开采煤层气的方法技术

一种开采煤层气的方法，其包括以下步骤：a.在注入压力低于煤层气储层的破裂压力的条件下，通过注入井向煤层气储层中注入气体，所述注入的气体在煤层气储层条件下比甲烷更容易吸附到煤层中；b.在步骤a之后，进行闷井，使得注入的气体和吸附到煤层气储层中的甲烷发生置换；c.通过开采井进行煤层气的排水采气。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，具体地，涉及通过向煤层气储层中注入气体，尤其是含有二氧化碳的气体，置换出更多的甲烷，从而提高煤层气产量的方法，本专利技术的尤其是适用于深部煤层中煤层气的开发。
技术介绍
煤层气主要以吸附状态存在于煤层中，目前，煤层气的开采产量还比较低。尤其是，深部煤层的单井产量目前非常低，大部分 采用水平井或者压裂来改善储层的渗透率，提高产量，但效果都不理想，目前深部煤层中煤层气的开采普遍单井产量比较低。本领域一直都需要新的，尤其是需要适合在深部煤层中开采煤层气时提高产量的方法。
技术实现思路
本专利技术人发现，可通过将在煤层气储层条件下比甲烷更容易吸附在煤层中的气体，尤其是包含二氧化碳的气体，注入到煤层中，将甲烷从煤表面置换出来，来开采煤层气，提高煤层气井的单井产量。本专利技术包括以下内容I. 一种，其包括以下步骤a.在注入压力低于煤层气储层的破裂压力的条件下，通过注入井向煤层气储层中注入气体，所述注入的气体在煤层气储层条件下比甲烷更容易吸附到煤层中；b.在步骤a之后，进行闷井，使得注入的气体和吸附到煤层气储层中的甲烷发生置换；c.通过开采井进行煤层气的排水采气。2.第I项的方法，其中所述注入的气体是包含二氧化碳的气体。3.第I或2项的方法，其中所述注入的气体是包含二氧化碳的气体，并且其中含有至少40体积％，优选至少50体积％，还优选至少60体积％，还优选至少70体积％，还优选至少80体积％,更优选至少90体积％,最优选至少98体积％的二氧化碳,余量为氮气和/或其它气体。4.前述任一项的的方法，其中所述煤层气储层为深部煤层。5.前述任一项的方法，其中闷井的时间为I天至300天，优选20至60天，优选30至60天，更优选40至60天。6.前述任一项的方法，其中所述注入井和所述开采井是同一口井。7.前述第2至6项中任一项的方法，其中向煤层气储层中注入气体的过程中，保持该注入的气体与尽可能少的水接触。8.第7项的方法，其中所述注入的气体的注入采用油管注入。9.第8项的方法，其中所述油管是加厚和密封性好的油管。10.前述任一项的方法，其中所述方法还包括以下步骤之一或全部d.在注入气体之前，进行前期的生产和关井测试，通过生产采集井底压力数据和进行产出气体成分化验，评价煤层气储层的特征，测量和记录煤层气和水的产量数据，通过模拟软件，使用这些数据计算储层的绝对渗透率、井筒区域的煤层伤害程度；e.进行关井测试关闭井，测试井底压力。11.前述任一项的方法，其中所述注入的气体的注入是连续、间歇或者半连续地进行的。12.第10项的方法，其中包括通过模拟软件用步骤d和e获得的数值进行模拟，计算注入速率和注入量。 13.前述任一项的方法，还包括以下步骤f.在步骤a之前进行洗井。14.第13项的方法，其中，在洗井的同时保持井筒附近的煤层气储层无污染和减少洗井液与储层反应产生的污染。15.第13或14项的方法，其中洗井液采用I %氯化钾溶液或者排采出的地层水。16.第13至15项中任一项的方法，其中在洗井的过程中返排出井筒内的煤粉，从而使得在注入气体时不引起储层通道的堵塞。附图说明图I煤对C02、N2%CH4的吸附曲线。其中，横坐标为吸附量(单位为单位是cm3/g)，纵坐标为气体压力(单位为单位是MPa)。图2C02置换CH4示意图。图3深部煤层中注入二氧化碳开采提高煤层气产量的工艺装置示意图。图4注入井井筒结构图。具体实施例方式一般地，本专利技术提供一种，其包括以下步骤a.在注入压力低于煤层气储层的破裂压力的条件下，通过注入井向煤层气储层中注入气体，所述注入的气体在煤层气储层条件下比甲烷更容易吸附到煤层中；b.在步骤a之后，进行闷井，使得注入的气体和吸附到煤层气储层中的甲烷发生置换；c.通过开采井进行煤层气的排水采气。在该方法中，注入的气体具有在煤层气储层条件下比甲烷更容易吸附到煤层中的性质。本申请所述的这种更容易吸附到煤层中的性质是指，注入的气体中某一组分在煤层气储层条件下比甲烷更容易吸附到煤层中，而无需构成注入的气体的每种气体组分都要比甲烷更容易吸附到煤层中。