本發(fā)明屬于煤層氣高效開采，具體涉及一種煤層氣儲層壓裂驅替增產方法。

背景技術：

1、我國煤層氣資源儲量十分豐富，高效高產的開采作業(yè)對于降低我國能源供應安全具有極其重大的戰(zhàn)略意義。然而，煤層氣儲層由于地層巖石致密、滲透率低，其自然產能遠不能滿足工業(yè)化開發(fā)的需求，必須實施一系列的增產措施，如壓裂改造等，方能實現其工業(yè)化的利用過程。

2、目前，水力壓裂技術作為煤層氣儲層最常用的增產手段，在世界范圍內得到了廣泛的應用。它通過對儲層進行高壓注水，使得地層巖石產生裂縫，從而提高了煤層的滲透率，增加了煤層氣的產量。然而，隨著開采時間的不斷延長，地層能量逐漸衰減，壓裂井的產量也呈現出迅速遞減的趨勢。為了維持單井的產能，往往需要進行二次甚至多次改造作業(yè)，這無疑增加了開采的成本和技術難度。

3、為了解決煤層氣儲層壓裂后產能遞減、后繼產量不足的技術難題，亟需對現有的煤層氣開采方法進行革新，以能通過研發(fā)新的開采方案、優(yōu)化壓裂方案的該來來提高壓裂效果，進而達到煤層氣提產增效的目標。

4、綜上所述，煤層氣的高效高產開采是當前面臨的重要任務，需要通過方法與技術的創(chuàng)新和融合，實現煤層氣提產增效，為我國能源事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展注入新的動力。

技術實現思路

1、針對上述現有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種低透氣傾斜煤層煤與瓦斯流態(tài)化共采方法，該方法操作過程簡單，實施成本低，對煤層氣的驅替增產效果顯著，能夠解決井下煤層氣隨著開采的逐步進行，原有氣體密度逐漸下降，氣體壓強衰減，導致難以抽采、后續(xù)產量下滑的問題，同時能為煤層氣高效高產的開采作業(yè)提供可靠的技術支撐。

2、為了實現上述目的，本發(fā)明提供一種煤層氣儲層壓裂驅替增產方法，包括以下步驟；

3、步驟一：鉆頂板巖層水平壓裂鉆孔井；

4、在原井場中選定煤層氣產量下降的原壓裂鉆孔井后，于原壓裂鉆孔井一側的地面上選擇合適位置，從地面向頂板巖層鉆出一條新的水平壓裂鉆孔井，即頂板巖層水平壓裂鉆孔井，并確保頂板巖層水平壓裂鉆孔井水平井段的鉆進方向朝向原壓裂鉆孔井；

5、步驟二：鉆底板巖層水平壓裂鉆孔井；

6、在原壓裂鉆孔井另一側的地面上選擇合適位置，從地面向底板巖層鉆出一條新的水平壓裂鉆孔井，即底板巖層水平壓裂鉆孔井，并確保底板巖層水平壓裂鉆孔井水平井段的鉆進方向同樣朝向原壓裂鉆孔井；

7、步驟三：對頂板巖層和底板巖層分別進行水力壓裂作業(yè)；

8、通過地面上的壓裂設備向頂板巖層水平壓裂鉆孔井和底板巖層水平壓裂鉆孔井內持續(xù)泵入高壓水流，利用高壓水流分別對頂板巖層和底板巖層進行水力壓裂作業(yè)，分別在頂板巖層水平壓裂鉆孔井和底板巖層水平壓裂鉆孔井的水平井段長度方向產生多條多簇人工裂縫；

9、步驟四：進行首次加壓驅替作業(yè)；

10、在頂板巖層水力壓裂結束后，通過頂板巖層水平壓裂鉆孔井向頂板巖層內的人工裂縫注入co2/n2氣體進行充壓，該過程中，使該頂板巖層水平壓裂鉆孔井作為原壓裂鉆孔井的壓力對沖井，一方面利用煤層氣的強吸附性，通過注入的co2/n2氣體將頂板巖層中的煤層氣吸附出來，另一方面，利用不斷注入的co2/n2氣體使原有煤層氣儲層的環(huán)境氣壓逐漸增加，實現對煤層氣儲層的首次加壓驅替作業(yè)，促使原壓裂鉆孔井的抽采產量增加；當煤層氣儲層的環(huán)境壓強達到開采要求時，繼續(xù)通過原壓裂鉆孔井進行煤層氣的抽采作業(yè)；

11、步驟五：判斷底板巖層的開采條件；

12、通過地面上的檢測設備，配合底板巖層水平壓裂鉆孔井探查底板巖層中煤層氣的儲量情況，并根據儲量情況對抽采條件進行判斷；若抽采條件適宜，則直接利用該底板巖層水平壓裂鉆孔井抽采底板巖層中的煤層氣；若抽采條件不適宜，則執(zhí)行步驟六；

13、步驟六：進行二次加壓驅替作業(yè)；

14、通過底板巖層水平壓裂鉆孔井向底板巖層內的人工裂縫注入co2/n2氣體進行充壓，該過程中，使該底板巖層水平壓裂鉆孔井作為原壓裂鉆孔井的壓力對沖井，一方面利用煤層氣的強吸附性，通過注入的co2/n2氣體將底板巖層中的煤層氣吸附出來，另一方面，利用不斷注入的co2/n2氣體使原有煤層氣儲層的環(huán)境氣壓逐漸增加，實現對煤層氣儲層的二次加壓驅替作業(yè)，促使原壓裂鉆孔井的抽采產量進一步增加；當煤層氣儲層的環(huán)境壓強達到開采要求時，繼續(xù)通過原壓裂鉆孔井進行煤層氣的抽采作業(yè)。

