Спосіб видобування метану з водовмісного підземного вугільного відкладу (варіанти).

1 Способ добычи метана из вод осо держащего подземного угольного отложения, в котором выполнена по меньшей мере одна скважина, отличающийся тем, что он включает а) нагнетание в угольное отложение водного раствора окислителя, б) выдерживание указанного водного раствора окислителя в указанном угольном отложении в течение заданного периода времени для расширения или стимуляции формирования кливажструктуры в угольном отложении и в) извлечение метана из угольного отложения 2 Способ по п 1, отличающийся тем, что указанный водный раствор окислителя нагнетается в угольное отложение через одну предусмотренную скважину, затем эта скважина закрывается на заданный период времени, и затем метан извлекается через ту же скважину 3 Способ по п 1 или 2, отличающийся тем, что в угольном отложении до нагнетания в него водного раствора окислителя выполняются разрывы, отходящие от указанной скважины 4 Способ по любому из пунктов 1-3, отличающийся тем, что указанный водный раствор окислителя включает в себя жидкую среду для выполнения разрывов, нагнетаемую в режиме формирования разрывов с целью выполнения разрывов в указанном угольном отложении 5 Способ по любому из пунктов 1-3, отличающийся тем, что указанный водный раствор окислителя выдерживается в угольном отложении в течение по меньшей мере 24 часов 6 Способ добычи метана из водосодержащего подземного угольного отложения, в котором выполнена по меньшей мере одна нагнетательная скважина и по меньшей мере одна добывающая скважина, отличающийся тем, что он включает а) нагнетание водного раствора окислителя в указанное угольное отложение через указанную нагнетательную скважину и б) извлечение метана из указанного угольного отложения через указанную добывающую скважину 7 Способ по п 6, отличающийся тем, что указанный водный раствор окислителя нагнетается в угольное отложение до извлечения из добывающей скважины воды в увеличенном объеме 8 Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что используют водный раствор окислителя, выбираемого из пероксида водорода, озона, кислорода и их комбинаций 9 Способ по п 8, отличающийся тем, что в качестве окислителя используют водный раствор пероксида водорода или озона 10 Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что указанный водный раствор окислителя содержит примерно до 10 объемных процентов окислителя 11 Способ по любому из пунктов 1-10, отличающийся тем, что указанный водный раствор окислителя содержит примерно до 5 объемных процентов окислителя Настоящее изобретение относится к способам повышения эффективности добычи метана из подземных угольных отложении путем химической стимуляции формирования кливаж-структуры в о 00 ^ го ю 45348 ния метана с повышенными показателями эффективности добычи Водный раствор окислителя может содержать перекись водорода, озон, кислород и их комбинации Эффективность добычи метана из водосодержащих подземных угольных отложений, через которые проходят по меньшей мере одна нагнетательная скважина и по меньшей мере одна добывающая скважина, повышается путем а) нагнетания водного раствора окислителя в угольной отложение через нагнетательную скважину, и б) добычи метана из угольного отложения через добывающую скважину с повышенными показателями эффективности На фиг 1 показана схема скважины, проходящей с поверхности в тело подземного угольного отложения На фиг 2 показана схема скважины, проходящей с поверхности в тело подземного угольного отложения, имеющего разрыв На фиг 3 показана схема, иллюстрирующая нагнетательную скважину и добывающую скважину, проходящую с поверхности в тело подземного угольного отложения В некоторых угольных отложениях их естественная проницаемость (пористость) достаточна, На фиг 4 показана схема, иллюстрирующая чтобы позволить осуществить удаление присутстнагнетательную скважину и добывающую скваживующей в месторождении воды с целью обеспену, проходящую с поверхности в тело подземного чения повышения объема извлечения метана В угольного отложения, имеющего pa3pbiBt выполтаких отложениях кливаж-структуры, сформироненный со стороны нагнетательной