在地下煤生成层中存在大量的甲烷气。
人们试图使用各种方法来更有效地从煤成层中回收甲烷。
最简单的方法是减压法，其中从地面钻孔进入煤生成层，通过降低压力 使甲烷从煤生成层脱吸流入钻孔，再流到地面，从而抽出甲烷。由于煤生成层 通常不是非常多孔的，并且通常甲烷不存在于煤生成层的孔隙中，而是吸附在 煤上，因而该方法效率不高。即使通过该方法可以从煤生成层中生产甲烷，甲 烷的生产也比较慢。
在某些煤生成层中，自然渗透性足以移去原位的水，提高甲烷的回收。 在这样的生成层中，在煤床成岩过程中发育的内生裂隙体系提供了水和甲烷迁 移到生产井以便移去的通道。煤生成层的这种移去水或“脱水”从该通道中移 去了水，并使甲烷能够以较快的速率流过该通道，并流到生产井。
许多煤生成层不具有广泛发育的内生裂隙体系，或具有发育不充分的内 生裂隙体系。这些煤生成层对水和气体的渗透性很低，并且产生水或气体的速 率不高。因此，水填充通道，从这样的煤生成层以相当高的速率回收甲烷是困 难或不可能的。这种低渗透性的含水煤生成层可以是被水饱和的或者不完全被 水糖和的。似乎具有较好发育的内生裂隙体系的煤生成层在地质史上可能曾经 暴露于某种扩散的氧化流体，而具有发育不充分的内生裂隙体系的煤生成层则 没有迹象表明在地质史上暴露于氧化流体。
因此，人们已经在不断致力于开发重现在地质史上发育较好的内生裂隙 体系煤生成层中各种条件的影响的方法。

根据本发明，从被至少一口井穿过的地下煤生成层回收甲烷的速率包括： 将气态氧化剂注入所述煤生成层；将所述气态氧化剂在所述煤生成层中保留选 定的时间，以促进所述煤生成层中内生裂隙体系的形成或加强，并提高所述煤 生成层的气体渗透性；以及以增加的速率从煤生成层中生产甲烷。
所述气态氧化剂可以包含臭氧、氧气及其组合。
通过以下方法提高被至少一口注射井和至少一口生产井穿过的地下煤生 成层的甲烷的生产速率和气体渗透性：
a)通过注射井将气态氧化剂注入所述煤生成层；
b)将所述气态氧化剂在所述煤生成层中保留选定的时间，以促进所述煤 生成层中内生裂隙的形成；以及
c)通过生产井以增加的速率从所述煤生成层中生产甲烷。
在由该井从煤生成层生产流体和颗粒煤从而在该井周围的煤生成层中形 成空穴之前，通过将气态氧化剂注入该井周围的煤生成层，使穿透煤缝的井的 完井变得容易。
附图说明
将通过参考优选的实施方案并借助于附图，更详细地描述本发明，其中：
图1为从地面穿过地下煤生成层的井的示意图；
图2为从地面穿过地下煤生成层的井的示意图，其中煤生成层已经断裂；
图3为从地面穿过地下煤生成层的注射井和生产井的示意图；
图4为从地面穿过地下煤生成层的注射井和生产井的示意图，其中煤生 成层已经从注射井断裂；和
图5为5点注射井和生产井的布置示意图。

在对图的描述中，相同的数字自始至终是指相同或相似的部件。
图1中，煤生成层10被井孔14从地面12穿过。井孔14包括用水泥18 固定在井孔14内的套管16。对于给井孔14加套管，应当理解的是图中所示的 优选的实施方案可以不给井加套管或给井的一部分加套管。
套管16可以伸入或通过煤生成层10，通过套管16在煤缝中打孔，由套 管16提供流体与煤生成层的连通。井孔14伸入煤生成层10，包括管道20和 填料22。放置填料22是为了防止管道20的外径和套管16的内径之间的流动。 井孔14还包括适于将气流或液流注入煤生成层10，或从煤生成层10回收气流 或液流的装置24。
