地下自生CO2泡沫吞吐開采煤層氣的系統及方法技術方案

本發明專利技術屬于油氣田開發工程領域，具體地，涉及一種地下自生CO2泡沫吞吐開采煤層氣的系統及方法。系統包括：蓄水裝置、撬裝式污水處理裝置、藥劑混合裝置、藥劑貯罐、智能加藥設備、撬裝式注水裝置；蓄水裝置、撬裝式污水處理裝置、藥劑混合裝置、撬裝式注水裝置、井口采氣樹的油嘴接口通過管線依次連接；藥劑貯罐、智能加藥設備、藥劑混合裝置的進藥口通過供藥管線依次相連接；該系統操作簡便，方法易于實施，通過撬裝式注水裝置由井口采氣樹、油管及泵掛工具向目的煤層依次注入生氣劑溶液體系、活性水體系和釋氣劑溶液體系段塞，在地下自發生成CO2泡沫體系，可有效提高煤層氣解吸開采速率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于油氣田開發工程領域，具體地，涉及一種地下自生CO2泡沫吞吐開采煤層氣的系統及方法。
技術介紹
受煤體結構條件復雜以及普遍存在的煤層低壓、特低滲和低飽和度等“三低”不利因素的制約，我國目前多數煤層氣生產井低產甚至不產氣，因此如何有效且大幅度提高煤層氣井采收率是目前我國煤層氣開發面臨的主要問題。目前常用的煤層氣增產技術主要有水力壓裂技術、注熱增產技術和注氣驅替煤層氣技術等，其中注氣驅替煤層氣技術被認為是一種具有發展前途的新舉措。通過檢索，申請號200710168362.1(授權公告號為CN101173604B)的專利技術專利公開了一種水平井混合氣體驅替煤層氣的方法，該方法通過水平井工藝將混合氣體注入含氣煤層，提高煤層氣井的產氣量；申請號201310032766.3(授權公告號為CN103122759B)的專利技術專利公開了一種煤層氣井多元熱流體強化開采方法，該專利技術是將其它氣井采出的煤層氣壓縮作為燃料與加壓后的空氣混合燃燒產生二氧化碳和氮氣等高溫高壓混合氣體，將混合摻入的處理后的采出地下水汽化產生以高溫高壓水蒸汽與二氧化碳、氮氣混合氣體為主的多元熱流體，將產生的多元熱流體注入地下煤層中吞吐以提高煤層氣井采收率；申請號201310030969.9(授權公告號為CN103061730B)的專利技術專利公開了一種多元熱流體泡沫驅替煤層氣開采方法，該方法通過注入井向煤層中注入多元熱流體并間歇注入起泡劑，在煤層中形成多元熱流體泡沫段塞驅替煤層氣；申請號201510195268.X(申請公布號為CN104790915A)的專利技術專利公開了一種煤層氣的采收方法，該方法采用多分支U型井配合加熱煤層氣注入井道的方式提高采
氣效率。上述現有的方法較好地解決了注氣驅替煤層氣技術所需氣源難于獲取的問題，部分方法有效地將注氣驅替和注熱增產作用協同起來，但是上述方法在注入作業過程中，注入的氣體主要在近井地帶吸附聚集，近井煤層大量吸附注入氣體后易發生基質膨脹效應，導致有效滲流孔隙吼道變小，降低了煤層滲透性能，使后續注入難以進行，這對于低滲透煤儲層尤為嚴重。
技術實現思路
為克服現有技術所存在的缺陷，本專利技術提供一種地下自生CO2泡沫吞吐開采煤層氣的系統及方法，該系統操作簡便，方法易于實施，通過向地下煤層依次注入生氣劑溶液體系、活性水體系和釋氣劑溶液體系段塞，在地下自發生成CO2泡沫體系，吞吐生產過程中一方面可以顯著提高地層流體攜帶煤粉、煤屑及其它磨蝕性顆粒的能力，有利于疏通近井滲流通道；另一方面可以獲得注CO2氣體驅替開采煤層氣的效果，從而有效提高煤層氣井的產量。為解決上述技術問題，本專利技術所采用的技術方案如下：地下自生CO2泡沫吞吐開采煤層氣的系統，包括：蓄水裝置、撬裝式污水處理裝置、藥劑混合裝置、藥劑貯罐、智能加藥設備、撬裝式注水裝置；其中：撬裝式污水處理裝置的進水管線與蓄水裝置相連接，撬裝式污水處理裝置對由蓄水裝置引入的產出地層水進行過濾凈化處理；撬裝式污水處理裝置的出水管線與藥劑混合裝置的進水口相連接，藥劑混合裝置的進水口設置進水控制閥門；藥劑貯罐、智能加藥設備、藥劑混合裝置的進藥口通過供藥管線依次相連接，藥劑混合裝置的進藥口設置進藥控制閥門，智能加藥設備實現自動跟蹤調節化學藥劑速度、控制所加藥劑用量；向藥劑貯罐中添加待混合藥劑，打開進水控制閥門、進藥控制閥門，向藥劑混合裝置中注入經撬裝式污水處理裝置過濾凈
