低滲透含水煤儲(chǔ)層微波汽爆增透降吸方法與流程

本發(fā)明涉及煤層氣抽采領(lǐng)域，尤其是涉及增加煤儲(chǔ)層滲透性，降低吸附性的開采技術(shù)。

背景技術(shù)：

煤層氣作為清凈能源是我國能源組成的重要部分，但我國煤儲(chǔ)層普遍存在“三低一高”的特征（煤層氣壓力低、滲透率低、水力壓裂形成常規(guī)裂縫所占比例低、吸附能力高），制約了煤層氣的開發(fā)，因此，針對(duì)煤儲(chǔ)層開發(fā)煤層氣的關(guān)鍵技術(shù)是如何提高煤儲(chǔ)層的滲透率，降低其吸附能力。

為提高煤儲(chǔ)層滲透率，目前，最為常用的是水壓至裂法，然而，水資源的匱乏是我國產(chǎn)氣區(qū)的普遍特點(diǎn)，例如，新疆等西部生態(tài)脆弱區(qū)，大量的用水將嚴(yán)重破壞產(chǎn)氣地區(qū)生態(tài)環(huán)境；此外，水壓至裂法殘留在煤儲(chǔ)層系統(tǒng)內(nèi)的水分極易造成水鎖問題，導(dǎo)致煤層氣運(yùn)移通道堵塞，降低抽采效率。針對(duì)上述問題，還有爆破增裂、高壓氣體增裂等方法，即在煤儲(chǔ)層內(nèi)通過施加外力達(dá)到破壞煤巖結(jié)構(gòu)增加導(dǎo)氣通道的目的，但在施加外力的同時(shí)也有可能造成原有通道的壓縮變小，且只能單純的增透未能同時(shí)解決煤儲(chǔ)層吸附能力高的問題。

為了降低吸附能力，行業(yè)內(nèi)主要采用原位電加熱和高壓水蒸氣加熱地層的方法，地層溫度的升高可增加煤層氣分子的熱動(dòng)能，促使其擺脫煤儲(chǔ)層吸附轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x態(tài)，增加產(chǎn)氣量。然而，常規(guī)電加熱的熱量是由加熱井處的煤巖體緩慢向深部傳遞，熱效率低，并且煤巖在這種緩變熱應(yīng)力的作用下表現(xiàn)出更多的是其延展性，對(duì)裂隙的擴(kuò)展、新生不利；向煤儲(chǔ)層注入高壓水蒸氣可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)增透和降吸的目的，但水蒸氣的干度控制是行業(yè)內(nèi)的難題，過低的干度會(huì)降低比容，使其經(jīng)濟(jì)效益降低，并且冷凝的液態(tài)水進(jìn)入煤儲(chǔ)層后同樣會(huì)帶來水鎖等問題。

針對(duì)上述問題，本發(fā)明提出以微波作為含水煤儲(chǔ)層的加熱熱源，通過大功率微波的輸入，促使煤儲(chǔ)層孔隙、裂隙中的水分快速蒸發(fā)形成汽爆，在水蒸氣由內(nèi)向外的巨大壓力作用下，煤巖孔隙、裂隙將被拉裂貫通，達(dá)到增透目的；同時(shí)微波的熱效應(yīng)還可提高地層溫度，達(dá)到降低煤儲(chǔ)層吸附能力的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有的缺陷，提供一種增透效果明顯、熱效率高、系統(tǒng)簡單的低滲透含水煤儲(chǔ)層微波汽爆增透降吸方法。

為解決上述技術(shù)問題本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：低滲透含水煤儲(chǔ)層微波汽爆增透降吸方法包括微波發(fā)生器、波導(dǎo)、功分器、端口、煤儲(chǔ)層、含水孔\裂隙。所述微波發(fā)生器在地面產(chǎn)生大功率微波，通過所述波導(dǎo)傳遞到井下所述功分器，再經(jīng)布置在所述煤儲(chǔ)層內(nèi)的所述端口向煤層發(fā)射微波，所述含水孔\裂隙內(nèi)的水分受到所述端口發(fā)射的大功率微波輻照后會(huì)瞬間蒸發(fā)形成汽爆，在水蒸氣由內(nèi)向外的巨大壓力作用下，所述含水孔\裂隙將擴(kuò)張貫通，使得煤層氣運(yùn)移通道更為順暢，達(dá)到增透的目的；同時(shí)所述煤儲(chǔ)層吸收所述端口發(fā)射的微波能后會(huì)快速升溫發(fā)熱，促使煤層氣分子熱運(yùn)動(dòng)加劇擺脫吸附轉(zhuǎn)為游離態(tài)，達(dá)到降低吸附增加產(chǎn)氣量的目的。

