Спосіб каптажу метану вуглегазових родовищ

Спосіб каптажу метану з газовугільних родовищ, що включає завчасне буріння свердловини 3 37303 вини шляхом підвищення тиску в герметизованої порожнині свердловини нагнітанням рідини, при цьому руйнують частину масиву, стимулюючи інтенсивну газовіддачу з нього. У якості наповнювача використовують пісок або керамічні частинки, що частково заповнюють порожнини тріщин і що фіксують їх в розкритому стані. Після цього відкачують з свердловини воду і ведуть каптаж метану. Найбільш близький аналог не забезпечує достатню інтенсивність відбору газу з свердловини, що пояснюється малим об'ємом руйнування масиву при силовій дії, що визначає низьку тривалість дії свердловин оскільки метан швидко вичерпується у зруйнованому об'ємі, це відповідно вимагає буріння додаткових свердловин і веде до істотного дорожчання одержуваного газу при реалізації способу. Крім того, реалізація відомого способу вимагає значних енерговитрат на руйнування масиву при силовій дії, а також необхідності використання могутнього дорогого гідравлічного силового устаткування, що також приводить до істотного дорожчання одержуваного газу. У основу корисної моделі поставлене завдання створення удосконаленого способу каптажу метану з газовугільних родовищ, у якому за рахунок введення додаткових те хнологічних операцій: установки деформометрів, вимірювання деформацій гірничого масиву і визначення параметрів зони розвантаження масиву поблизу очисного вибою, а також за рахунок зміни послідовності виконання відомих технологічних операцій, зокрема, силову дію з одночасною подачею дисперсного наповнювача здійснюють в період знаходження свердловини в зоні розвантаження поблизу очисного вибою, забезпечується технічний результат зростанням темпів і тривалості витягання газу з гірничого масиву, зменшенням об'єму робіт по бурінню свердловин, підвищенням продуктивності свердловини шляхом збільшення зруйнованого простору в гірничому масиві і тривалого збереження його проникності. Поставлене завдання розв'язується тим, що у способі каптажу метану з газовугільних родовищ, що включає завчасне буріння свердловини до ділянки гірничого масиву, що дегазують, герметизацію ділянки свердловини в межах продуктивної частини масиву, виїмку вугільного пласта очисним забоєм, відсмоктування газу з свердловини, згідно корисної моделі, додатково встановлюють деформометр в свердловині, проводять вимірювання деформацій гірського масиву, визначають параметри зони розвантаження масиву поблизу очисного вибою, а силову дію на продуктивну ділянку свердловини з одночасною подачею дисперсного наповнювача здійснюють в період знаходження ділянки поблизу очисного вибою в зоні розвантаження. Причинно-наслідковий зв'язок ознак корисної моделі, що заявляються, полягає в тому, що вимірювання деформацій гірських порід поблизу очисної виробки дозволяє встановити параметри зони розвантаження і провести силову дію на продуктивну ділянку свердловини з одночасною подачею дисперсного наповнювача у сприятливих умовах з низькими енерговитратами. Проведення силової 4 дії в зоні опорного тиску малоефективне із-за високого рівня напружено-деформованого стану масиву гірських порід і високих енерговитрат на його руйнування. Виконання цієї операції позаду очисного забою, в області навантаження гірських порід, не забезпечує досягнення технічного ефекту із-за високого рівня тріщинуватості гірничого масиву і витоків робочої рідини з дисперсним наповнювачем в негазоносні ділянки гірського масиву. Якщо силова дім на стінки свердловини виконана відповідно до корисної моделі, то при одному і тому ж рівні силової дії на стінки свердловини розмір зони зруйнованих порід навколо неї, а також завантаження порожнин тріщин дисперсним заповнювачем будуть максимальними, що забезпечує продуктивнішу і тривалішу роботу дегазаційної свердловини. Приклад. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де на Фіг.1 схематично представлені результати вимірювання відносних деформацій порід в межах загерметизованої ділянки свердловини. При цьому виділено декілька характерних областей, розташованих в різних інтервалах відстаней від очисного забою: - область локального розвантаження, в інтервалі Lлр - Lод ; - опорного тиску - Lод - Lр ; - розвантаження від гірничого тиску - Lр - Lмр ; - привантаження осідаючими породами кровлі - Lмр - Lпр . На Фіг.2 - результати вимірювань витрати метану з дегазаційної свердловин, де представлена діаграма продуктивності q дегазаційної свердловин, при використанні відповідно: І - найбільш близького аналога; ІІ - корисної моделі. Реалізацію корисної моделі здійснювали таким чином. Проводили виїмку вугільного пласта на глибині 1000м. У його покрівлі на відстані до 40м розташований шар високогазоносного пісковику завтовшки до 12м, що вміщає декілька некондиційних газоносних пластів-супутників. Завчасно з поверхні пробурили свердловини до ділянки порідної