專利名稱：煤層氣洞穴熱力完井方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬煤層氣勘探開發(fā)領(lǐng)域，尤其涉及一種煤層氣洞穴熱力完井方法。
背景技術(shù)：
洞穴完井是一種主要的煤層氣完井技術(shù)，中石油、中聯(lián)煤在沈北地區(qū)和BP在吐魯 番均有試驗(yàn)，初期效果良好，但在排采期間由于裸露煤層易坍塌，導(dǎo)致井筒撈砂作業(yè)頻率高 甚至井筒損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種在熱力條件下洞穴完井，井筒周 圍煤層穩(wěn)固，不易坍塌，點(diǎn)火易燃易控制，可用于盲孔式煤炭地下氣化的煤層氣洞穴熱力完 井方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的煤層氣洞穴熱力完井方法，可按如下步驟實(shí)施(1)煤層頂部進(jìn)行防高溫水泥套管固井；(2)鉆至煤層下方50 80米后，煤層段擴(kuò)孔完井；(3)清除井筒內(nèi)煤粉；(4)下入熱力完井組合管柱至洞穴中部；(5)注入硅烷、氧氣，洞穴部位開始燃燒，加熱煤層；(6)當(dāng)溫度高于600°C后，依據(jù)返排氣體的成分檢測(cè)結(jié)果，確定是否停供硅烷；(7)當(dāng)溫度升高至1500°C時(shí)，停止氧氣供應(yīng)。作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述步驟(1)中，于煤層頂部15 20米進(jìn)行防高溫水 泥套管固井。作為另一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述步驟中熱力完井組合管柱包括金屬套管、 位于金屬套管之內(nèi)的耐高溫油管、耐高溫封隔器、燃燒器、配于井口的產(chǎn)出氣檢測(cè)系統(tǒng)接 口、硅烷注入系統(tǒng)接口及氧氣注入系統(tǒng)接口 ；所述耐高溫封隔器固接于金屬套管與耐高溫 油管之間；所述燃燒器與井口固定配接。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下特點(diǎn)1、熱力條件下洞穴完井，井筒周圍煤層穩(wěn)固，不易坍塌。2、洞穴周圍煤層滲透率變高。3、利用硅烷進(jìn)行地下點(diǎn)火，易燃易控制，效果好。4、該方式可用于盲孔式煤炭地下氣化。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖1為本發(fā)明熱力完井組合管柱整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1為產(chǎn)出氣檢測(cè)系統(tǒng)接口 ；2為井口 ；3為硅烷注入系統(tǒng)接口 ；4為氧氣注入 系統(tǒng)接口 ；5為金屬套管；6為耐高溫油管；7為耐高溫封隔器；8為擴(kuò)孔洞穴；9為燃燒器。
具體實(shí)施例方式參見圖1所示，煤層氣洞穴熱力完井方法，可按如下步驟實(shí)施(1)煤層頂部進(jìn)行防高溫水泥套管固井；(2)鉆至煤層下方50 80米后，煤層段擴(kuò)孔完井；(3)清除井筒內(nèi)煤粉；(4)下入熱力完井組合管柱至洞穴中部；(5)注入硅烷、氧氣，洞穴部位開始燃燒，加熱煤層；(6)當(dāng)溫度高于600°C后，依據(jù)返排氣體的成分檢測(cè)結(jié)果，確定是否停供硅烷；(7)當(dāng)溫度升高至1500°C時(shí)，停止氧氣供應(yīng)。所述步驟(1)中，于煤層頂部15 20米進(jìn)行防高溫水泥套管固井。本發(fā)明所述步驟(4)中熱力完井組合管柱包括金屬套管5、位于金屬套管5之內(nèi)的 耐高溫油管6、耐高溫封隔器7、燃燒器9、配于井口的產(chǎn)出氣檢測(cè)系統(tǒng)接口 1、硅烷注入系統(tǒng) 接口 3及氧氣注入系統(tǒng)接口 4 ；所述耐高溫封隔器7固接于金屬套管5與耐高溫油管6之 間；所述燃燒器9與井口固定配接。沈陽(yáng)北部某區(qū)塊，長(zhǎng)焰煤，含水少、易脆，中聯(lián)煤、中油遼河石油勘探局均在該地區(qū) 洞穴完井試采試驗(yàn)，壓力最高2. OMPa0長(zhǎng)城鉆探在該地區(qū)計(jì)劃實(shí)施洞穴熱力完井。1、煤層頂部15 20米左右防高溫水泥套管固井；2、鉆至煤層下方50米后，煤層段擴(kuò)孔完井；3、清除井筒內(nèi)煤粉；4、下入熱力完井組合管柱(見圖1)至洞穴中部；5、一定壓力下注入硅烷、氧氣，洞穴部位開始燃燒，加熱煤層；6、煤層在溫度升高的過程中，產(chǎn)生以下情況干燥階段(-110°C )主要蒸發(fā)煤表面的吸附水份，需要吸收大量的熱。