阅读说明：本技术 煤层气直井增产方法 (Coal bed gas straight well method for increasing ) 是由 张永民 刘美娟 张硕 于 2019-08-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及煤层气直井增产方法,以解决现有加砂水力压裂开采方法不仅会堵塞煤层的裂缝,而且还存在伤害煤层的问题。该煤层气直井增产方法,包括以下步骤：向煤层气井中注水直至井筒液柱高度到达100米,下入可控冲击波装备；利用可控冲击波装备对待改造煤层段的底板距煤层0.5m处进行冲击波作业；利用可控冲击波装备对待改造煤层段中厚度大于等于0.2m的夹矸进行冲击波作业；利用可控冲击波装备对待改造煤层段的顶板距煤层0.5m处进行冲击波作业；完成所有煤层段的作业后,起出可控冲击波装备。(The present invention relates to coal bed gas straight well method for increasing, injure coal seam to solve the problem of that existing plus sand hydraulic fracture mining method can not only block the crack in coal seam but also exist.The coal bed gas straight well method for increasing, comprising the following steps: until pit shaft liquid-column height reaches 100 meters, the controllable shock wave of tripping in is equipped for the water filling into coal bed gas well；Using controllable shock wave equipment to the bottom plate of coal seam section to be rebuilt away from progress shock wave operation at the 0.5m of coal seam；Dirt band using controllable shock wave equipment to thickness in coal seam section to be rebuilt more than or equal to 0.2m carries out shock wave operation；Using controllable shock wave equipment to the top plate of coal seam section to be rebuilt away from progress shock wave operation at the 0.5m of coal seam；After the operation for completing all coal seam sections, act controllable shock wave equipment.)

煤层气直井增产方法

技术领域

本发明属于能源开采领域，具体涉及煤层气直井增产方法。

背景技术

我国的煤炭资源十分丰富，煤储量达3.1万亿吨以上，是世界上最大的煤炭生产国和消费国。煤炭年产量已达到40亿吨，其中三分之一的煤炭产量来自高瓦斯和高瓦斯突出煤层。煤炭产生的煤层气(瓦斯)灾害是我国煤矿伤亡、损失最大以及发生最频繁的重大恶性事故，严重威胁着矿井的安全生产。煤层气还是造成温室效应、破坏臭氧层等大气环境污染之源，其温室效应是等体积二氧化碳的20～24倍，对大气臭氧层的破坏能力是二氧化碳的7倍。

虽然煤层气是安全生产的罩门，但也是一种高热、洁净、方便的新型能源。目前，我国煤层气井开采的方法是以加砂水力压裂为主，使用该方法开采的煤层气井约为18000口，其中有三分之二是低产井，甚至是不产气井；导致这种现状的主要因素是采用了加砂水力压裂工艺。实际上，加砂水力压裂后，煤层气井在煤层段的状态如图1所示，首先，这种方法或多或少都是向煤层1注入异物，这必然会对煤层1造成伤害；其次，水力压裂时所挤入煤层1的砂子2不仅没有铺设到煤层1深部，反而滞留在井筒周围，形成砂柱包裹、并堵实了井筒；其三，少量进入煤层1的砂子2不仅没有起到预设的支撑效果，反而将煤层1的裂隙进行了充填、堵塞。

发明内容

本发明的目的是提供煤层气直井增产方法，以解决现有加砂水力压裂开采方法不仅会堵塞煤层的裂缝，而且还存在伤害煤层的问题。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

煤层气直井增产方法，其特殊之处在于，包括以下步骤；

S1，向煤层气井中注水直至井筒液柱高度到达100米，下入可控冲击波装备；

S2，利用可控冲击波装备对待改造煤层段的底板距煤层0.5m处进行冲击波作业；

S3，利用可控冲击波装备对待改造煤层段中厚度大于等于0.2m的夹矸进行冲击波作业；

S4，利用可控冲击波装备对待改造煤层段的顶板距煤层0.5m处进行冲击波作业；

S5，完成所有煤层段的作业后，起出可控冲击波装备。

本发明的有益效果为：

1.本发明中的冲击波绕开井筒周围的砂柱作用于强度较高的底板、夹矸、顶板，将冲击波导入煤层深部，解除煤层中的水锁、气锁和堵塞，提高了煤层气井的产量和产能；该方法解决了经水力压裂后支撑剂包裹在井筒周围，导致各种增产措施对煤层不再起作用的问题。

