气技术是通过向煤气井中添加微生物，来降解热值低、经济利用价值不高的褐煤，将褐煤转化甲烷。因为褐煤中含有大量易被微生物利用的腐植酸，因此容易被微生物降解。但是，目前我国煤层气开采针对的煤层主要是碳化程度比较高的高阶煤，煤组分比较稳定不易被微生物降解，如何利用微生物增加该类煤藏煤层气的产量是微生物采气技术研究的重点。在实现本专利技术的过程中，本专利技术人发现现有技术中至少存在以下问题：(1)，高阶煤煤层炭化程度较高，不易被微生物降解，不能通过现有的微生物采气技术提高煤层气采收率；(2)，现有微生物采气技术需要配制菌液，工艺复杂。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，本专利技术提供一种利用煤层有益内源微生物提高煤层气采收率的方法。具体而言，包括以下的技术方案：一种利用煤层有益内源微生物提高煤层气采收率的方法，该方法包括以下步骤：步骤(1)，采集煤层气井煤层产出水样本，对所得煤层产出水样本中的有益内源微生物的种类及数量进行分析；所述有益内源微生物为煤层中代谢产生甲烷、氮气和二氧化碳的微生物；步骤(2)，按照步骤(1)所得所述内源微生物分析结果，确定适合所述有益内源微生物生长的营养液配方；所述营养液包括以下重量百分比的组分：葡萄糖0.2～0.3％、糖蜜0.4～0.5％、氯化铵0.1～0.15％、酵母膏0.05～0.08％、磷酸氢二钾0.1～015％、氯化镁0.01～0.015％、磷酸二氢钠0.01～0.015％、乙酸钠0.1～0.15％、硝酸钠0.1～0.15％，余量为水；步骤(3)，按照步骤(2)所得营养液配方在井站现场配制所述营养液，并将配制好的营养液注入煤层气井中；关井20～35天后，进行正常煤层气开采。具体地，步骤(2)中所述营养液包括以下重量百分比的组分：葡萄糖0.25％、糖蜜0.5％、氯化铵0.1％、酵母膏0.05％、磷酸氢二钾0.1％、氯化镁0.01％、磷酸二氢钠0.01％、乙酸钠0.15％、硝酸钠0.1％，余量为水。具体地，所述水为煤层产出水。具体地，所述有益内源微生物为产甲烷菌、发酵菌、腐生菌以及反硝化菌。具体地，所述方法用于温度25～55℃、矿化度150000mg/L以下、所述内源微生物总浓度大于100个/ml以上的煤层。具体地，步骤(3)中，在现场配液池中配制所述营养液，并通过注入管线将所述配液池中的营养液输送至煤层气井油管中，通过所述煤层气井油管将所述营养液注入煤层中。具体地，步骤(1)中，要将所述煤层气井放空，然后再采集所述煤层气井煤层产出水样本；采样所用的设备要经过紫外线灭菌。本专利技术提供的技术方案的有益效果是：1、通过向煤层中添加适合煤层中有益内源微生物生长的营养液，激活煤层中的有益内源菌群，使所述的内源菌群进行繁殖代谢，利用内源菌群地下发酵的方法产生有益于提高煤层气产量的甲烷、氮气和二氧化碳等气体。其中，甲烷是煤层气的主要成分，微生物代谢产生的甲烷提高了煤层气产量；煤层对氮气和二氧化碳的吸附能力比甲烷强，因此，氮气和二氧化碳可以将吸附在煤层中的甲烷置换出来。同时，微生物代谢还会产生小分子有机酸，这些有机酸可以溶蚀煤层组分，增加煤层孔隙度，促进煤层气的抽采。2、不同于现有技术中向煤层中添加微生物的方法，本专利技术的方法只需向煤层注入营养液，而不需要在地面制备菌液，因此，该方法成本低廉、施工工艺简便、安全、易于操作、并且不会对环境产生有害影响。该方法有助于煤层气建立稳定微生物场，利用煤层产出水配制营养液可以实现煤层产出水循环利用，提高微生物采气效果，降低应用成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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专利技术的一些实施例，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为实施例1中营养液激活煤层内源菌群后的产气曲线；图2为实施例2中煤层气井现场实施流程图。