Спосіб інтенсифікації дегазації та видобутку метану з навантажених вугільних пластів

Спосіб інтенсифікації дегазації і видобутку метану з навантажених вугільних пластів, який включає проведення гірничої виробки, буріння з неї технологічних свердловин, що перетинають вугільний пласт, їх обсадку і герметизацію, замір пластового тиску газу, заповнення загерметизованих свердловин газом, що виділяється із пласта при його пластовому тиску, нагнітання в свердловини робочого агента під тиском, рівним пластовому тиску газу, збільшення тиску робочого агента до заданого максимального, випуск робочого аген U 2 (19) 1 3 11709 4 руйнування, газ іде зі свердловини у виробку, задо блокування метану у вугільному пласті в стадії газовуючи її до небезпечних концентрацій метану. ініціювання його руйнування при нагнітанні і скиТиск газу з кожним наступним циклом впливу паданні максимального заданого тиску, тому що вудає і неможливо досягти в таких умовах необхідної гілля руйнується газом і частка поверхні, до якої зони дегазації і розвантаження. прикладений тиск газу, у цьому випадку максимаНайбільш близьким до корисної моделі по тельна. Наявність робочого агента в пристіночному хнічній сутності і результату, що досягається (прошарі свердлвини різко зменшує площу прикладентотип) є спосіб розкриття викидонебезпечного вуня газу до поверхні пір і тріщин. Чим більше глигільного пласта, який включає буріння свердловин бина проникнення робочого агента у вугільний на вугільний пласт, їх обсадку і герметизацію, запласт, тим більше заповнення пір і тріщин рідимір пластового тиску газу, заповнення загерметиною. У таких умовах можливість руйнування вугілзованих свердловин газом, що виділяється із плаля газом за допомогою пошарового відриву мініста при його пластовому тиску, нагнітання через мальна [3]. свердловини робочого агента під тиском, рівним Процес пошарового руйнування, що самопідтпластовому тиску газу, збільшення тиску робочого римується, газонасиченого вугілля виникає при агента до заданого максимального, випуск робочошвидкості зміни напружень на контурі свердловиго агента по досягненні ним максимальної величини, що складає величину не менш 1,5МПа/хв [4]. ни разом зі зруйнованим вугіллям протягом часу Швидкість зміни тиску газу в газонаповненій часне перевищуючого часу фільтрації робочого агентині свердловин при скиданні тиску робочого агента з газонасиченого шару вугільного пласта, пота складає величину значно більшу, ніж це необвторення циклів нагнітання і скидання до припихідно для виникнення і стійкого протікання нення виходу зруйнованого вугілля [3]. пошарового руйнування газонасиченого вугілля і Недоліком цього способу є блокування метану перевершує на кілька порядків швидкість зворотробочим агентом в активній пристіночній зоні техної фільтрації газу з масиву. До початку процесу нологічних свердловин. ініціювання газовиділення з вугілля тиск газу в В основу корисної моделі поставлена задача масиві і газонаповненій частині свердловин прибудосконалення способу дегазації і видобутку мелизно однакове. При швидкому скиданні тиску ротану за рахунок інтенсифікації виділення метану з бочого агента (зі швидкістю більшою 1,5МПа/хв) навантаженого вугільного пласта шляхом керовазмінюється обсяг газонаповненої частини свердного процесу руйнування вугілля, що виключає ловини і виникає великий градієнт тиску газу в блокування метану робочим агентом у стадії ініціпристіночній зоні свердловини, при цьому розтяювання руйнування. гуючі напруження, що виникають у масиві вугілля і Поставлена задача досягається тим, що в пристіночній зоні свердловини перевершують меспособі інтенсифікації дегазації і видобутку метану жу міцності вугілля на розтягування, що приводить з навантажених вугільних пластів, який включає до пошарового руйнування вугілля. буріння технологічних свердловин, що перетинаЦиклічне короткочасове заповнення всієї свеють вугільний пласт, їх обсадку і герметизацію, рдловини (порожнини руйнування) робочим агензамір пластового тиску газу, заповнення свердлотом забезпечує вимивання зруйнованого вугілля з вин газом, що виділяється із пласта при його пласпорожнини руйнування без блокування метану в товому тиску, нагнітання в свердловини робочого тріщинах і порах робочим агентом у стадії видаагента під тиском, рівним пластовому тиску газу, лення зруйнованого вугілля, а випуск зруйнованозбільшення тиску робочого агента до заданого го вугілля в накопичувальну місткість (пульпопмаксимального, випуск робочого агента по досягриймач) сприяє триваломузбереженню гірничої ненні ним максимально заданої величини разом зі виробки, особливо, при її розміщенні в породах зруйнованим вугіллям, повторення циклів нагнісхильних до здимання. тання і скидання до припинення виходу зруйноваСкидання газу з порожнини руйнування в деного вугілля, відповідно до корисної моделі, техгазаційну мережу виключає влучення газу у виробнологічні свердловини перед нагнітанням у них ки, а отже не допускається їхнє загазовування робочого агента підключають до дегазаційної ме(змішування метану з вентиляційним потоком). режі і пульпоприймача, а нагнітання в свердловиУ кожнім циклі руйнування і дегазації вугільна ни робочого агента до заданого максимального пульпа випускається в пульпоприймач, а газ, що тиску проводять без проникнення його в дегазовавиділяється із зруйнованого вугілля, не подається ний вугільний пласт, причому тиск газу в газонапов дегазаційну мережу