一种煤层气井裸眼化学造穴方法.pdf

一种煤层气井裸眼化学造穴方法，包括以下步骤：选择镜质组反射率＜0.6%的煤储层；通过钻井作业方式形成抵达煤层的通道；在地面配制碱溶液，沿通道泵注到煤层段，浸泡一段时间；通过洗井作业方式把坍塌的煤屑返排到地面；重复浸泡-洗井作业并循环多次，根据返排的煤屑重量计算煤层坍塌直径，直至煤层段坍塌形成设计的洞穴规模；组织后续生产；与传统裸眼造穴方法对比，检验化学造穴的应用效果。本发明根据镜质组反射率＜0.6%的煤储层一旦与碱溶液作用，大量有机物即被抽提，煤体的力学强度急剧降低，形成煤屑，煤壁坍塌形成洞穴，这种裸眼化学造穴方法对增加洞穴规模、消除近井污染带和降低裸眼洞穴施工成本均有重要意义。

权利要求书

一种煤层气井裸眼化学造穴方法
技术领域
本发明属于煤层气开发和煤矿瓦斯治理领域，具体涉及一种煤层气井裸眼化学造穴方法。
背景技术
煤层气开发中的裸眼洞穴完井，半个世纪以前就诞生了，但直到1977年Amcoco公司利用此法完成Cahn1井后，其潜在优势才被真正认识。在圣胡安盆地北部水果地组煤层进行煤层气开发，取得了良好的效果，裸眼洞穴完井的产量是传统的水力压裂井的3～20倍。
裸眼洞穴主要适用于煤层含气饱和度高、储层压力为正常压力到异常高压，渗透率高的条件，而且煤体结构相对完整，接近原生结构煤。裸眼洞穴加强了煤层气井筒与储层连通性，在储层内形成多方向自我支撑诱导裂隙，促使井筒及诱导裂隙切割自然裂隙系统，主要包括洞穴、在井筒周围形成一定范围的破碎带、在破碎带周围形成挠动带。
裸眼洞穴的形成是该工艺的核心，目前主要包括气体动力激动、水力喷射和机械扩径等三种手段。气体动力激动主要采用气体或泡沫从地面注入，憋压后突然释放，使煤层发生破坏，清除井底的煤粉，多次循环形成物理洞穴，已形成气体正循环和反循环两种动力造穴方法。水力喷射主要通过水力切割实现煤层破坏达到造穴的目标。目前裸眼洞穴形成所需设备复杂，作业成本相对较高。
由于镜质组反射率＜0.6%的煤中含有大量可被碱溶解的腐植酸等有机物，碱溶液浸泡煤层后，大量有机物被溶出，煤体力学强度急剧降低，实现煤壁坍塌造穴的目标，同时碱溶液可通过煤层割理或裂隙渗透，消除近井地带污染，较大范围的提高煤层渗透率。与传统物理造穴方法对比，该工艺利用碱溶液来实现裸眼化学造穴，不但工艺简单、成本低廉，而且有利于提高增透范围和效果，应用前景广阔。
发明内容
本发明为解决现有技术中存在裸眼洞穴完井施工成本高和解堵范围较小的不足之处，提供一种利用化学方法来降低煤体力学强度、实现裸眼造穴完井的煤层气井裸眼化学造穴方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种煤层气井裸眼化学造穴方法，依次包括以下步骤：
（1）、选择镜质组反射率R_o,_max＜0.6%的煤储层；
（2）、通过钻井形成抵达煤层的通道；
（3）、在地面配制碱溶液，沿通道泵注到煤层段，浸泡一段时间；
（4）、通过洗井或其它作业方式把坍塌的煤屑返排到地面；
（5）、重复浸泡−洗井作业并循环多次，根据返排的煤屑重量计算煤层坍塌直径，直至煤层段坍塌形成设计的洞穴规模；
（6）、按照常规煤层气井排采或瓦斯抽采工序组织后续生产；
（7）、根据产气量与施工作业成本，与传统气体动力激动、水力喷射和机械等裸眼造穴方法对比，检验化学造穴的应用效果。
