Способ добычи метана из угленосной толщи

КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ этом к обработке последующего пласта свиты приступают после вывода обработанного пласта на режим стабильного водогазоистечения, а параметры обработки определяют по предлагаемым формулам при гидроразрыве прискважинной зоны объем закачки рабочей жидкости 2 ржКпзэ , м 3 объем закачки твердого наполнителя закрепления прискважинной зоны давление нагнетания Рн 0.03 Нр, МПа при гидрорасчленении пласта объем закачки рабочей жидкостиржК (э - з)2 э, м 3 давление нагнетания Рн 0,025 , МПа 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после вывода всех угольных пластов свиты на режим стабильного водогазоистечения осуществляют вскрытие газоносных вмещающих пород для извлечения метана из породной толщи. Технический результат изобретения - повышение полноты извлечения угольного метана из угленосной толщи.(72) Низаметдинов Фарит Камалович Дрижд Николай Александрович Ожигин Сергей Георгиевич Шарипов Ниль Халяфович Хасен Болат Печатович Ли Клим Давыдович Демин Владимир Федорович(73) Республиканское государственное казенное предприятие Карагандинский государственный технический университет Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ ДОБЫЧИ МЕТАНА ИЗ УГЛЕНОСНОЙ ТОЛЩИ(57) Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для извлечения метана из угленосной толщи и вмещающих пород. Задача изобретения - повышение эффективности извлечения метана из угленосной толщи. 1. Способ добычи метана из угленосной толщи,включающий бурение скважин с поверхности на свиту угольных пластов, обработку каждого пласта свиты рабочей жидкостью, откачку жидкости и извлечение газа на поверхность, отличающийся тем,что обработку пласта начинают гидроразрывом прискважинной зоны, которую затем промывают и укрепляют твердым наполнителем, и продолжают обработку пласта в режиме гидрорасчленения, при 22524 Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для извлечения метана из угленосной толщи и вмещающих пород. Известен способ профилактической обработки пласта, включающий бурение скважин, их герметизацию и гидрообработку пласта, при котором с целью интенсификации газовыделения из угля, обработку пласта ведут чередованием режимов- вначале гидроразрыва до падения в скважине давления, затем в гидроэмульсионном режиме с частотой, близкой к частоте собственных колебаний жидкости в скважине и трещинах, до снижения приемистости пласта А.с. 939784, СССР, Е 217/00, Бюл.1980. Недостатками данного способа являются высокая трудоемкость работ по гидроразрыву пласта через подземные скважины, неустойчивые по концентрации дебиты метана из-за возможных подсосов воздуха. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является способ дегазации угольных пластов, включающий бурение скважин с поверхности на пласт, попеременные нагнетания в него 0,5-10-ного раствора соляной кислоты и нейтрализатора с темпом,превышающим естественную приемистость пласта, выдержку жидкости в пласте, ее откачку и отсос газа из пласта А.с. 248601, СССР, Е 217/00, Бюл.24, 1969. К недостатку этого способа относится недостаточная эффективность извлечения метана вследствие заиливания прискважинной зоны пласта при откачке рабочей жидкой и смыкания трещин расчленения под действием горного давления. Задача изобретения - повышение эффективности извлечения метана из угленосной толщи. Технический результат изобретения - повышение полноты извлечения угольного метана из угленосной толщи. Это достигается тем, что в способе добычи метана из угленосной толщи, включающем бурение скважин с поверхности на свиту угольных пластов,обработку каждого пласта свиты рабочей жидкостью, откачку жидкости и извлечение газа на поверхность обработку каждого пласта свиты,начинают гидроразрывом прискважинной зоны,которую затем промывают и укрепляют твердым наполнителем, и продолжают обработку пласта в режиме гидрорасчленения, при этом к обработке последующего пласта свиты приступают после вывода обработанного пласта на режим стабильного водогазоистечения,а параметры обработки определяют по предлагаемым формулам при гидроразрыве прискважинной зоны пласта объем закачки рабочей жидкости 2 ржКпзэ , м 3 объем закачки твердого наполнителя закрепления прискважинной