2.本发明所采用的可控冲击波装备采用了金属丝电***驱动含能材料产生冲击波技术，该技术可以产生高于120MPa的冲击波。

3.本发明采用的冲击波压力峰值远大于底板、夹矸、顶板的抗压强度，通过作用在不受支撑剂影响的底板、夹矸、顶板后，将冲击波导至深部的煤层，在不伤害煤层的情况下，在煤层中创造新的裂缝，解除煤层的堵塞，构造煤留痕，沟通深部煤层和井筒，从而提高煤层的解吸、渗流能力，抑制煤层的再吸附能力。

4.本发明所采用的冲击波经底板、夹矸、顶板导入深部的煤层后，会在煤层中波阻抗相差较大的介质界面上产生较强的剪切力，进而剥离煤层孔隙、裂隙、渗流通道中附着在煤岩表面的杂物，起到解除煤层堵塞的作用，提高了煤层渗流能力。

5.本发明所导入深部煤层的冲击波，在多次重复作用后，使得煤岩分子与吸附气体的范德化健断裂，甚至遭受强烈破坏，该方式加速了煤层气的解吸，抑制了煤层再吸附能力。

附图说明

图1为采用加砂水力压裂工艺施工后的煤层截面图；

图2为采用本发明煤层气直井增产方法施工的截面图；

图3为可控冲击波装备的波形图；

图4为本发明的作业流程图；

图5为延3-32-18井排采数据统计图；

图6为延3-32-20井排采数据统计图；

图7为延6井排采数据统计图。

附图标记如下：

1-煤层，2-砂子，3-顶板，4-夹矸，5-底板，6-可控冲击波装备，7-定位仪， 8-井口装置。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步详细描述：

一种煤层气直井增产方法，如图2至图4所示，包括以下步骤：

图3为本实施例的可控冲击波装备6所输出的可控冲击波波形图。

作业前，收集待作业煤层气井的测井数据、水力压裂的时程曲线、生产和改造历史、区块生产状况这些数据分析降产原因，设定在每一个作业点上的冲击波次数。

如图4所示，S1，起出井下所有管柱；

在作业前将井筒中包括泵、管柱、抽水杆全部起出，以使可控冲击波装备6的井下设备能够下井作业。

S2，使用通井规检查煤层气井套管是否通顺；

通常煤层气井套管的直径为139.7mm，可控冲击波装备6井下设备的直径为102mm，由于煤层气井套管可能有变形等意外情况，所以，在可控冲击波装备6井下设备下井前，需要用直径102mm、长度7m的钢管作为通井规试下井到煤层1位置，以确保可控冲击波装备6的井下设备能够顺利下井到煤层1位置。

S3，向煤层气井中注水直至井筒液柱高度到达100米；

可控冲击波装备6工作时，需要水作为介质，而井下水的矿化度较高，与水质不同的地表水相遇后会产水复杂的化学反应，导致不良的后果，为避免这一问题本发明利用本井或邻井所产的水，在作业前将其注入到井筒，以消除不同水质引起的不良反应。

井筒中水柱的压力可以压迫可控冲击波装备6产生的冲击波的能量集中在与可控冲击波装备6垂直的方向，更有利于发挥冲击波的作用，为此在作业前要注水直至井筒液柱高度到达100米，再将可控冲击波装备6的井下设备送到煤层1，在作业过程中一直保持井筒中的水液面在井筒液柱高度100米处。

