Спосіб обробки газонасичених пластів

1. Спосіб обробки газонасичених пластів, що включає буріння свердловин, формування зони гідратонасичених порід в пласті шляхом подачі водокристалогідратної емульсії в ударнопульсуючому режимі, який відрізняється тим, що заздалегідь задають питомий електроопір і швидкість розповсюдження пружних хвиль в газонасиченому пласті, а також мінімально допустимі їх значення, контролюють поточні значення цих па C2 2 (19) 1 3 85468 чею у вугільний пласт, охолодженою до температури гідратоутворення, водокристалогідратної емульсії в ударно-пульсуючому режимі. При цьому водокристалогідратну емульсію формують введенням в охолоджену воду органічного розчинника і ініціюючих утворень [а.с. №1559204 кл. Е21F5/00, 1988]. Недоліком способу є те, що після утворення у вугільному пласті стійких гідратів тут формується зона гідратонасичених порід, що існує залежно від початкових температур і тиску в природних умовах достатньо тривалий час (до 28 годин). У зв'язку з тим, що для гідратів природних газів характерний ефект Бріджмена - вибухоподібне їх руйнування при зрушених де формаціях, таке тривале їх існування в пластах може привести із-за переміщень в масиві до деструкції гідратів і зрештою до викиду газу і вугілля. Окрім цього, низька газопроникність гідратів [див. наприклад Макогон Ю.Ф. Газові гідрати, попередження їх утворення і використання. М. Недра, 1985 з.8-12, 41-44, 208] формуватиме газонепроникну зону у вугільному пласті, що екранує мігруючий в масиві газ і в процесі руйнування гідратів, провокує суфлярні явища. Істотною особливістю гідратів є збільшення їх об'єму на 26-32% в порівнянні з об'ємом води, з яких вони утворюються [див. наприклад Макогон Ю.Ф. Газові гідрати, попередження їх утворення і використання М. Надра, 1985 з.8-12, 41-44, 208]. У замкнутому просторі масиву це приводитиме до зміцнення гідратонасичених пластів в порівнянні з пластами, що містять газ в газоподібному стані і виникненню в масиві додаткової напруги, що може викликати гірничий удар. У основу винаходу поставлено завдання удосконалення способу обробки газонасичених пластів, в якому шляхом введення нових технологічних операцій і параметрів досягається можливість формування зони знеміцнювання і замкнутої циркуляційної - дегазаційної системи, в т.ч. у вугільних пластах шляхом керованого, послідовного процесу утворення і руйнування гідратів в газонасичених пластах, що приводить за рахунок цього до збільшення об'єму газу, що здобувається, при запобіганні газодинамічним явищам. Завдання вирішується тим, що у відомому способі обробки газонасичених пластів, що включає буріння свердловин, формування зони гідратонасичених порід в пласті шляхом подачі водокристалогідратної емульсії в ударно-пульсуючому режимі, на відміну від цього способу заздалегідь задають питомий електроопір і швидкості розповсюдження пружних хвиль в газонасиченому пласті, а також мінімально допустимі їх значення, контролюють поточні значення цих параметрів в процесі формування зони гідратонасичених порід, а досягнувши заданих значень, подачу водокристалогідратної емульсії припиняють і проводять руйнування гідратів подачею через свердловини складу, що інгібірує, до встановлення мінімально допустимих значень електроопору і швидкостей розповсюдження пружних хвиль, після чого гази через свердловини відкачують і каптують. При цьому відбуватиметься зняття виниклих в масиві навантажень і утворення зони знеміцню 4 вання порід в призабійних частинах свердловин, що збиває між собою ці частини. Відрізняється винахід також тим, що до складу гідратів, що утворюються, входитимуть не тільки вільні і адсорбовані в порах гази, але і гази, що дегазуються під дією гідратоутворення безпосередньо з вуглистої речовини. Другою відмітною ознакою є те, що обробці піддають пласти бурого вугілля, торф'яників, бітумінозних сланців, зруйнованих і окислених нафтоносних порід. Третьою відмітною ознакою є те, що обробці піддають пласти органонасичених донних осадків мулів, глин, суглинків. Четвертою відмітною ознакою є те, що обробці піддають пласти опадів з відстійників каналізаційних стоків, відходів міських звалищ, целюлознопаперової, деревообробної, лакофарбової і харчової промисловості, сільського господарства і тваринництва. На Фіг. приведена схема умовного моделювання процесу обробки газонасичених пластів, що пояснює дію способу, де 1 - судина, 2 - датчики електрометричні і акустичні, 3 - свердловини (ежектора), 4 - хроматограф, 5 - манометр, 6 - термометр, 7 - резервуар, 8 - конденсор. Для обробки газонасичених пластів породи, з яких вони складені, подають в судину (1) у формі пульпи, датчиками (2) проводять виміри електроопору і швидкісті розповсюдження пружних хвиль в породі з резервуару (7) подають в судину