зоны 2 2 п. з 3 3(3) при гидрорасчленении пласта объем закачки рабочей жидкости ржК(э - з)2 э, м 3(4) давление нагнетания Р 0,025 Н, МПа,(5) где К - коэффициент, учитывающий степень заполнения трещин гидроразрыва твердым наполнителем, К 0,4-0,8 К 0,4 - при максимальном заполнении трещин,К 0,8 - при отсутствии или минимальном заполнении трещин з - радиус прискважинной зоны пласта, м- мощность пласта, м пэ - эффективная пористость пласта, долях единицы- зияние трещины гидроразрыва, м бл - размер блока угля в прискважинной зоне, м Кр - коэффициент разрыхления твердого наполнителя Н - глубина залегания пласта, м р - предел прочности угля на растяжение, МПа э - эффективный радиус гидравлического воздействия, м. К обработке последующего пласта свиты приступают после вывода обработанного пласта на режим стабильного водогазоистечения. При этом параметры обработки пластов определяют по предлагаемым формулам. Так, объем закачки рабочей жидкости определяют из условия заполнения порового объема пласта, при этом в формулу вводится коэффициент,учитывающий степень заполнения трещин твердым наполнителем. Объем закачки твердого наполнителя определяют исходя из объема трещин в прискважинной зоне пласта и коэффициента разрыхления самого наполнителя. Объем трещин, прилегающих к блоку угля бл тр здесь- плотность угля, т/м 3 Общий объем трещин в прискважинной зоне 22524 Объем закачки твердого наполнителя с учетом его разрыхления 2 2 пз 3 бл Для определения давления нагнетания предлагаются эмпирические формулы, полученные на основе большого объема работ по гидровоздействию на угольные пласты. Фактически,они являются уточнением формул, предложенных Н.В. Ножкиным Ножкин Н.В. Заблаговременная дегазация угольных месторождений.М. Недра,1979. Известны технические решения (аналог), в которых обработку пласта ведут чередованием режимов - гидроразрыва и гидроимпульсного, что способствует интенсификации газовыделения из угля. Однако при этом не обеспечивается сохранение трещин гидроразрыва в раскрытом виде,не достигаются устойчивые дебиты метана. В предложенном решении производят гидроразрыв только прискважинной зоны пласта,обеспечивающей газогидравлическую связь между обработанным участком и скважиной. Промывка этой зоны водой и укрепление трещин разрыва твердым наполнителем дают возможность сохранить трещины в раскрытом виде и уменьшить их заиливание, что, в конечном счете, повышает проницаемость прискважинной зоны, а тем самым и эффективность извлечения метана из угольного пласта. Кроме того, предлагаемый порядок обработки пластов в свите повышает по сравнению с традиционной технологией гидрорасчленения свиты угольных пластов суммарную эффективность извлечения метана из всех пластов. В известной технологии пласты свиты подвергают гидрорасчленению в восходящем порядке. При этом после обработки нижележащего пласта практически сразу (через 0,5-1 мес.) приступают к обработке последующего пласта, для чего скважину открывают и стравливают давление (величиной 6-10 МПа) на обработанном пласте. Такой резкий сброс давления способствует разрушению прискважинной зоны пласта и ухудшению фильтрационных ее характеристик. После обработки последнего пласта свиты и выдержки рабочей жидкости начинают освоение скважин сначала в режиме самоизлива и самоистечения, затем при помощи глубинного насоса с приводом от станка-качалки. С этой целью скважины открывают, промывают до зумпфа. Данный порядок обработки пластов в свите и их освоения создает неудовлетворительные условия эксплуатации глубинных насосов, так как в этот период продолжаются выбросы угля и газа в скважину, и происходит зашламование насоса и частый выход его из строя. Это в свою очередь не дает возможность извлечь необходимое количество рабочей жидкости для повышения фазовой проницаемости пласта для газа, а тем самым и эффективности извлечения метана. В предлагаемом решении каждый пласт после обработки выводится на режим стабильного водогазоистечения, при котором не происходит выбросов угля и газа из пластов в скважину, причем освоение скважины начинают после падения величины давления на устье скважины до пластового давления с последующим плавным сбросом его до нуля. Сущность заявленного решения поясняется чертежом, где на фигуре 1 