15、進一步，為了防止出現煤層氣擴散的情況，以確保后續(xù)煤層氣的開采效果，在步驟三中的壓裂過程中，采用控制縫高技術，控制頂板巖層內裂縫的擴展高度不超過頂板巖層的厚度，控制底板巖層內裂縫的擴展高度不超過底板巖層的厚度，以防止裂縫延伸至煤層氣儲層內。

16、進一步，為了防止頂板巖層內的裂縫與煤層氣儲層內的裂縫貫通形成短路通道，以確保煤層氣的吸附效果和注氣加壓驅替效果，在步驟四中注入co2/n2氣體的過程中，控制co2/n2氣體的注入壓力高于頂板巖層的孔隙壓力，且低于頂板巖層內人工裂縫的延伸壓力。

17、進一步，為了防止頂板巖層內的裂縫與煤層氣儲層內的裂縫貫通形成短路通道，以確保煤層氣的吸附效果和注氣加壓驅替效果，在步驟六中注入co2/n2氣體的過程中，控制co2/n2氣體的注入壓力高于底板巖層的孔隙壓力，且低于底板巖層內人工裂縫的延伸壓力。

18、進一步，為了確保驅替增產的效果，在步驟二中，所述底板巖層水平壓裂鉆孔井的豎直井段和頂板巖層水平壓裂鉆孔井的豎直井段到原壓裂鉆孔井的距離相等，且底板巖層水平壓裂鉆孔井的水平井段和頂板巖層水平壓裂鉆孔井的水平井段向相互靠近的方向延伸，同時，底板巖層水平壓裂鉆孔井的水平井段末端到原壓裂鉆孔井的距離與頂板巖層水平壓裂鉆孔井的水平井段末端到原壓裂鉆孔井的距離相等。

19、與現有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

20、首先，本發(fā)明將水力壓裂技術與co2/n2驅替技術結合了在一起，其中，水力壓裂技術可以充分提高煤層氣儲層的滲透率，而co2/n2驅替技術則可以有效提高煤層氣的抽采率，由此，通過將這兩種技術進行有效結合，不僅提升了煤層氣煤層的滲透率，更是實現了煤層氣的高效開采。具體來說，本發(fā)明利用水力壓裂技術在不同巖層層位中建立裂縫通道，充分溝通了煤層與頂板巖層、底板巖層之間的孔隙通道，使得原本難以開采的煤層氣得以釋放。接著，通過頂板巖層水平壓裂鉆孔井和底板巖層水平壓裂鉆孔井與原壓裂鉆孔井組成兩組“壓力對沖井”，在煤層和頂板巖層、底板巖層之間形成了有效的滲流通道，這樣，從頂板巖層水平壓裂鉆孔井和底板巖層水平壓裂鉆孔井中分別注入到頂板巖層和底板巖層內的co2/n2氣體，便能順利地通過水力壓裂裂縫進入至煤層中，并能在煤層內充分地擴散，有效地驅替出了煤層中的煤層氣，實現了煤層氣的增量開采。使頂板巖層水平壓裂鉆孔井的水平井段和底板巖層水平壓裂鉆孔井的水平井段均相靠近原壓裂鉆孔井的方向延伸，有利于驅替出的煤層氣向著靠近原壓裂鉆孔井的方向運移，同時，能便于利用頂板巖層和底板巖層所加入的co2/n2氣體促使煤層氣儲層的環(huán)境壓力增加，進而有助于利用原壓裂鉆孔井進行驅替后煤層氣的繼續(xù)開采。

21、其次，在煤層氣開采過程中，地下空間會隨著煤層氣的采出而逐漸增大。本發(fā)明充分利用了這一特點，將co2注入到這些地下空間中，實現了co2的地質封存。同時，通過水力壓裂技術在巖層內形成的復雜裂縫，不僅增加了co2的封存空間，還提高了封存的效率。此外，co2從底板巖層水平壓裂鉆孔井進入煤層的過程中，還能將煤層內剩余的煤層氣逐漸驅替至煤層原有的原壓裂鉆孔井中，進一步提高了煤層氣的抽采率。

22、再者，本發(fā)明的應用不僅有助于解決煤層氣開采的技術難題，更對推動能源行業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。隨著全球能源需求的不斷增長和環(huán)保意識的日益加強，尋找高效、環(huán)保的能源開采與利用方式已成為行業(yè)發(fā)展的迫切需求。本發(fā)明通過水力壓裂技術與co2驅替技術的結合，不僅提高了煤層氣的抽采率，還實現了co2的地質封存，減少了溫室氣體的排放，為能源行業(yè)的綠色轉型提供了有力的技術支持。

23、綜上所述，本發(fā)明在煤層氣開采領域展現出了顯著的有益效果，它不僅提高了煤層氣的抽采率和生產效率，還通過co2的地質封存實現了環(huán)保與效益的雙重目標。同時，本發(fā)明的應用也為能源行業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展提供了新的思路和方向。在未來的發(fā)展中，本發(fā)明將在更多領域得到廣泛應用和推廣，為我國的能源事業(yè)做出更大的貢獻。