煤层气井自动加热回注水增产工艺

摘要

本发明涉及一种煤层气井自动加热回注水增产工艺，包括以下步骤：A：对采出液进行沉淀和过滤处理，沉淀和过滤处理进行一次或多次，除去95%以上的固体颗粒；B：处理后清液通过太阳能加热，使水温达到60～90℃；C：热水通过热水回注管路注入井筒，热水回注管路由油套环空伸入煤层以下，将原井筒液体温度升高20℃以上；D：将以上步骤循环进行。优点是：本发明通过注入热水方式向井筒液体注入热能，增加井筒液体中煤粉的布朗运动，从而增加煤粉在水中的分散度，利于降低煤粉浓度并将煤粉排出。此外，部分热能传递至近井地带的煤层气储层，可增加煤层气的自由能，从而增加煤层气解吸速率，同时，气体受热膨胀，可扩大渗流通道，改善储层渗透率，实现煤层气增产。

说明书

技术领域

本专利属于煤层气井排水采气过程中的增产工艺技术领域，尤其涉及一 种煤层气井自动加热回注水增产工艺。

背景技术

煤层气俗称瓦斯，是与煤伴生、共生的气体资源，主要成分是CH₄。煤层 气既是清洁燃料和化工原料，也是一种强温室气体，其温室效应是CO₂的21 倍，更是煤矿安全事故的“杀手”。开发利用煤层气资源，对于调整我国能 源结构、形成煤层气新型能源产业、改善煤矿安全生产条件、减少瓦斯事故 以及温室气体排放，具有十分重要的意义。

目前，我国煤层气单井产量仍较低，并且增产技术有限。关于煤层气热 力增产技术，前人已有相关研究成果，中国专利公开号：CN1508387A，提供 了“一种煤层气的热力开采方法”，提出以热吞吐方式向煤层气储层注入热 能；中国专利公开号：CN102536184A，提供了“一种火烧煤层开采煤层气的 方法”。但是，热吞吐注热方式容易造成煤层大量出煤粉，影响排采生产， 火烧煤层不易控制燃烧前缘且影响后期煤矿采煤，因此应用受限。

发明内容

本专利为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种煤层气井自动加热 回注水增产工艺，该工艺可煤层气产量得到提高。

本专利为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种煤层气井自动加热回注水增产工艺，包括以下步骤：

步骤A：对采出液进行沉淀和过滤处理，沉淀和过滤处理进行一次或多 次，除去95%以上的固体颗粒；

步骤B：处理后清液通过太阳能加热，使水温达到60～90℃；

步骤C：热水通过热水回注管路注入井筒，热水回注管路由油套环空伸 入煤层以下，将原井筒液体温度升高20℃以上；

步骤D：将以上步骤循环进行。

本专利还可以采用如下技术方案：

优选的，步骤Ａ中，煤层气井采出液通过采出液管路与采出液流量及煤 粉浓度指示计相连，受控制阀控制，进入采出液固体颗粒沉淀罐进行沉淀；

采出液固体颗粒沉淀罐沉淀处理后的液体，经安全球阀、止回阀，由水 泵泵入采出液深度处理罐，采出液深度处理罐内部主要由金属纤维烧结毡组 成，所需过滤压力通过控制水泵的泵压提供，处理后液体通过处理液流量及 煤粉浓度指示计进行检测；

当处理液流量及煤粉浓度指示计所测煤粉浓度值与采出液流量及煤粉浓 度指示计所测煤粉浓度值的比值小于或等于5%时，处理后清液经进冷水管路 进入回注水加热罐；否则，处理后液体通过采出液再处理循环管路进入储水 调理罐，再回泵入采出液固体颗粒沉淀罐沉淀处理，循环处理直至采出液煤 粉浓度达标。

优选的，步骤B中，处理后的清液经进冷水管路进入回注水加热罐，通 过加热下循环管路，冷水泵入太阳能平板集热器加热，热水通过加热上循环 管路，经温控套管，接排气阀，回流至回注水加热罐中。

进一步优选的，加热过程还采用电辅助加热棒加热。

优选的，步骤C中，加热后热水由智能水阀流入热水回注管路，热水回 注管路与流速及温度感应器相连，经密封卡箍头接入井口，经抽排系统所用 改进扶正器，由油套环空伸入至煤层气储层以下。