дано расположение скважин на шахтном поле, на фигуре 2 вертикальный разрез по скважине. Здесь 1 вертикальная скважина с поверхности, 2 газопровод, , ,- угольные пласты свиты, 3 дожимной компрессор, 4 -потребитель газа, 5 обсадные трубы, 6 - цементное колесо, 7 - полостьщель, 8 - глубинный насос. Пример. Способ реализуется следующим образом. С поверхности бурят вертикальные скважины 1 (фиг. 1) на свиту угольных пластов , , (фиг. 2). Каждую скважину обсаживают металлическими трубами 5,а затрубное пространство 6 цементируют. Затем производят вскрытие угольных пластов при помощи гидропескоструйного перфоратора, при этом прорезают трубу, цементное кольцо и в пласте образуют щели-полости 7. Затем производят обработку пластов свиты, которую начинают гидроразрывом прискважинной зоны. Параметры ее определяют по формулам Объем закачки рабочей жидкости 2 ржКпзэ , м 3 К - коэффициент, учитывающий степень заполнения трещин гидроразрыва, К 0,4 пз - радиус прискважинной зоны пласта, пз 30 м- мощность пласта,6 м пэ - эффективная пористость, пэ - 0,02 рж 0,43,1490060,02135.2 м 3 Объем закачки твердого наполнителя, например,кварцевого песка 2 2 пз 3 3- зияние трещин гидроразрыва,410-3 м бл - размер блока угля в прискважинной зоне, бл 10 м Кр - коэффициент разрыхления песка, Кр 1,2 Давление нагнетания Рн 0.03 Нр,Н - глубина залегания пласта, Н 500 м р - предел прочности угля на растяжение, р 3,5 МПа Рн 0,035003,5 18,5 МПа Далее производят гидрорасчленение остальной части пласта. Параметры обработки определяют по формулам ржК ( эпз ) 2 э ,где э - эффективный радиус гидравлического воздействия, э 120 м при гидроразрыве прискважинной зоны объем закачки рабочей жидкости После обработки пласта скважину держат закрытой до момента падения давления на устье до величины пластового давления, затем плавно стравливают его до нуля и приступают к освоению скважин сначала в режиме самоизлива и самоистечения, затем при помощи станка-качалки. После ввода пласта на режим стабильного водо- и газоистечения, обработанный пласта изолируют пакером или песчаной пробкой и приступают к обработке последующего пласта. Таким же образом обрабатывают все пласты свиты. Затем осуществляют вскрытие газоносных вмещающих пород для извлечения метана из породной толщи,после чего приступают к промышленной эксплуатации скважин. Скважины подключают к газопроводу 2 и при помощи дожимного компрессора 3 к потребителю газа 4. Использование предлагаемого технического решения, по сравнению с известным, обеспечивает повышение суммарной эффективности извлечения метана из угленосной толщи. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ добычи метана из угленосной толщи,включающий бурение скважин с поверхности на свиту угольных пластов, обработку каждого пласта свиты рабочей жидкостью, откачку жидкости и извлечение газа на поверхность, отличающийся тем, что обработку пласта начинают гидроразрывом прискважинной зоны, которую затем промывают и укрепляют твердым наполнителем, и продолжают обработку пласта в режиме гидрорасчленения, при этом к обработке последующего пласта свиты приступают после вывода обработанного пласта на режим стабильного водогазоистечения, а параметры обработки определяют по предлагаемым формулам объем закачки твердого наполнителя закрепления прискважинной зоны давление нагнетания Рн 0.03 Нр, МПа при гидрорасчленении пласта объем закачки рабочей жидкостиржК (э - з)2 э, м 3 давление нагнетания Р н 0,025 Н , МПа,где К - коэффициент, учитывающий степень заполнения трещин гидроразрыва твердым наполнителем, К 0,4-0,8 К 0,4 - при максимальном заполнении трещин,К 0,8 - при отсутствии или минимальном заполнении трещин пз - радиус прискважинной зоны пласта, м- мощность пласта, м пэ - эффективная пористость пласта, долях единицы- зияние трещины гидроразрыва, м бл - размер блока угля в прискважинной зоне, м Кр - коэффициент разрыхления твердого наполнителя Н- глубина залегания пласта, м р - предел прочности угля на растяжение, МПа э - эффективный радиус гидравлического воздействия, м. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после вывода всех угольных пластов свиты на режим стабильного водогазоистечения осуществляют вскрытие газоносных вмещающих пород для извлечения метана из породной толщи.