товщі, що дегазується. Крок сітки розташування свердловин при дегазації тієї, що проводиться згідно корисної моделі був збільшений на 18% в порівнянні з найбільш близьким аналогом. На стінку свердловини наклеїли тензометричний датчик деформацій і, по зміні електричного опору провели оцінку деформованого стану гірських порід, зокрема, відносних вертикальних деформацій e ¢ масиву в процесі виїмки вугільного пласта. При цьому були встановлені лінійні параметри характерних областей відносних деформацій порід, що знаходяться в наступних інтервалах відстаней (м): - локального розвантаження Lлр = 115KL од = 80 ; - опорного тиску Lод = 80KLр = 15 ; - розвантаження від гірничого тиску Lр = 15KLмр = - 110 ; - навантаження осідаючими породами покрівлі 5 37303 Lмр = - 110KLпр = - 220 . Герметизацію продуктивної ділянки дегазаційної свердловини закінчували до наближення лави на відстань Lлр = 115м , коли під впливом очисних робіт відбувалася інтенсифікація газовіддачі масивом. Метан, який знаходиться в газоносній товщі в зв'язаному стані (сорбований або розчинений) переходить у вільний стан і по тріщинах починає мігрувати в свердловину. Відповідно до корисної моделі після наближення лави до свердловини на відстань менше Lлр = 15м гірські породи, що вміщають свердловину, опинилися в тій, що переміщається синхронно з рухом очисного забою зоні розвантаження порідного масиву. При знаходженні свердловини в зоні розвантаження провели циклічну силову дію на стінки свердловини шляхом створення в її порожнині підвищеного тиску води, що привело до гідророзриву газоносної ділянки гірничого масиву у покрівлі пласту, що розробляється. Унаслідок того, що силову дію здійснювали в розвантажених породах, для гідророзриву було потрібно значно менші енерговитрати чим при реалізації найбільш близького аналога, в якому доводиться долати не тільки межу опору гірських порід розриву, але і гідростатичний тиск незайманого гірського масиву, що становить 25МПа. Паралельно з силовою дією в герметизовану ділянку свердловини подавали наповнювач - кварцовий грубозернистий пісок. Зона зруйнованих гірських порід, що сформувалася при силовій дії в області розвантаження представляє в плані еліпс, велика вісь якого співпадає з системою кліважних тріщин що превалює в масиві. Крім того, інтенсивному руйнуванню масиву гірських порід що вміщує свердловину, сприяла швидка зміна напруженодеформованого стану породою товщі під впливом очисного вибою, що наближається. Аналіз характеру гра фіка відносних деформацій порід свідчить про інтенсивні дотичні напруги порід у зоні розвантаження. При цьому створені силовою дією у області розвантаження штучні трі щини є концентраторами цих напруг і сприяють як подальшому дробленню порід, так і проростанню нових тріщин, ще більш віддалених від свердловини. Етап розвантаження триває до відходу очис 6 ного вибою від свердловини на відстань Lмр 110м , коли у виробленому просторі відбува= ється осідання порід основної крівлі і висота склепіння обвалення досягає герметизованої ділянки свердловини. Подальше видалення очисного вибою від свердловини визначало збільшення навантаження на продуктивний шар і стиснення оточуючих свердловину порід, цей процес тривав до закінчення формування склепіння повних зрушень після відходу очисного вибою до LМР = -110м . Кварцовий наповнювач, що знаходився в тріщинах, перешкоджав стуленню їх стінок і погіршенню умов фільтрації газу у свердловину. Після видалення очисного вибою на відстань, що перевищує LМР деформації порідної товщі e ¢ стабілізувалися. Проведені вимірювання витрати метану з свердловин, дегазації, показали наступне. Графік продуктивності q при використанні найбільш близького аналога (крива І) характерний раннім початком виділення метану у свердловину, проте абсолютна величина дебіту порівняно невелика. Реалізація корисної моделі (крива II) на початковому етапі практично аналогічна найбільш близькому аналогу. При виконанні силової дії в області розвантаження відбувається нетривале зменшення дебіту свердловини до нульового значення. Проте, надалі встановилосяінтенсивніше виділення метану у свердловину унаслідок формування значніших зон зруйнованих порід навколо свердловин. Крім того, період ефективного функціонування свердловини значно збільшений за рахунок забезпечення фільтрації вільного газу через тріщини, що містять дисперсного наповнювача. Все це забезпечує зростання тривалості і темпів витягання, а, отже, об'ємів здобичі газу з гірничого масиву. Збільшення розмірів зон зруйнованих порід навколо свердловин дає можливість зменшення об'єму робіт по бурінню свердловин і підвищення продуктивності свердловини шляхом збільшення зруйнованого простору в гірничому масиві і тривалого збереження його проникності, чим пояснюється зростання темпів і тривалості витягання газу з газоносних порід. 7 Комп’ютерна в ерстка А. Крулевський 37303 8 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