多個(gè)所述端口與所述波導(dǎo)連接，上下交錯(cuò)水平布置在所述煤儲(chǔ)層中。

所述端口發(fā)射的微波頻率為2.45GHz或915MHz。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：本發(fā)明系統(tǒng)簡單，充分利用微波加熱由內(nèi)至外，瞬時(shí)升溫的特點(diǎn)，使煤巖孔\裂隙內(nèi)的水分快速蒸發(fā)形成汽爆，在煤巖孔\裂隙內(nèi)部產(chǎn)生巨大壓力，相比常規(guī)外部施壓，煤巖受到更多的拉應(yīng)力，因此，更易擴(kuò)展貫通，實(shí)現(xiàn)高效增透；此外，煤巖自身在常規(guī)加熱的緩變熱應(yīng)力作用下易表現(xiàn)出其延展性，而微波加熱的突變熱應(yīng)力作用下易表現(xiàn)出其彈性和脆性形變，更加有利于其產(chǎn)生開裂，使得煤層氣運(yùn)移通道更為通暢；在降低吸附能力方面，微波加熱時(shí)煤巖是由內(nèi)向外的自身發(fā)熱的體加熱模式，其效率遠(yuǎn)高于常規(guī)的由外向內(nèi)的熱傳導(dǎo)加熱模式；低滲透含水煤儲(chǔ)層微波汽爆增透方法系統(tǒng)簡單，充分利用了微波加熱的特點(diǎn)，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)煤儲(chǔ)層增加滲透率和降低吸附能力的目的，有效提高煤層氣抽采效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明低滲透含水煤儲(chǔ)層微波汽爆增透降吸方法的原理圖。

圖2是本發(fā)明低滲透含水煤儲(chǔ)層微波汽爆增透降吸方法的系統(tǒng)布置圖。

圖中：1-煤儲(chǔ)層，2-含水孔\裂隙，3-微波發(fā)生器，4-波導(dǎo)，5-功分器，6-端口。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1、圖2所示，低滲透含水煤儲(chǔ)層微波汽爆增透降吸方法，包括微波發(fā)生器（3）、波導(dǎo)（4）、功分器（5）、端口（6）、煤儲(chǔ)層（1）、含水孔\裂隙（2）。所述微波發(fā)生器（3）在地面產(chǎn)生大功率微波，通過波導(dǎo)（4）傳遞到所述井下功分器（5），再經(jīng)布置在所述煤儲(chǔ)層（1）內(nèi)的端口（6）向煤巖發(fā)射微波。

煤儲(chǔ)層（1）內(nèi)的含水孔\裂隙（2）內(nèi)的水分受到大功率微波輻照后會(huì)瞬間蒸發(fā)形成汽爆，在水蒸氣由內(nèi)向外的巨大壓力作用下，含水孔\裂隙（2）將擴(kuò)張貫通，使得煤層氣運(yùn)移通道更為順暢，達(dá)到增透的目的；同時(shí)煤儲(chǔ)層（1）吸收微波能后會(huì)快速升溫發(fā)熱，促使煤層氣分子熱運(yùn)動(dòng)加劇擺脫吸附轉(zhuǎn)為游離態(tài)，達(dá)到降低吸附增加產(chǎn)氣量的目的。

本發(fā)明旨在利用微波加熱由內(nèi)到外，瞬時(shí)升溫的特點(diǎn)，促使煤巖孔隙、裂隙內(nèi)水分形成汽爆，以此內(nèi)力擴(kuò)展貫通孔隙、裂隙，最終同時(shí)實(shí)現(xiàn)煤儲(chǔ)層滲透率的提高及升高地層溫度降低吸附能力的目的。

以上所述僅為說明本發(fā)明的實(shí)施方式，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，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)。