在本发明的实际操作中，按箭头26所示注入气态氧化剂，气态氧化剂通 过管道20按箭头28所示进入煤生成层10。被处理的区域用圆圈30表示。将 气态氧化剂注入煤生成层10选定的时间，并且其用量应足以加强或促进煤生 成层10中传导、连续的内生裂隙体系的形成。经过选定的时间后，或在注入 选定量的气态氧化剂后，可将井关闭一段时间，可以长达或大于24小时。或 者，在注入气态氧化剂期间，氧化剂在煤生成层中已存在足够的时间。
一般来说，将井关闭直至井孔的压力返回到生成压力，然后再经过长达12 个小时。关闭期间可以使氧化剂迁移进入煤生成层10，氧化煤生成层10的成 分，以加强煤生成层10中的内生裂隙体系并提高煤生成层10的气体渗透性。 在关闭期之后，可从煤生成层10回收水、甲烷或两者，以使区域30中的煤生 成层脱水并产生甲烷。本文所用的术语“脱水”不是指从煤生成层10中完全 移去水，而是指从煤生成层10中移去足量的水，以便在煤生成层10的内生裂 隙体系中打开通道，使得可以通过该通道从煤生成层10生产甲烷。
所述气态氧化剂包含选自臭氧、氧气及其组合的氧化剂。其中，优选臭 氧。当使用臭氧时，其浓度最高可达气态氧化剂混合物的100％体积。
当使用氧气时，适宜浓度最高可达气态氧化剂混合物的约50％体积，优 选最高可达约30％体积，最好为约23％-约35％体积。含氧气态氧化剂混合物 可以为空气，但是优选为含有上述浓度的氧的富氧空气。可用上述浓度范围内 的气态氧化剂混合物形式的氧化剂。
最好如上所述使用气态氧化剂混合物形式的氧化剂，以避免井孔或煤缝 中的燃烧，以及避免在井孔等附近的煤的气化或液化。为了在避免燃烧的同时 提高生成层对气体和液体的渗透性，申请人试图对煤生成层的结构进行物理改 进以促进煤生成层中内生裂隙和内生裂隙体系的形成。可通过煤生成层中天然 产生的断裂、人工形成的断裂、其他已经存在的通道等将气态氧化剂混合物施 用于煤生成层的表面，进入煤中矿物组分的细微组织并影响煤中矿物组分的细 微组织的组成、结构和表面之间的连接，从而促进内生裂隙和内生裂隙体系的 形成并提高煤的渗透性。这种处理不会造成煤从煤生成层中移出或煤燃烧。相 反，通过形成内生裂隙和内生裂隙体系改进了煤结构，从而提高了煤生成层的 渗透性来实现这些目的，而不会将煤从生成层移出，也不会造成煤的气化或其 他物理破坏。
在图1所示的实施方案中，使用单井注入气态氧化剂以通过化学方法加 强或促进在区30中内生裂隙体系的形成并提高该区域内的气体和液体的渗透 性，从而使从煤生成层10的甲烷生产速率增加。本文所用的术语“增加”是 指相对于未经处理的煤生成层的变化。
在图2中显示了类似的实施方案，不同之处在于煤生成层10被裂口32 断裂。井的操作基本上与图1所示的相同，不同之处在于煤生成层10被预先 断裂，或者在至少部分断裂操作中用可包括氧化剂气溶体的流体断裂。例如， 如果煤生成层10足够不渗透，最好采用常规断裂方法作为最初的促进方法， 然后使用气态氧化剂。气体氧化剂加强了内生裂隙的渗透性，并通过断裂提高 了接触区域的渗透性。在这种情况下，可如上所述将井关闭并且从上述气体氧 化剂中选择气体氧化剂。断裂通常在注入气态氧化剂之前在煤生成层10中形 成。应当理解的是气态氧化剂也可以从断裂区域的上方、下方或断裂区域中注 入煤生成层。
在图3中，注射井34和生产井36从地面12穿过煤生成层10。根据具体 的煤生成层的特性等，注射井34与生产井36隔开一定距离。根据本发明，通 过注射井34将上述气态氧化剂如箭头26和箭头28所示注入煤生成层10，以 处理区域30，该区域可以从注射井34以通常为圆周的方向伸出，但通常优选 伸向附近的一口或多口生产井。