注入的气体由于在煤层气储层条件下比甲烷更容易吸附到煤层中，所以在注入到煤层中之后，经过一段时间，会将吸附在煤层气储层中的甲烷置换出来，由此可以提高煤层气井的单井产量。通常甲烷吸附在煤的表面上。本专利技术中的注入的气体是指在环境条件下不发生化学反应的气体或者气体的混合物，并且该气体具有在煤层气储层条件下比甲烷更容易吸附到煤层中的性质，而且还优选应该满足的条件是该注入的气体对环境无害，对人体无害。所述注入的气体可以是纯气体例如纯二氧化碳，或者气体的混合物例如氮气和二氧化碳的组合等。适合于本专利技术的注入的气体优选为包含二氧化碳的气体。所述注入的气体中也可以含有少量的其它气体成分，只要其含量满足以上对于注入的气体的限制即可。在本申请中，注入的气体常常使用二氧化碳来示例，应该理解，在描述二氧化碳的时候，除非明确指出，也可使用注入的气体代替。注入的气体在注入时可以是液态的，也可以是气态的。图I为煤对C02、N2与CH4的吸附曲线，从图中可以看出，煤对CO2的吸附能力远远高于对CH4的吸附能力。煤对N2的吸附能力虽然比煤对CH4的吸附能力弱，但是在注入的气体中包含一部分氮气，有助于CH4解吸压力降低，从而增加煤层气产量。在一种实施方式中，本专利技术的注入的气体主要含有二氧化碳和氮气。在该实施方式中，本专利技术的注入的气体可含有0至60体积％的氮气和100至40体积％的二氧化碳，优选含有0至50体积％的氮气和100至50体积％的二氧化碳，更优选含有0至30体积％的氮气和100至70体积％的二氧化碳，还更优选含有0至20体积％的氮气和100至80体 积％的二氧化碳，最优选含有0至10体积％的氮气和100至90体积％的二氧化碳，基于氮气和二氧化碳的总重量。还在该实施方式中，本专利技术的注入气体还可含有其它气体，其它气体的含量可为少于5体积％。在本专利技术的方法中，优选使用二氧化碳含量较高，例如大于80体积％的气体。这是因为，煤吸附二氧化碳的能力是吸附甲烷的2-4倍(当然，根据不同的煤阶，这个数值会有所不同)，通过向煤层中注入二氧化碳，能够置换出更多的甲烷，提高煤层气井的单井产量，为深部煤层中煤层气的开发提供一条有效的途径，同时又可以将称之为温室气体的二氧化碳在地层中永久封存。图2是以二氧化碳为例所示的二氧化碳置换甲烷的示意图。本专利技术中所述的闷井是指在注入全部气体之后，将注入井密封，使开采煤层与外界隔开，使得注入的气体在封闭的环境中，有足够的时间将煤层气从煤层中置换出来。在本专利技术的实施方式中，闷井的时间为I天至300天，优选20至60天，优选30至60天，更优选40至60天。本专利技术的方法特别适合用于深部煤层。但是大量的煤层经历了数亿年的地质演化，煤层中的煤层气含量丰富。尤其是对于深部煤层，它们所存储的煤层气难以充分开发。采用本专利技术的方法将二氧化碳气体等注入深部煤层，不但可以利用深部煤层来存储温室气体，达到改善环境的目的，而且同时可以使二氧化碳充分置换出吸附在煤层中的煤层气，从而大大提高深部煤层煤层气的产量，最终达到提高采收率的目的。一般而言，煤层气的绝对主要成分是甲烧，因此在本专利技术中，术语“甲烷”和“煤层气”可以互本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开采煤层气的方法，其包括以下步骤 a.在注入压力低于煤层气储层的破裂压力的条件下，通过注入井向煤层气储层中注入气体，所述注入的气体在煤层气储层条件下比甲烷更容易吸附到煤层中； b.在步骤a之后，进行闷井，使得注入的气体和吸附到煤层气储层中的甲烷发生置换； c.通过开采井进行煤层气的排水采气。2.权利要求I的方法，其中所述注入的气体是包含二氧化碳的气体。3.权利要求I或2的方法，其中所述注入的气体是包含二氧化碳的气体，并且其中含有至少40体积％，优选至少50体积％，还优选至少60体积％，还优选至少70体积％，还优选至少80体积％,更优选至少90体积％,最优选至少98体积％的二氧化碳,余量为氮气和/或其它气体。4.前述权利要求中任一项的的方法，其中所述煤层气储层为深部煤层。5.前述权利要求中任一项的方法，其中闷井的时间为I天至300天，优选20至60天，优选30至60天，更优选40至60天。6.前述权利要求中任一项的方法，其中所述注入井和所述开采井是同一口井。7.权利要求2至6中任一项的方法，其中向煤层气储层中注入气体的过程中，保持该注入的气体与尽可能...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶建平，张兵，王赞惟，
申请(专利权)人：中联煤层气有限责任公司，
类型：发明
国别省市：