化處理后的產出煤層水以及待混合藥劑，由智能加藥設備調節控制待混合藥劑的用量，在藥劑混合裝置中混合生成地下自生CO2泡沫相應的溶液體系；藥劑混合裝置的出液口、撬裝式注水裝置、油嘴接口通過管線依次連接，藥劑混合裝置的出液口設置出液控制閥門，通過撬裝式注水裝置由井口采氣樹、油管及泵掛工具向目的煤層注入地下自生CO2泡沫相應的溶液體系。相對于現有技術，本專利技術的有益效果如下：1、所采用的系統具有占地面積小、便于施工操作、便于搬遷運輸等特點，對煤層氣井采出污水處理后就地回注，有效地解決了煤層氣井采出水處理問題。2、利用環保易降解的混合酸液和碳酸鹽溶液，在地下反應生成CO2泡沫，具有用量和時間易控制、波及系數大、返排攜帶煤粉、煤屑及其它磨蝕性顆粒能力強等特點，一方面解決了注入過程中CO2氣體吸附導致的煤基質膨脹效應對儲層滲透性能的傷害，可有效提高煤層氣解吸開采速率；另一方面可以有效解除煤粉、煤屑及其它磨蝕性顆粒對滲流通道的堵塞，在一定程度上提高煤儲層滲透性能，從而有效提高煤層氣井的產量。附圖說明圖1為地下自生CO2泡沫吞吐開采煤層氣工藝圖；圖中：1、生產套管；2、油管及泵掛工具；3、大四通；4、井口采氣樹；5、氣水分離器；6、集輸裝置；7、蓄水裝置；8、套管壓力表；9、套管節流閥；10、第一套管閥門；11、第二套管閥門；12、高壓輸氣管線；13、油嘴接口；14、油嘴節流閥；15、第一油管閥門；16、第二油管閥門；17、進口閥門；18、出水管線；19、出氣管線；20、目的煤層；21、撬裝式污水處理裝置；22、藥劑混合裝置；23、藥劑貯罐；24、智能加藥設備；25、撬裝式注水裝置；26、進水控制閥門；27、進藥控制閥門；28、出液控制閥門。具體實施方式如圖1所示，現有技術中，煤層氣井普遍采用二開井身結構方案，由外向內，依次為井壁、表層套管與井壁之間的固井水泥環、表層套管、生產套管與井壁之間的固井水泥環、生產套管1、生產套管1與油管及泵掛工具2之間的環形空間以及油管及泵掛工具2；煤層氣井地面系統包括：大四通3、井口采氣樹4、氣水分離器5、集輸裝置6、蓄水裝置7以及相關的管線接頭、數據采集控制儀表工具。大四通3的兩側出口分別外接套管壓力表8、套管節流閥9，套管壓力表8用來監測生產套管1與油管及泵掛工具2之間的環形空間的壓力變化，套管節流閥9用來調節控制產氣速度；套管壓力表8與大四通3的出口之間為第一套管閥門10、套管節流閥與大四通3的出口之間為第二套管閥門11，套管節流閥9出口高壓輸氣管線12接入集輸裝置6；井口采氣樹4包括油嘴接口13、油嘴節流閥14、第一油管閥門15、第二油管閥門16以及相應的管線接頭、數據采集控制儀表工具。油嘴節流閥14的出口管線與氣水分離器5的進口相連接，氣水分離器5的進口管線設置進口閥門17，氣水分離器5的出水管線18連接蓄水裝置7，氣水分離器5的出氣管線19接入集輸裝置6，出水管線18上設置出水控制閥門，出氣管線19上設置出氣控制閥門。抽采設備啟抽，將目的煤層20中的水通過油管及泵掛工具2、井口采氣樹4排出地面，進入氣水分離器5來分離水中所含少量溶解氣，分離出的水經排水管線18進入蓄水裝置7進行計量、沉淀處理，分離出的氣經排氣管線19進入集輸裝置6進行外輸；大量的煤層氣主要通過生產套管1與油管及泵掛工具2之間的環形空間產出地面，在井口套管節流閥9控制下經高壓輸氣管線12進入