водокристалогідратну емульсію, формуючи її шляхом охолоджування, змішуванням води і органічного розчинника з додаванням стабілізатора у вигляді ПАР і газу метану, через ежектора (свердловини) (3). Температуру і тиск гідратоутворення контролюють термометром (6) і манометром (5). За показниками електрометричних і акустичних датчиків по різкому стрибку електроопору і швидкостей розповсюдження пружних хвиль в 1,43,0 рази визначають кінець процес гідратоутворення. Процес утворення гідратів в судині (замкнутому масиві) відбувається лавинно зважаючи на стрибкоподібне зростання тиску із-за збільшення в об'ємі на 26-32% гідратів газів в порівнянні з водою, з якої вони утворюються. Далі проводиться закачування суміші, що інгібірує, на базі метанолу або етиленгліколю і т.п. і поступове скидання тиску в судині. Процес деструкції гідратів контролюється показниками датчиків (2) електрометричних і акустичних. Остаточному руйнуванню гідратів відповідає пониження значень електроопору і швидкостей розповсюдження пружних хвиль в п ульпі в судині до мінімальних. В процесі руйнування гідратів газ скидається в конденсор (8), контроль за складом газу здійснюється за свідченнями хроматографа. У конденсорі відбувається розділення газу, що виділяється, на газову і газоконденсатну фракції, оскільки в процесі гідратоутворення з газонасичених пластів походить дегазація вуглеводнів від метану до ізобутан у включно. Після встановлення в судині нормальних термобаричних умов, проводиться звільнення судини від переробленої породи. 5 85468 Реалізація способу пояснюється на прикладі обробки газонасичених вугільних пластів. У газонасичений пласт проводиться буріння свердловини. У білясвердловинному просторі вимірюються значення електроопору і швидкостей розповсюдження пружних хвиль. Швидкісні і електрометрічні параметри менше 1450м/с і 8Ом.м свідчать про відсутність гідратонасичених порід в пласті. Через свердловини проводиться нагнітання у вугільний пласт в ударно-пульсуючому режимі водокристалогідратної емульсії, охолодженої до температури гідратоутворення. Тиск для рівноважної кривої гідратоутворення вибирається для вугілля на 5% вище, ніж для кривій переходу газ - гідрат у разі вільної поверхні газ-вода. Водокристалогідратну емульсію формують введенням в охолоджену воду органічного розчинника і ініціюючих утворень. Для підвищення стійкості емульсії у воду додають стабілізатор, наприклад, ПАР. Як органічний розчинник можуть бути використані вуглеводні (наприклад, бензол) або хлорпохідні вуглеводні (наприклад, чотирьоххлористий вуглець). Як утворення, що ініціюють, можуть виступати гідрати вугле воднів (наприклад, метан), пентаборатів або тетрагідрофуран і т.п. речовини. В процесі гідратоутворення в пласті відбувається скріплення у фазі гідрата як вільного, так і адсорбованого метану. Окрім цього відбуватиметься дегазація власної вуглистої речовини. У міру переходу газу в стан гідрата концентрація метану знижуватиметься, досягнувши мінімальних значень при повному переведенні газу в гідрат. Контроль цього процесу здійснюється за свідченнями датчиків електрометрій і акустичних. Після стрибкоподібного збільшення значень електро Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 6 опору і швидкостей розповсюдження пружних хвиль в 1,4-3,0 разу, що свідчить про закінчення процесу гідратоутворення в пласті нагнітання емульсії припиняють. Ще одним параметром, що свідчить про закінчення цього процесу може служити, наприклад, підвищення частоти акустичного сигналу, що проходить через пласт, на 20-50%. Далі для руйнування гідратів в пласти через свердловини подають інгібуючу суміш, що має температуру ви ще за температуру гідратоутворення. У шахтних умовах при бурінні свердловин з вироблень найбільш оптимальним є використання водних розчинів солей NaCl і СаСl2 з концентраціями не менше 2%. У разі буріння свердловин з поверхні в незайманий масив можливе використання інгібуючих сумішей на основі метанолу, етіленгликолю і ін. Після зменшення електричного опору і швидкості розповсюдження пружних хвиль в пласті до мінімальних значень і підвищення концентрації метану до 40-50% подачу суміші, що інгібує, припиняють. В процесі руйнування гідратів природних газів в пласті, в результаті зняття локальної напруги в ньому, в присвердловинномупросторі формуються зони знеміцнювання, що приводять до утворення єдиної циркуляційно-дегазаційної системи. Все це приводить до того, що в свердловини починає поступати не тільки газ, що утворюється в результаті деструкції гідратів, але і вільний газ з масиву. Метан з цих свердловин відкачується, каптується і надалі, після подачі по трубах на поверхню може бути використаний як паливо або в котельних, або газових турбінах. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601