一种煤层气开发井注液态二氧化碳解堵增产的方法技术

本发明专利技术公开了一种煤层气开发井注液态二氧化碳解堵增产的方法，属于煤层气开发技术领域。选择近井地带煤储层裂缝堵塞的煤层气开发井，起出排采管柱并洗井，下入由耐腐蚀油管、直读式电子温压计、打孔筛管、井下存储式温压计、丝堵组成的注入管柱。液态CO2与低密度空心陶粒经过带压混砂器混合后，利用柱塞泵通过注入管柱注入。注入开始时，快速提高注入压力；注入过程中，确保CO2进入煤储层时为液态，并维持井底压力高于煤储层最小主应力1～2MPa。本发明专利技术一方面利用液态CO2在煤储层中降压气化所产生的体积膨胀力，重新开启井筒周围煤储层中人工裂缝与天然裂缝；另一方面，利用液态CO2具有较强的携砂能力，对裂缝高效支撑，具有良好的煤层气开发井解堵与增产效果。层气开发井解堵与增产效果。层气开发井解堵与增产效果。

【技术实现步骤摘要】
一种煤层气开发井注液态二氧化碳解堵增产的方法


[0001]本专利技术涉及一种煤层气开发井注液态二氧化碳解堵增产的方法，尤其是一种适用于煤层气开发井排采过程中已发生压敏、速敏、贾敏伤害条件下，向井筒中注入携带低密度空心陶粒的液态CO2对井筒周围煤储层解堵，疏通井筒周围已堵塞及已闭合裂隙通道，提高井筒周围煤储层渗透性，进而增加煤层气开发井后续排采过程中产气量的方法，属于煤层气开发


技术介绍

[0002]我国煤层气资源丰富，预测埋深2000m以浅煤层气地质资源量达36.8
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10
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m3，与常规天然气资源量相当。煤层气规模化开发能够缓解我国常规油气能源短缺形势，降低煤矿瓦斯事故发生几率，减少煤矿生产中温室气体排放量，可产生显著的经济、环境、安全及社会效益。
[0003]以贵州省六盘水煤田为代表的我国西南二叠系上统煤层群发育区、山西省沁水盆地南部为代表的我国华北石炭二叠系赋煤盆地煤层气资源丰富，资源开发潜力巨大。由于区内煤储层渗透性普遍较差，因此原位煤层气开发过程中主要通过水力压裂等方式在井筒周围产生人工裂缝，并与天然裂缝形成气、水流动的裂隙网络，有利于煤层气开发井排采过程中气、水的产出。然而，随着煤层气开发井排采工作的进行，煤储层有效应力增大、排采工作短期中断、排采制度不合理等原因可造成煤储层伤害，使煤层气开发井气、水产出表现为日产水量、日产气量的快速大幅下降，严重影响到煤层气开发井的开采效果。当前，国内外煤层气开发井解堵主要采用二次压裂、电脉冲、煤粉震荡等方法。二次压裂解堵施工成本高，且二次压裂过程中压裂液对井筒周围原有裂隙网络造成极大的破坏，因此对煤层气开发井解堵的适应性差；电脉冲、煤粉震荡解堵方法能量低，仅能够改善近井筒煤储层中裂缝的导流能力，因此对煤层气开发井解堵增渗的效果较差。为了全面推进我国华北、西南、西北地区煤层气开面开发工作，就需要解决传统的解堵增产工艺对煤层气开发井适应性差、效果差的问题，通过实施有效的煤层气开发井解堵工作，显著提高低产煤层气开发井的产气效果。