S4，将可控冲击波装置6下入至煤层气井中最深的待改造煤层段；

将井口装置8、连续油管及其控制管线安装到位后，并对其各部件、各联接部分，按其额定工作压力进行试压，确保井口装置8、连续油管能够正常工作。

将可控冲击波装备6与定位仪7连接后，接至连续油管另一端，对整个推送系统进行放电测试，测试合格后执行以下步骤。

通过电缆下放可控冲击波装备6工具管串入井，通过所述定位仪7将可控冲击波装备6推送至最深的待改造煤层段；

S5，利用可控冲击波装备6对待改造煤层段的底板5距煤层0.5m处进行冲击波作业；利用可控冲击波装备6对待改造煤层段中厚度大于等于0.2m的夹矸4进行冲击波作业；利用可控冲击波装备6对待改造煤层段的顶板3距煤层0.5m处进行冲击波作业；

将可控冲击波装备6下入至煤层气井中待改造煤层的底板5处，并将可控冲击波装备6的冲击波发射口对准底板5距底板5和煤层交界处0.5米的位置，对该处进行设定次数的冲击波作业。

上提可控冲击波装备6到待改造煤层段中厚度大于等于0.2m的夹矸4处，并将可控冲击波装备6的冲击波发射口对准夹矸4的中间位置，对该处进行设定次数的冲击波作业。

上提可控冲击波装备6到待改造煤层的顶板3处，并将可控冲击波装备6 的冲击波发射口对准顶板3距顶板3和煤层交界处0.5米的位置，对该处进行设定次数的冲击波作业。

按照预先设定的冲击波作业方案对待改造煤层段中的底板5(煤层1的底板5)、夹矸4(煤层1的夹矸4)、顶板3(煤层1的顶板3)进行冲击波作业，冲击波利用煤层1中的水作为能量转换和传递的介质，避免了伤害煤层1的问题，通过底板5、夹矸4、顶板3将冲击波导入煤层1深部，会在煤层1中波阻抗相差较大的介质界面上产生较强的剪切力，进而剥离煤层1孔隙、裂隙、渗流通道中附着在煤岩表面的杂物，同时在煤层1中创造新的裂缝，解除煤层1的堵塞，构造煤留痕，沟通深部煤层1和井筒，从而提高煤层1的解吸、渗流能力，抑制煤层1的再吸附能力。

导入深部煤层1的冲击波，在多次重复作用后，使得煤岩分子与吸附气体的范德化健断裂，甚至遭受强烈破坏，该方式加速了煤层气的解吸，抑制了煤层1再吸附能力。

S6，以逐层上返的方式对下一个待改造煤层段进行冲击波作业；

完成上一煤层段的冲击波作业后，通过定位仪7上提可控冲击波装备6 井下工具串，使可控冲击波装备6位于相邻的待改造煤层段，并进行冲击波作业；

以同样逐层上返的方式对剩余待改造煤层段实施冲击波作业。

S7，完成所有煤层段的作业后，起出可控冲击波装置6；

以同样逐层上返的方式完成所有煤层段的作业后，上提可控冲击波装备6 井下工具串，拆卸井口装置8，通过吊车吊起可控冲击波装备6井下工具串，将可控冲击波装备6提出井口，拆除可控冲击波装备6和定位仪7，并依次拆除各工具，收工具。

S8，按要求投入排采。

重新下入煤层气井中的泵、管柱和抽水杆，根据作业前对煤层1物性参数的分析，结合作业过程中煤层气井的变化，采用强力排采或者缓速排采的工艺投入排采。

图5为延3-32-18井使用本发明的方法作业后的排采数据统计图，如箭头所示，作业前日产为500方，作业后日产为2400方，使用本发明的方法对煤层1的改造起到了显著的效果。

图6为延3-32-20井使用本发明的方法作业后的排采数据统计图，如箭头所示，作业前日产为500方，作业后日产为3000方，使用本发明的方法对煤层1的改造起到了显著的效果。

图7为延6井使用本发明的方法作业后的排采数据统计图，如箭头所示，作业前日产为300方，作业后日产为1500方，且维持该产量的时间较长，使用本发明的方法对煤层1的改造起到了显著的效果。

本发明中的冲击波绕开井筒周围的砂柱作用于强度较高的底板5、夹矸4、顶板3，将冲击波导入煤层1深部，解除了煤层1中的水锁、气锁和堵塞，大大提高了煤层气井的产量和产能。

以上所述仅为本发明的实施例，并非对本发明保护范围的限制，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。