图中标记分别表示：1、储水池，2、输水泵，3.1、第一单流阀，3.2、第二单流阀，4.1、第一配液池，4.2、第二配液池，5.1、第一电动搅拌器，5.2、第二电动搅拌器，6、输水管线，7.1、第一闸阀，7.2、第二闸阀，8、注水泵，9、压力表，10注水管线，11、煤层气井油管。具体实施方式为使本专利技术的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。本专利技术提供了一种利用煤层有益内源微生物提高煤层气采收率的方法，该方法包括以下步骤：步骤(1)，采集煤层气井煤层产出水样本，对所得煤层产出水样本中的有益内源微生物的种类及数量进行分析；所述有益内源微生物为煤层中代谢产生甲烷、氮气和二氧化碳的微生物；步骤(2)，按照步骤(1)所得所述内源微生物分析结果，确定适合所述有益内源微生物生长的营养液配方；所述营养液包括以下重量百分比的组分：葡萄糖0.2～0.3％、糖蜜0.4～0.5％、氯化铵0.1～0.15％、酵母膏0.05～0.08％、磷酸氢二钾0.1～015％、氯化镁0.01～0.015％、磷酸二氢钠0.01～0.015％、乙酸钠0.1～0.15％、硝酸钠0.1～0.15％，余量为水；步骤(3)，按照步骤(2)所得营养液配方在井站现场配制所述营养液，并将配制好的营养液注入煤层气井中；关井20～35天后，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用煤层内源微生物提高煤层气采收率的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤(1)，采集煤层气井煤层产出水样本，对所得煤层产出水样本中的有益内源微生物的种类及数量进行分析；所述有益内源微生物为煤层中代谢产生甲烷、氮气和二氧化碳的微生物；步骤(2)，按照步骤(1)所得所述内源微生物分析结果，确定适合所述有益内源微生物生长的营养液配方；所述营养液包括以下重量百分比的组分：葡萄糖0.2～0.3％、糖蜜0.4～0.5％、氯化铵0.1～0.15％、酵母膏0.05～0.08％、磷酸氢二钾0.1～015％、氯化镁0.01～0.015％、磷酸二氢钠0.01～0.015％、乙酸钠0.1～0.15％、硝酸钠0.1～0.15％，余量为水；步骤(3)，按照步骤(2)所得营养液配方在井站现场配制所述营养液，并将配制好的营养液注入煤层气井中；关井20～35天后，进行正常煤层气开采。

【技术特征摘要】
1.一种利用煤层有益内源微生物提高煤层气采收率的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤(1)，采集煤层气井煤层产出水样本，对所得煤层产出水样本中的有益内源微生物的种类及数量进行分析；所述有益内源微生物为煤层中代谢产生甲烷、氮气和二氧化碳的微生物；步骤(2)，按照步骤(1)所得所述有益内源微生物的分析结果，确定适合所述有益内源微生物生长的营养液配方；所述营养液包括以下重量百分比的组分：葡萄糖0.2～0.3％、糖蜜0.4～0.5％、氯化铵0.1～0.15％、酵母膏0.05～0.08％、磷酸氢二钾0.1～015％、氯化镁0.01～0.015％、磷酸二氢钠0.01～0.015％、乙酸钠0.1～0.15％、硝酸钠0.1～0.15％，余量为水；步骤(3)，按照步骤(2)所得营养液配方在井站现场配制所述营养液，并将配制好的营养液注入煤层气井中；关井20～35天后，进行正常煤层气开采；步骤(3)具体包括：步骤(31)，将储水池中的水通过输水泵、输水管线、单流阀注入配液池；步骤(32)，当注入水的量达到预定注入量的三分之一时，按照步骤(2)所得营养液配方，将所述营养液的其余组分加入所述配液池内，并用所述配液池的搅拌器搅拌，使所述营养液的各组分混合均匀；步骤(33)，继续将储水池中的水注入配液池，...

【专利技术属性】
技术研发人员：任付平，吴刚，朱庆忠，崔金榜，游靖，余吉良，郑雅，王冠，邵忠华，刘莎莎，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11