技术实现思路

[0004]技术问题：本专利技术的目的是要克服解堵增产工艺对煤层气开发井适应性差、效果差的问题，提供一种煤层气开发井注液态二氧化碳解堵增产的方法。
[0005]技术方案：为了实现上述目的，本专利技术的一种煤层气开发井注液态二氧化碳解堵增产的方法，包括采用液态CO2罐车、液态CO2储罐、内装低密度空心陶粒的立式砂罐、螺旋输砂器、带压混砂器、电动机和柱塞泵，具体步骤如下：
[0006](a)选择井筒周围煤储层中人工裂缝、天然裂缝闭合的煤层气开发井作为液态CO2注入井，拆除煤层气开发井采气井口，利用作业机起出煤层气开发井井筒中的排采管柱；
[0007](b)在煤层气开发井井筒中下入洗井油管，用正循环洗井方式将水从洗井油管注
入，洗井油管与技术套管环空返出，清洗出煤层气开发井井筒下部落井口袋中的支撑剂与煤粉；
[0008](c)在地面将带铠电缆与直读式电子温压计、井底温压显示仪连接，利用作业机向煤层气开发井井筒中下入由耐腐蚀油管、直读式电子温压计、打孔筛管、井下存储式温压计、丝堵组成的液态CO2注入管柱；
[0009](d)将液态CO2储罐出口端与带压混砂器入口端通过输液管路相连接，将立式砂罐、螺旋输砂器与带压混砂器入口端通过输砂管路相连接，带压混砂器出口端与电动机驱动的柱塞泵入口端相连接，柱塞泵出口端连接注入井口及液态CO2注入管柱；
[0010](e)CO2注入的第一阶段为高速注入阶段，此阶段打开液态CO2储罐出口端的第二旋阀、带压混砂器出口端的第三旋阀、注气井口入口端的第四旋阀，启动电动机驱动柱塞泵做功，将液态CO2以柱塞泵额定最大排量V
max
注入到煤层气开发井中，以快速提高煤层气开发井井底压力高于CO2液化压力P
l
，并快速使煤层气开发井井底CO2变为液态；
[0011](f)随着液态CO2的高速注入，煤层气开发井的井底压力持续升高，当煤层气开发井井底压力升至高于煤储层最小主应力σ
min
1～2MPa时，则进入CO2注入第二阶段的稳压注入阶段，此阶段通过调整柱塞泵中液态CO2注入速率，使液态CO2注入时的煤层气开发井的井底压力稳定在比煤储层最小主应力σ
min
高1～2MPa的范围内；煤储层最小主应力
[0012](g)液态CO2注入井底压力稳定后，同时打开立式砂罐出口端的闸阀及螺旋输砂器，将低密度空心陶粒通过输砂管路注入带压混砂器中，并使液态CO2与低密度空心陶粒在带压混砂器中充分混合，形成携带低密度空心陶粒的液态CO2，通过电动机驱动柱塞泵将携带低密度空心陶粒的液态CO2注入到煤层气开发井中；
[0013](h)液态CO2注入过程中，利用液态CO2罐车持续向液态CO2储罐中补充液态CO2，以保证液态CO2注入工作的连续进行，当单位厚度的煤储层液态CO2累积注入量达到30t/m时，液态CO2注入工作结束，并立即关闭注气井口入口端的第四旋阀，同时进入CO2注入第三阶段的关井测压阶段；
[0014](i)通过安装在注气井口的第三压力表连续监测液态CO2注入过程中及关井后井口压力变化情况，利用与井底直读式电子温压计通过带铠电缆连接的井底温压显示仪连续监测液态CO2注入过程中及关井后井底温度、井底压力变化情况，当在关井测压阶段监测到井口压力、井底温度、井底压力均平稳后，则打开第四旋阀并以0.1MPa/h的压力下降速度使井口压力缓慢降至0；
[0015](j)利用作业机起出煤层气开发井井筒中的液态CO2注入管柱，正循环洗井后下入排采管柱，地面连接排采设备与气、水管路，继续煤层气开发井的排水采气工作。
[0016]步骤(a)中，所述的煤层气开发井在排采过程中出现日产水量、日产气量快速大幅下降，则可视为井筒周围煤储层中人工裂缝、天然裂缝闭合的煤层气开发井，可开展注液态CO2解堵增产工作。
[0017]步骤(b)中，所述的下入井筒中的洗井油管末端初始位置位于煤储层之下，并随着洗井工作的进行，洗井油管逐渐下放，直至清洗至煤层气开发井人工井底；洗井用水为煤层气开发井排采过程中产出的过滤后的地层水，以减少洗井时入井液对井筒周围煤储层的伤害。
[0018]步骤(c)中，所述的耐腐蚀油管的外部直径不小于73mm，内径不小于60mm；带铠电
缆向直读式电子温压计供电，并将直读式电子温压计采集的井底温度、井底压力信号传输至井底温压显示仪上显示；打孔筛管采用螺旋式布孔方式，孔眼相位角为45
°
，孔眼直径为12mm，孔眼密度为40孔/m；井下存储式温压计入井后连续工作时间不小于50天，井下温度、井下压力采集及存储频率为1组/10秒。