скважины вавшиеся в ходе диагенеза угольного пласта, На фиг 5 представлена общая схема 5обеспечивают наличие путей прохода (просачивапозиционной компоновки нагнетательной и добыние), через которые вода и метан перемещаются к вающих скважин добывающей скважине для их извлечения Такое На фиг 1 показано угольное отложение 10, в удаление воды, или "обезвоживание" (дренирователо которого с поверхности 12 проходит буровая ние) угольных отложений, обеспечивает удаление скважина 14 Буровая скважина 14 включает в воды из упомянутых путей прохода и позволяет себя обсадную трубу 16, устанавливаемую в бупотоку метана проходить через эти пути к добыровой скважине 14 с помощью цемента 18 В альвающей скважине более эффективно тернативном варианте обсадная труба 16, проходящая в или через тело угольного отложения 10, Многие угольные отложения не имеют скольможет иметь сквозные отверстия в зоне угольного ко-либо развитых кливаж-структур, либо имеюпласта, обеспечивающее прохождение жидкости щиеся в них кливаж-структуры не полностью разиз обсадной трубы 16 в угольное отложение Бувиты Такие угольные отложения имеют низкую ровая скважина 14 проходит в тело угольного отводопроницаемость и не отдают содержащуюся в ложения 10 и включает в себя эксплутационные них воду с достаточно высокой скоростью Как трубы 20 и пакер 22 Пакер (тампон) 22 устанаврезультат, вода заполняет пути прохода, и извлеливается для предотвращения тока среды между чение метана из таких угольных отложений завнешней поверхностью эксплутационныхтруб 20 и труднено или невозможно с эффективными объевнутренней поверхностью обсадной трубы 16 мами добычи Буровая скважина 14 также включает в себя обоКак следствие, непрерывные усилия направрудование 24, предназначенная для нагнетания лены на разработку способов извлечения метана газового или жидкостного потока в угольное отлоиз таких угольных отложений с более высокими жение 10 или для извлечения газового или жидкопоказателями эффективности стного потока из угольного отложения 10 В соответствии с настоящим изобретением эффективность извлечения метана из таких водоВ практическом использовании настоящего содержащих подземных угольных отложений поизобретения водный раствор окислителя нагнетавышается за счет выполнения по меньшей мере ется, как показано стрелкой 26, через эксплутациодной скважины с поверхности в тело угольного онные трубы 20 в угольное отложение 10, как поотложения, нагнетания в указанное угольное отказано стрелкой 28 Зоны воздействия показаны ложение водного раствора окислителя, выдержи(округленно) поз 30 Водный раствор окислителя вания указанного водного раствора окислителя в нагнетается в угольное отложение 10 на заданное угольном отложении в течение заданного времени время с целью увеличения или стимуляции фордля стимуляции формирования или расширения мирования кливаж-структуры в угольном отложекливаж-структуры в указанном угольном отложении 10 Водный раствор окислителя нагнетается в нии, и получения из указанного угольного отложетечение периода времени и в количестве, которые угольном отложении с целью увеличения эффективности добычи метана из указанного угольного отложения В подземных каменноугольных отложениях находятся значительные объемы газообразного метана С целью более эффективного извлечения метана из угольных отложений используются разнообразные технологические приемы Простейшей технологией является технология разгерметизации, при которой с поверхности в тело угольного отложения бурится скважина, и метан извлекается из буровой скважины за счет снижения давления, что вызывает десорбцию (высвобождение) метана из угольного отложения и его истечение через скважину на поверхность Этот метод неэффективен, поскольку каменноугольные отложения обычно не представляют собой чрезвычайно пористые структуры и метан обычно находятся не в порах угольного отложения, а абсорбируется на самом угле Хотя добыча метана из угольных отложений может осуществляться таким методом, такая добыча метана малоэффективна из-за малой скорости истечения метана 45348 нии 10, ведущих к увеличению проницаемости, достаточны для повышения проницаемости угольблагодаря чему