一种地面煤层气抽采钻井煤层水锁损害的微波加热解除方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水力化增透强化抽采煤层气(煤层瓦斯)技术，尤其涉及一种水力化增透过程所产生的煤层水锁损害解除和提高煤层瓦斯抽采效果的方法。
【背景技术】
[0002]地面钻井抽采煤层气是防治矿井瓦斯灾害、减少矿区温室气体排放与开发煤层气资源的主要途径。然而，我国大多数煤层具有低透气性、低瓦斯压力和低含气饱和度的特点，使得煤层瓦斯抽采率普遍较低。为促进低透气性煤层瓦斯抽采，水力化增透技术得到了广泛应用。然而，在各种水力化增透技术的作用下，外来水体由高渗透裂隙逐步侵入煤层基质内部的孔隙，将孔隙喉道中原有的瓦斯推向煤层深部，并在气水界面形成一个凹向水相的弯液面，进而形成毛细管阻力；当瓦斯抽采负压不足以克服这附加的毛细管阻力时，瓦斯将不能驱开水段塞而流向抽采钻井，从而形成水锁损害，导致煤层含水饱和度增加、煤层瓦斯解吸速度和渗透率下降。因此，水锁现象严重制约了水力化煤层增透技术的发展与应用。而且，就国内外研究现状来看，已有研究主要集中在含瓦斯煤层水锁损害的预防方面，而有关含瓦斯煤层水锁损害的解除方法方面的研究报道较少。
【发明内容】
[0003]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明针对水力化增透技术所产生的水锁损害而提出的一种全新的解除方法；该方法具有工序环节少，施工技术简单，成本低廉，且具有有效解除水力化增透过程中形成的水锁损害、扩展煤层基质的孔隙与裂隙、提高煤层的瓦斯渗透率等优点，使煤层增透效果最大化。
[0004]技术方案:为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0005]—种地面煤层气抽采钻井煤层水锁损害的微波加热解除方法，包括如下步骤:
[0006](1)在地面煤层气抽采钻井的地面区域布置负压真空栗、气水分离器、微波发射器和监控设备；
[0007](2)将钻井套管竖直插入地面煤层气抽采钻井，钻井套管的底部到达受水锁损害的目标煤层，钻井套管的上部露出地面，钻井套管底部与受水锁损害的目标煤层接触的部位为非金属筛管结构；钻井套管的底端通透，钻井套管的顶端密封，在钻井套管的上部设置有波导管入口、监控口和抽气孔，在波导管入口位置设置波导管入口阀门，在监控口位置设置监控口阀门，在抽气孔位置设置负压真空栗阀门，保持所有阀门关闭；
[0008](3)铺设波导管，波导管的一端与微波发射器相连，波导管的另一端与微波辐射窗口相连，在微波辐射窗口中安设微波螺旋天线；同时，铺设信号传输线，信号传输线的一端与监控设备相连，信号传输线的另一端与传感器相连，传感器的接地线接地；连接负压真空栗、水气分离器和抽气孔；
[0009](4)打开波导管入口阀门，将微波辐射窗口和波导管通过波导管入口送入受水锁损害的目标煤层位置，微波发射器置于地面上方；同时，打开监控口阀门，将传感器和信号传输线通过监控口送入地面煤层气抽采钻井指定位置，监控设备置于地面上方；
[0010](5)打开微波发射器，对受水锁损害的目标煤层进行微波加热，解除煤层的水锁损害；同时，打开负压真空栗阀门，开启负压真空栗和水气分离器，使地面煤层气抽采钻井和目标煤层内部形成负压，加速目标煤层中的水气排出；
[0011 ] (6)在微波加热过程中，开启监控设备，通过传感器对地面煤层气抽采钻井内的环境温度、瓦斯浓度和环境水分含量进行监测；
[0012](7)根据传感器反馈的监测结果，对微波发射器的功率和加载时间进行实时调控，以达到最佳的解除煤层的水锁损害的效果。
[0013]优选的，所述钻井套管底部的非金属筛管外径大于与之相邻部位的外径，非金属筛管外侧与受水锁损害的目标煤层无间隙接触；所述钻井套管的上部通过固井段固定。通过非金属筛管的凸出结构和固定段保证了钻井套管位置的固定，提高解除煤层的水锁损害过程的稳定性；同时非金属筛管外侧与受水锁损害的目标煤层无间隙接触也提高了微波加热的效果。
[0014]本发明方法，微波发射器产生的微波经由波导管导入目标煤层，通过微波辐射窗口的微波螺旋天线形成微波电磁场，从而对富含水、瓦斯等气液两相流体的煤体介质进行加热。本发明方法不仅可以用于地面煤层气抽采钻井煤层水锁损害解除，还可以用于井下瓦斯抽采钻孔水力化增透过程中的煤层水锁损害解除；本发明方法不仅可以用于煤层气开采，还可以用于页岩气等非常规天然气开采。
[0015]有益效果:本发明提供的地面煤层气抽采钻井煤层水锁损害的微波加热解除方法，具有如下优点:1、微波加热解除法在实施过程中工序环节少，施工过程技术简单，工作强度低；2、所需设备较为成熟，技术实施难度低；3、本发明方法可以有效促进受水锁损害的含瓦斯煤层的水分蒸发，降低煤层的含水饱和度，恢复或提高煤层瓦斯的解吸与渗透能力，从而消除煤层水锁损害对瓦斯抽采造成的影响；4、微波场对煤体加热的选择性特性，能够扩展煤层基质的孔隙与裂隙，恢复或提高受水锁损害煤层的瓦斯渗透率；5、煤层水锁损害的微波加热解除法是一种非接触式方法，不需要向煤层注入新的流体介质，能够避免对煤层的二次损害。
【附图说明】
[0016]图1为本发明方法实施时的结构布置示意图；
[0017]图中:1、负压真空栗；2、水气分离器；3、负压真空栗阀门；4、波导管入口 ；5、微波发射器；6、波导管入口阀门；7、监控口阀门；8、监控口 ；9、监控设备；10、固井段；11、信号传输线；12、钻井套管；13、波导管；14、地面煤层气抽米钻井；15、传感器；16、微波螺旋天线；17、微波辐射窗口 ； 18、高强度非金属筛管。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0019]—种地面煤层气抽采钻井煤层水锁损害的微波加热解除方法首先在煤层气抽采钻井的附近地面布置微波发射器，而后由波导管将地面产生的微波导入地面瓦斯抽采钻井中；通过在受水锁损