集輸裝置6進行外輸。地下自生CO2泡沫吞吐開采煤層氣的系統，包括：蓄水裝置7、撬裝式污水處理裝置21、藥劑混合裝置22、藥劑貯罐23、智能加藥設備24、撬裝式注水裝置25；其中：撬裝式污水處理裝置21的進水管線與蓄水裝置7相連接，撬裝式污水處理裝置21對由蓄水裝置7引入的產出地層水進行過濾凈化處理；撬裝式污水處理裝本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種地下自生CO2泡沫吞吐開采煤層氣的系統，包括：蓄水裝置、撬裝式污水處理裝置、藥劑混合裝置、藥劑貯罐、智能加藥設備、撬裝式注水裝置；其特征在于：撬裝式污水處理裝置的進水管線與蓄水裝置相連接，撬裝式污水處理裝置對由蓄水裝置引入的產出地層水進行過濾凈化處理；撬裝式污水處理裝置的出水管線與藥劑混合裝置的進水口相連接，藥劑貯罐、智能加藥設備、藥劑混合裝置的進藥口通過供藥管線依次相連接，智能加藥設備實現自動跟蹤調節化學藥劑速度、控制所加藥劑用量；向藥劑貯罐中添加待混合藥劑，向藥劑混合裝置中注入經撬裝式污水處理裝置過濾凈化處理后的產出煤層水以及待混合藥劑，由智能加藥設備調節控制待混合藥劑的用量，在藥劑混合裝置中混合生成地下自生CO2泡沫相應的溶液體系；藥劑混合裝置的出液口、撬裝式注水裝置、油嘴接口通過管線依次連接，藥劑混合裝置的出液口設置出液控制閥門。

【技術特征摘要】
1.一種地下自生CO2泡沫吞吐開采煤層氣的系統，包括：蓄水裝置、撬裝式污水處理裝置、藥劑混合裝置、藥劑貯罐、智能加藥設備、撬裝式注水裝置；其特征在于：撬裝式污水處理裝置的進水管線與蓄水裝置相連接，撬裝式污水處理裝置對由蓄水裝置引入的產出地層水進行過濾凈化處理；撬裝式污水處理裝置的出水管線與藥劑混合裝置的進水口相連接，藥劑貯罐、智能加藥設備、藥劑混合裝置的進藥口通過供藥管線依次相連接，智能加藥設備實現自動跟蹤調節化學藥劑速度、控制所加藥劑用量；向藥劑貯罐中添加待混合藥劑，向藥劑混合裝置中注入經撬裝式污水處理裝置過濾凈化處理后的產出煤層水以及待混合藥劑，由智能加藥設備調節控制待混合藥劑的用量，在藥劑混合裝置中混合生成地下自生CO2泡沫相應的溶液體系；藥劑混合裝置的出液口、撬裝式注水裝置、油嘴接口通過管線依次連接，藥劑混合裝置的出液口設置出液控制閥門。2.根據權利要求1所述的地下自生CO2泡沫吞吐開采煤層氣的系統，其特征在于：藥劑混合裝置的進水口設置進水控制閥門；藥劑混合裝置的進藥口設置進藥控制閥門。3.一種地下自生CO2泡沫吞吐開采煤層氣的方法，采用上述地下自生CO2泡沫吞吐開采煤層氣的系統，其特征在于，包括以下步驟：S1：根據煤層氣區塊開發資料，選擇措施井；S2：關閉第二油管閥門、第一套管閥門、第二套管閥門；向藥劑貯罐中添加生氣藥劑；打開進水控制閥門、進藥控制閥門，向藥劑混合裝置中注入經撬裝式污水處理裝置過濾凈化處理后的產出煤層水，
\t并通過智能加藥設備控制藥劑貯罐的生氣藥劑用量，在藥劑混合裝置中連續生成質量分數為5～35％的生氣劑溶液體系；打開出液控制閥門和第一油管閥門，通過撬裝式注水裝置經由井口采氣樹、油管及泵掛工具向目的煤層中持續注入中持續注入0.001～0.01PV的生氣劑溶液體系；S3：向藥劑貯罐中繼續添加氟碳表面活性劑，通過智能加藥設備控制藥劑貯罐的氟碳表面活性劑用量，在藥劑混合裝置中連續生成質量分數為0.01％—0.1％的活性水體系，通過撬裝式注水裝置經由井口采氣樹、油管及泵掛工具向目的煤層中連續注入體積為V1的活性水體系，作為隔離液段塞：其中為煤層孔隙度；H為煤層厚度，米；r為隔離措施半徑，取2～5m；S4：向藥劑貯罐中繼續添加釋氣藥劑，通過智能加藥設備控制藥劑貯罐的釋氣藥劑供藥量，在藥劑混合裝置中生成質量分數為5～40％的釋氣劑溶液體系；通過撬裝式注水裝置經由井口采氣樹、油管及泵掛工具向目的煤層中連續注入0.001～0.01PV的釋氣劑溶液體系；S5：向藥劑貯罐中繼續添加質量分數比為2:1的氟碳表面活性劑和MPS穩泡劑，通過智能加藥設備控制藥劑貯罐的氟碳表面活性劑和MPS穩泡劑的供藥量，在藥劑混...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張先敏，馮其紅，孫貝貝，張紀遠，張雪力，
申請(專利權)人：中國石油大學華東，
類型：發明
國別省市：山東;37