[0019]步骤(d)中，所述的液态CO2储罐上安装有监测液态CO2储罐内部压力的第一压力表，以便在液态CO2不足时及时通过液态CO2罐车补充；液态CO2罐车与液态CO2储罐通过输液管路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤层气开发井注液态二氧化碳解堵增产的方法，包括采用液态CO2罐车(14)、液态CO2储罐(16)、内装低密度空心陶粒的立式砂罐(19)、螺旋输砂器(22)、带压混砂器(23)、电动机(26)和柱塞泵(27)，其特征在于：具体步骤如下：(a)选择井筒周围煤储层(2)中人工裂缝(3)、天然裂缝(4)闭合的煤层气开发井(1)作为液态CO2注入井，拆除煤层气开发井(1)采气井口，利用作业机起出煤层气开发井(1)井筒中的排采管柱；(b)在煤层气开发井(1)井筒中下入洗井油管，用正循环洗井方式将水从洗井油管注入，洗井油管与技术套管(6)环空返出，清洗出煤层气开发井(1)井筒下部落井口袋中的支撑剂与煤粉；(c)在地面将带铠电缆(10)与直读式电子温压计(9)、井底温压显示仪(31)连接，利用作业机向煤层气开发井(1)井筒中下入由耐腐蚀油管(8)、直读式电子温压计(9)、打孔筛管(11)、井下存储式温压计(12)、丝堵(13)组成的液态CO2注入管柱；(d)将液态CO2储罐(16)出口端与带压混砂器(23)入口端通过输液管路(33)相连接，将立式砂罐(19)、螺旋输砂器(22)与带压混砂器(23)入口端通过输砂管路(32)相连接，带压混砂器(23)出口端与电动机(26)驱动的柱塞泵(27)入口端相连接，柱塞泵(27)出口端连接注入井口及液态CO2注入管柱；(e)CO2注入的第一阶段为高速注入阶段(34)，此阶段打开液态CO2储罐出口端的第二旋阀(18)、带压混砂器(23)出口端的第三旋阀(25)、注气井口入口端的第四旋阀(28)，启动电动机(26)驱动柱塞泵(27)做功，将液态CO2以柱塞泵(27)额定最大排量V
max
(42)注入到煤层气开发井(1)中，以快速提高煤层气开发井(1)井底压力(39)高于CO2液化压力P
l
(44)，并快速使煤层气开发井(1)井底CO2变为液态；(f)随着液态CO2的高速注入，煤层气开发井(1)的井底压力(39)持续升高，当煤层气开发井(1)井底压力(39)升至高于煤储层最小主应力σ
min
(43)1～2MPa时，则进入CO2注入第二阶段的稳压注入阶段(35)，此阶段通过调整柱塞泵(27)中液态CO2注入速率(37)，使液态CO2注入时的煤层气开发井(1)的井底压力(39)稳定在比煤储层最小主应力σ
min
(43)高1～2MPa的范围内；煤储层最小主应力(g)液态CO2注入井底压力(39)稳定后，同时打开立式砂罐(19)出口端的闸阀(21)及螺旋输砂器(22)，将低密度空心陶粒(20)通过输砂管路(32)注入带压混砂器(23)中，并使液态CO2与低密度空心陶粒(20)在带压混砂器(23)中充分混合，形成携带低密度空心陶粒(20)的液态CO2，通过电动机(26)驱动柱塞泵(27)将携带低密度空心陶粒(20)的液态CO2注入到煤层气开发井(1)中；(h)液态CO2注入过程中，利用液态CO2罐车(14)持续向液态CO2储罐(16)中补充液态CO2，以保证液态CO2注入工作的连续进行，当单位厚度的煤储层(2)液态CO2累积注入量达到30t/m时，液态CO2注入工作结束，并立即关闭注气井口入口端的第四旋阀(28)，同时进入CO2注入第三阶段的关井测压阶段(36)；(i)通过安装在注气井口的第三压力表(30)连续监测液态CO2注入过程中及关井后井口压力(41)变化情况，利用与井底直读式电子温压计(9)通过带铠电缆(10)连接的井底温压显示仪(31)连续监测液态CO2注入过程中及关井后井底温度(38)、井底压力(39)变化情况，当在关井测压阶段(36)监测到井口压力(41)、井底温度(38)、井底压力(39)均平稳后，则打
开第四旋阀(28)并以0.1MPa/h的压力下降速度使井口压力(41)缓慢降至0；(j)利用作业机起出煤层气开发井(1)井筒中的液态CO2注入管柱，正循环洗井后下入排采管柱，地面连接排采设备与气、水管路，继续煤层气开发井(1)的排水采气工作。2.根据权利要求1所述的煤层气开...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵福平，魏元龙，刘锦钿，吴章丽，向刚，徐虎，吴章利，郭志军，周效志，王梓良，
申请(专利权)人：贵州省油气勘查开发工程研究院，
类型：发明
国别省市：