а використовується для повненій частині свердловин змінюють шляхом циквторного ініціювання в наступних циклах руйнулічного нагнітання і скидання тиску робочого вання. Повний випуск газу в дегазаційну мережу з агента до початку виникнення процесу пошарового параметрами близькими до пластових, здійснюруйнування вугілля, що самопідтримується, при ється після випуску необхідного обсягу зруйновацьому випуск зруйнованого вугілля після кожного ного вугілля, що складає приблизно від 4 до 20% циклу руйнування здійснюють у пульпоприймач від обсягу дегазованого вугілля [2]. шляхом короткочасового заповнення порожнин Таким чином спосіб, що пропонується, дозворуйнування робочим агентом і його випуском, а лить ефективно дегазовувати газонасичені вугільні газ, що після кожного циклу руйнування і випуску пласти і добувати з них метан у промислових обзруйнованого вугілля накопичувався в порожнині сягах. руйнування, направляють у дегазаційну мережу. Корисна модель пояснюється кресленням, де Нагнітання у свердловини робочого агента без на Фіг.1, 2 показана принципова схема способу проникнення його у вугільний пласт не приводить інтенсифікації дегазації і видобутку метану з нава 5 11709 6 нтажених вугільних пластів на етапі нагнітання скидання робочого агента 7 з свердловин 3 протяробочого агента (Фіг.1) і етапі випуску робочого гом 0,1-0,01с, а кількість робочого агента 7 за одне агента (Фіг.2) з технологічної свердловини, на Фіг.3 скидання складало до 40-50л. Цикли нагнітання і - схема розташування технологічного устаткування скидання робочого агента 7 проводять до виникдля виробництва дегазаційних робіт. нення руйнування вугілля, що самопідтримується, Спосіб включає гірничу виробку 1, вугільний і витягу необхідної кількості вугілля з вугільного пласт 2, технологічну свердловину 3, обсадку і пласта 2. При цьому обсяг витягу вугілля складає герметизацію 4, керовану засувку 5, газ 6, виділе4-20% (при розкритті газоносного пласта) від обсяний з вугільного пласта, робочий агент 7, контрогу дегазованої зони (вугілля). При такому обсязі льно-вимірювальну апаратуру 8 (манометри і вивитягу вугілля забезпечується необхідна і достаттратоміри), установку для створення і скидання ня величина пористості, при якій спостерігається надлишкового тиску 9, накопичувальну ємність витікання газу з свердловин під тиском близьким (пульпоприймач) 10 і дегазаційну мережу 11. до пластового, при цьому порушення основних Спосіб здійснюється таким чином. геометричних параметрів вугільного пласту не З гірничої виробки 1 бурять спочатку контровідбувається, тому що у вугільному пласті не утвольні шпури і вимірюють початкову швидкість газорюються порожнини. Газонасичену пульпу після виділення та величину пластового тиску газу Р0. кожного циклу скидання разом з робочим агентом Потім бурять кілька технологічних свердловин 3 7 випускають порціонно в накопичувальну ємність довжиною 6-10м діаметром 100-300мм, що пере10 (пульпоприймач), а добутий газ, після вилучентинають газоносний вугільний пласт 2. Свердлоня 4-20% вугілля зі свердловини, направляють у вини 3 обсаджують і герметизують 4, обладнують дегазаційну мережу 11. Скидання тиску робочого засувками 5, арматурою високого тиску і підклюагента 7 відбувається за рахунок накопиченої пручають вимірювальну апаратуру 8 (манометри і жної енергії стиснутого газу 6. витратоміри). Технологічні свердловини 3 підклюСпосіб, що пропонується, дозволить забезпечають до пульпоприймача 10 і дегазаційної мережі чити витяг метану з вугільних пластів з парамет11. Закривають засувки 5 і наповнюють свердлорами близькими до пластового і розробити для вини 3 газом 6, що виділяється з вугільного пласта вугільних шахт технологію його видобутку. Пере3, до величини пластового тиску газу Р0 (до стабівагу цей спосіб може мати при дегазації і видобутлізації тиску газу). Потім при закритій засувці 5 ку метану із пластів крутого падіння, тому що в подають у свердловини 3 робочий агент 7 під тисцьому випадку технологічні свердловини будуть ком, рівним 1,2-1,5Р0, який не перевищує тиск гідсприятливо орієнтовані стосовно дегазованого ророзриву вугільного пласта, яким стискають мепласта, а підготовчі виробки можуть використовутан, не допускаючи проникнення робочого агента 7 ватися для проведення дегазаційних робіт. у вугільний пласт 3. Контролюють рівень заповДжерела інформації: нення свердловин робочим агентом 7 за показни1. А.С. СРСР, №1466352, кл. Е21F5/00,1986. ками витратоміра 8, установленого на вході в све2. А.С. СРСР, №1151687, кл. Е21F5/00,1985. рдловину 3. При досягненні робочим агентом 7 і 3. К.К. Софійський, А.П. Калфакчиян, Е.А. Вогазом 6 необхідного тиску проводять випуск роборобйов. Нетрадиційні способи запобігання викидів чого агента 7 протягом 0,1-0,05с зі свердловини 3, і видобутку вугілля. -М.: Надра, 1994р. що приводить до падіння тиску в свердловині. Ци4. Зорин А.Н., Халимендик Ю.М., Колесников кли створення та скидання тиску в свердловині В.Г. Механіка руйнування гірського масиву і викоповторюють. Установка 9 для створення і скиданристання його енергії при видобутку корисних коня тиску робочого агента, що використовувалася палин -М.: ТОВ «Недра-Бизнесцентр», 2001. -413 для інтенсифікації дегазації вугільного пласта 3 с.:іл.-ISBN 5-8365-0062-2. при його розкритті і дегазації забезпечувала час 7 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 11709 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601