本专利具有的优点和积极效果是：

本专利采用了以上技术方案后，通过注入热水方式向井筒液体注入热能， 增加井筒液体中煤粉的布朗运动，从而增加煤粉在水中的分散度，利于降低 煤粉浓度并将煤粉排出。此外，部分热能传递至近井地带的煤层气储层，可 增加煤层气的自由能，从而增加煤层气解吸速率，同时，气体受热膨胀，可 扩大渗流通道，改善储层渗透率，实现煤层气增产。本工艺流程精简，能够 实现集中控制和管理，能对采出液进行沉淀和过滤的净化处理，且运用清洁 能源太阳能进行加热，满足我国煤层气大规模高效、清洁开发的需要。通过 自动加热回注水升高井筒液体温度后，能更有效地降低煤粉浓度并将煤粉排 出，同时，可改善近井地带储层的渗透性，实现煤层气增产。

附图说明

图1是本专利工艺所述的基本结构示意图。

图中：1、采气管路；2、抽排系统；3、采出液管路；4、采出液流量 及煤粉浓度指示计；5、控制阀；6、采出液固体颗粒沉淀罐；7、稳压阀； 8、溢流阀；9、排污阀；10、安全球阀；11、止回阀；12、水泵；13、 采出液深度处理罐；14、金属纤维烧结毡；15、处理液流量及煤粉浓度指 示计；16、进冷水管路；17、回注水加热罐；18、加热下循环管路；19、 太阳能平板集热器；20、加热上循环管路；21、温控套管；22、排气阀； 23、电辅加热棒；24、镁棒；25、智能水阀；26、热水回注管路；27、 流速及温度感应器；28、密封卡箍头；29、改进扶正器；30、煤层气储层； 31、产出液再处理循环管路；32、储水调理罐；33、T1、T2、T3、电路及 信号传输线路；34、控制器；35、无线信号传输系统；36、计算机控制终 端。

具体实施方式

为能进一步了解本专利的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例， 并配合附图详细说明如下：

请参阅图1，

一种煤层气井自动加热回注水增产工艺，包括以下步骤：

步骤A：对采出液进行沉淀和过滤处理，沉淀和过滤处理进行一次或多 次，除去95%以上的固体颗粒；

步骤B：处理后清液通过太阳能加热，使水温达到60～90℃；

步骤C：热水通过热水回注管路注入井筒，热水回注管路由油套环空伸 入煤层以下，将原井筒液体温度升高20℃以上；

步骤D：将以上步骤循环进行。

具体说来，该工艺是通过以下方法运行的：

煤层气井采出液通过采出液管路3与采出液流量及煤粉浓度指示计4相 连，受控制阀5控制，经采出液固体颗粒沉淀罐6沉淀，处理后的液体经安 全球阀10、止回阀11，由水泵12泵入采出液深度处理罐13，采出液深度处 理罐13内部主要由金属纤维烧结毡14组成，所需过滤压力通过控制水泵12 的泵压提供，处理后液体通过处理液流量及煤粉浓度指示计15进行检测。

当处理液流量及煤粉浓度指示计15所测煤粉浓度值与采出液流量及煤 粉浓度指示计4所测煤粉浓度值的比值小于或等于5%时，处理后清液经进冷 水管路16进入回注水加热罐17；否则，处理后液体通过采出液再处理循环 管路31进入储水调理罐32，再回泵入采出液固体颗粒沉淀罐6沉淀处理， 循环处理直至采出液煤粉浓度达标。

达标后液体通过进冷水管路16进入回注水加热罐17，通过加热下循环 管路18，冷水泵入太阳能平板集热器19加热，热水通过加热上循环管路20， 经温控套管21，接排气阀22，回流至回注水加热罐17中，加热过程还可根 据需要采用电辅助加热棒23加热。所述回注水加热罐17内底部设有防止产 生水垢的镁棒24。

热水由智能水阀25流入热水回注管路26，热水回注管路26与流速及温 度感应器27相连，经密封卡箍头28接入井口，经抽排系统2所用改进扶正 器29，由油套环空伸入至煤层气储层30以下。

工艺中的电路及信号传输线路33、T1、T2、T3接入控制器34，再经无 线信号传输及处理系统35传入计算机控制终端36。计算机控制终端36可通 过已编制的控制软件，经无线信号传输及处理系统35对控制器34进行远程 操作，从而实现工艺流程的自动化控制。

该工艺流程精简，能够实现集中控制和管理，能对采出液进行沉淀和过 滤的净化处理，且运用清洁能源太阳能进行加热，满足我国煤层气大规模高 效、清洁开发的需要。通过自动加热回注水升高井筒液体温度后，能更有效 地降低煤粉浓度并将煤粉排出，同时，可改善近井地带储层的渗透性，实现 煤层气增产。

尽管上面结合附图对本专利的优选实施例进行了描述，但是本专利并不 局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是 限制性的，本领域的普通技术人员在本专利的启示下，在不脱离本专利宗旨 和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本专利 的保护范围之内。