生产井36用来从煤生成层10抽出水、甲烷或以上两种。通过生产井36 的流体的生产引起气态氧化剂向生产井36的迁移。最好继续注入气态氧化剂 直到渗透性的增加或者生产的流体体积的增加达到所需。渗透性的增加或从生 产井36生产的流体的体积的增加表示在煤生成层10中内生裂隙的形成或加 强，导致了渗透性的增加使得额外量的流体如箭头38所示通过生产井36和管 线40从煤生成层10释放出来。箭头38从两个方向指向生产井36，应理解为 流体将继续以较低的速率从煤生成层10的未处理部分回收。
图4所示的实施方案类似于图3，不同之处在于煤生成层10被裂口32断 裂。图2所示的实施方案中的裂口32基本上可以是任何程度。与此相反，在 图4所示的实施方案中，裂口32最好延伸不超过生产井36的一半。显然，如 果裂口32完全延伸到生产井36中，则难以在注射井34和生产井36之间使用 任何种类的流体或气体驱动。气态氧化剂对裂口32的使用上文已经讨论过。
在图5中，表示了5点井排布。这种井排布在本发明的实践中是有用的， 并且可在很大的区域内重复排布。这样的排布为本领域技术人员所公知，这里 仅作简要说明。在图5所示的排布中，通过注射井34将气态氧化剂注入以处 理区域30，加强流体和甲烷从生产井36的回收。当内生裂隙或渗透性达到所 需的提高程度时(这点可以通过流体以增加的速率从生产井36生产或者在选定 的时间内流体的生产看出)，可停止注入气态氧化剂，将注射井34转变为生产 井。然后通过原来的生产井和转变的注射井对该区域进行生产。加强了内生裂 隙的区域将提高甲烷生产速率和最终甲烷回收。
在许多例子中，通过煤缝的“空化”以在井周围产生空穴对煤生成层中 的井进行完井。这种完井技术公开于发明名称为“从固体含碳地下生成层中增 加甲烷回收的方法(Method For Enhancing The Recovery of Methane From A Solid Carbonaceous Subterranean Formation)”的美国专利5,417,286(1995年5月23日 授权与Ian D.Palmer和Dan Yee)和发明名称为“山朱安盆地煤层气井中的空化 完井(Openhole Cavity Completions in Coalbed Methane Wells in the San Juan Basin)”的SPE 24906(1992年10月4-7日由I.D.Palmer、M.J.Mavor、J.P.Seidle、 J.L.Spitler和R.F.Volz提交。美国专利U.S.5,417,286通过整体引用结合到本 文中。在一些例子中，当从煤生成层中生产流体后，被井穿过的煤生成层可能 不易空化。在这种情况下，在这种井周围的煤生成层中注入气态氧化剂以发育 内生裂隙，可用于弱化煤生成层使空化引发变得容易。
本发明的方法也可以用作气体注射处理的预处理，以加强从煤生成层10 的甲烷回收。单独或与其他气体一起使用二氧化碳来提高从煤生成层生产甲烷 的方法是公知的。类似地，本领域技术人员公如使用惰性气体(例如氮气、氩气 等)通过增加生成层中的压力，从而随着甲烷在煤缝大气中的分压降低来从煤生 成层中移出附加量的甲烷的方法。这类方法的使用要求生成层对进入或通过生 成层的气流是可渗透的，以便回收甲烷。本发明的方法加强了煤生成层的渗透 性，并且可以在用气体吹扫或气体解吸处理之前使用，以增加甲烷的回收。
因此，在参考本发明的某些优选的实施方案描述了本发明之后，应当指 出所述实施方案是示例性的，而非实质上的限定，在本发明的范围内，可进行 变化和改进。这样的变化和改进在本领域技术人员阅读了上述优选实施方案的 描述之后变得显而易见。