所述碱溶液的[OH^‑]＞1 mol/L，长焰煤浸泡时间不低于10 h,褐煤浸泡时间不低于6 h，[OH^‑]与煤中腐植酸发生化学反应，煤体力学强度急剧降低，从而使通道周围煤储层坍塌，通过洗井返排带到地面，多次重复达到造穴的目的。
所述步骤（3）中碱溶液注入煤层的方式是伴随着地面煤层气井水力压裂或者水力喷射进行，或者是专门为注入碱溶液而进行的施工。
所述步骤（7）中应用效果检验的对比内容包括产气量和同等条件下裸眼洞穴施工成本。
采用上述技术方案，当注入的碱溶液与裸眼中煤层接触后，可以把煤中含有的腐植酸等有机组分大量抽提溶解出来，转化为易溶于水其它物质，同时煤体力学强度急剧降低，导致煤壁坍塌，通过洗井把煤屑等返排到地面，多次重复即可实现裸眼化学造穴的目标。如何形成预定规模的洞穴是煤层气井裸眼洞穴完井的关键环节，本发明针对镜质组反射率＜0.6%的煤储层提出了一种利用碱溶液浸泡实现化学造穴工艺，为降低裸眼洞穴施工成本，提高煤层气资源开发效益有重要意义。本发明采用碱溶液造穴的方式还适用于对煤矿井下瓦斯抽采钻孔的冲孔或者扩眼。
本发明主要针对镜质组反射率R_o,_max＜0.6%的煤储层，将碱溶液注入煤储层，通过化学抽提对煤进行溶解，把一部分煤转化为可溶于水的有机物，具有造穴速度快，成本低廉、工艺简单，而且碱溶液还可以通过煤层割理和裂隙渗透提高解堵范围，有效的解决了目前气体动力激动、水力喷射和机械造穴成本高，影响范围有限的局限性，为低阶煤裸眼洞穴完井提供了一种新的造穴技术。
具体实施方式
本发明的一种煤层气井裸眼化学造穴方法，依次包括以下步骤：
（1）、选择镜质组反射率R_o,_max＜0.6%的煤储层；
（2）、通过钻井形成抵达煤层的通道；
（3）、在地面配制碱溶液，碱溶液的[OH^‑]＞1 mol/L，沿通道泵注到煤层段，浸泡一段时间，长焰煤浸泡时间不低于10h,褐煤浸泡时间不低于6 h,[OH^‑]与煤中腐植酸发生化学反应，煤体力学强度急剧降低，从而使通道周围煤储层坍塌；碱溶液注入煤层的方式是伴随着地面煤层气井水力压裂或者水力喷射进行，或者是专门为注入碱溶液而进行的施工；
（4）、通过洗井或捞砂工艺把坍塌的煤屑返排到地面；
（5）、重复浸泡−洗井作业并循环多次，根据返排的煤屑重量计算煤层坍塌直径，直至煤层段坍塌形成设计的洞穴规模；
（6）、按照常规煤层气井排采或瓦斯抽采工序组织后续生产；
（7）、根据产气量与施工作业成本，与传统气体动力激动、水力喷射和机械等裸眼造穴方法对比，检验化学造穴的应用效果。应用效果检验的对比内容包括产气量和同等条件下裸眼洞穴施工成本。
下面列举一个具体实施例：
（1）、选择欲采用裸眼洞穴完井开采煤层气的褐煤储层；（2）、通过地面钻井到达煤层，并保证煤层为裸眼井段；（3）、地面配置[OH^‑]=2 mol/L的NaOH溶液，并通过泵入装置把配置的碱溶液灌入井筒；（4）、6 h后进行洗井返排，根据洗出的煤屑重量和洗出液体判断煤层坍塌效果，并相应调整碱溶液浓度和浸泡时间；（5）、重复浸泡−洗井循环多次，根据返排煤屑计算煤层坍塌直径，直至煤层段坍塌形成预计的洞穴规模；（6）、按照常规煤层气井排采组织后续生产；（7）、根据产气量与裸眼化学造穴的作业成本，并与传统气体动力激动、水力喷射和机械方式等裸眼造穴方法对比，检验化学造穴的实际应用效果。在相同条件下对比煤层气井的日产量和施工成本，如果证实采用NaOH溶液进行化学造穴不但可以节省施工成本，还能提高日产气量，就表明这种化学造穴工艺在低煤阶中有显著的应用效果和推广价值。