解吸階段(110 250°C )釋放出原料煤孔隙中吸附的氣體C02、CO、CH4等。同時(shí) 也析出部分結(jié)晶水，為吸熱過程。熱解初期Q50 300°C )有機(jī)質(zhì)分子中對(duì)熱不穩(wěn)定的側(cè)鏈基團(tuán)首先發(fā)生脫氧、脫 硫等作用，生成C02、CO、H2S和水汽，有機(jī)質(zhì)也開始解聚，產(chǎn)生少量焦油。熱解中期(300 600°C )煤劇烈分解、解聚，析出大量的焦油和氣體，焦油主要在 此階段吸出，氣體中除co2、CO、H20、水汽外，還含有CH4、C2H4, C2H8等氣態(tài)烴，固體殘余物為 半焦。為吸熱反應(yīng)，對(duì)粘結(jié)性煤在此期間生成氣、液、固三相一體的膠質(zhì)體。使煤粒軟化、熔 融、膨脹。7、通過地面井口閥門控制燃燒在一定壓力條件下進(jìn)行，檢測(cè)油管與硅烷、氧氣管 環(huán)空返排氣體的參數(shù)和成分。當(dāng)溫度高于600°C后，根據(jù)返排氣體的成分檢測(cè)結(jié)果，如果含 有CnHmfc，m>2)產(chǎn)出，證明達(dá)到煤層表層焦化、防止坍塌和提高井筒周圍滲透能力的目 的，這時(shí)停止供硅烷。如果有大量CH4、CO和H2產(chǎn)出，證明裸露煤層開始發(fā)生干餾，發(fā)生熱 解反應(yīng)煤-CH4+H2+H20+C0+C02，甚至燃燒CH4+02_C0+C02+H2，實(shí)現(xiàn)煤層焦化和提高井筒周圍滲透能力的目的。8、如果溫度繼續(xù)升高，證明煤層點(diǎn)燃，發(fā)生地下氣化，當(dāng)溫度升高至1500°C時(shí)，停
止氧氣供應(yīng)。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技 術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.煤層氣洞穴熱力完井方法，其特征在于，按如下步驟實(shí)施(1)煤層頂部進(jìn)行防高溫水泥套管固井；(2)鉆至煤層下方50 80米后，煤層段擴(kuò)孔完井；(3)清除井筒內(nèi)煤粉；(4)下入熱力完井組合管柱至洞穴中部；(5)注入硅烷、氧氣，洞穴部位開始燃燒，加熱煤層；(6)當(dāng)溫度高于600°C后，依據(jù)返排氣體的成分檢測(cè)結(jié)果，確定是否停供硅烷；(7)當(dāng)溫度升高至1500°C時(shí)，停止氧氣供應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤層氣洞穴熱力完井方法，其特征在于所述步驟(1)中，于 煤層頂部15 20米進(jìn)行防高溫水泥套管固井。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤層氣洞穴熱力完井方法，其特征在于所述步驟(6)中，如 果含有CnHm (η，m > 2)產(chǎn)出，則停供硅烷。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煤層氣洞穴熱力完井方法，其特征在于所述步驟中熱 力完井組合管柱包括金屬套管(5)、位于金屬套管( 之內(nèi)的耐高溫油管(6)、耐高溫封隔 器(7)、燃燒器(9)、配于井口的產(chǎn)出氣檢測(cè)系統(tǒng)接口(1)、硅烷注入系統(tǒng)接口(3)及氧氣注 入系統(tǒng)接口(4)；所述耐高溫封隔器(7)固接于金屬套管(5)與耐高溫油管(6)之間；所述 燃燒器(9)與井口固定配接。
全文摘要
本發(fā)明屬煤層氣勘探開發(fā)領(lǐng)域，尤其涉及一種煤層氣洞穴熱力完井方法，按如下步驟實(shí)施(1)煤層頂部進(jìn)行防高溫水泥套管固井；(2)鉆至煤層下方50～80米后，煤層段擴(kuò)孔完井；(3)清除井筒內(nèi)煤粉；(4)下入熱力完井組合管柱至洞穴中部；(5)注入硅烷、氧氣，洞穴部位開始燃燒，加熱煤層；(6)當(dāng)溫度高于600℃后，依據(jù)返排氣體的成分檢測(cè)結(jié)果，確定是否停供硅烷；(7)當(dāng)溫度升高至1500℃時(shí)，停止氧氣供應(yīng)。本發(fā)明在熱力條件下洞穴完井，井筒周圍煤層穩(wěn)固，不易坍塌，點(diǎn)火易燃易控制，可用于盲孔式煤炭地下氣化。
文檔編號(hào)E21B21/00GK102080529SQ20101059334
公開日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者夏艷東, 張建民, 梁紅義, 王柱軍, 胥向明 申請(qǐng)人:中國(guó)石油集團(tuán)長(zhǎng)城鉆探工程有限公司