дополнительные объемы воды ного отложения 10 в зонах 30 По завершении завысвобождаются для извлечения из угольного данного периода времени или после нагнетания отложения 10, как показано стрелками 38, через заданного объема водного раствора окислителя добывающую скважину 36 и трубопровод 40 скважину закрывают на период времени, который Стрелки 38 показаны направленными к добываюможет превышать 24 часа Обычно скважину защей скважине 36 с обоих направлений в том плакрывают на срок, достаточный для возврата давне, что вода будет извлекаться с меньшим объеления в буровой скважине до величины давления мом и из необрабатываемых частей угольного в отложении, после чего скважину выдерживают отложения 10 закрытой в течение дополнительно 12 часов Период выстаивания скважины в закрытом состояВариант осуществления изобретения, покании позволяет водному раствору окислителя прозанный на фиг 4, аналогичен показанному на фиг сочиться в тело угольного отложения 10 и 3, за исключением того, что угольное отложение окислить компоненты указанного отложения 10 с 10 имеет разрывы 32 Показанные на фиг 2 разцелью расширения кливаж-структуры в угольном рывы 32 могут иметь, по сути, любую протяженотложении 10 По истечении периода выдержки ность Напротив, в варианте осуществления, скважины в закрытом состоянии вода из угольного представленном на фиг 4, разрывы 32 предпочотложения 10 с метаном извлекается с целью тительно простираются не более чем на половину дренирования угольного отложения в зонах 30 расстояния до добывающей скважины 36 ОчеТермин "дренирование" ("обезвоживание"), исвидно, что если разрывы 32 будут полностью доспользуемый здесь, не подразумевает полного тигать добывающей скважины 36, будет трудно удаления воды из угольного отложения 10, но скоиспользовать жидкостный или газовый напор люрее подразумевает удаление воды в объеме, досбого типа между нагнетательной скважиной 34 и таточном для того, чтобы в кливаж-структуре добывающей скважиной 36 Предпочтительно, угольного отложения 10 открылись пути прохода чтобы разрывы простирались не более, чем на таким образом, чтобы метан мог быть извлечен половину величины расстояния удаления между через указанные проходы из угольного отложенагнетательной скважиной 34 и добывающей ния 10 скважиной 36 Использование водного раствора окислителя при наличии разрывов 32 осуществУказанный водный раствор может содержать ляется как изложено выше окислитель, выбираемый из группы, состоящей из перекиси водорода, озона, кислорода и их комбиВодный раствор окислителя представляет сонаций Обычно окислитель используется в конбой раствор перекиси водорода (Н2О2), озона (Оз) центрациях, составляющих менее 10 объемных или насыщенную кислородом (Ог) воду Из укапроцентов водного раствора окислителя При исзанных окислителей предпочтительными являютпользовании перекиси водорода концентрация ся растворы пероксида водорода и озона, попредпочтительно составляет до 10 объемных скольку их легче получать в относительно высоких процентов раствора, более предпочтительно от 5 объемах, требуемых для практических технологидо 10 объемных процентов При использовании ческих целей Из них предпочтительными являютгипохлорита концентрации составляют до 5,0 ся перекись водорода и озон, поскольку они обуобъемных процентов на расстоянии удаления, славливают ввод в угольное отложение 10 только определяемом характеристиками конкретного водорода и кислорода Пригодны концентрироугольного отложения и т п В соответствии с наванные перекиси водорода и озона до 10 объемстоящим изобретением водный раствор окислитеных процентов, хотя предпочтительны растворы, ля, описанный выше, нагнетается в тело угольносодержащие менее 5,0 объемных процентов го отложения 10 через нагнетательную скважину На фиг 5 показана пятипозиционная компо34, как показано стрелками 26 и 28, для воздейстновка скважины Такие компоновки расположения вия на зоны 30, которые могут простираться от скважин удобны в практическом использовании нагнетательной скважины 34 в целом в периферинастоящего изобретения и могут использоваться с ческом направлении, но обычно и предпочтительповторяющийся характером на большой площади но в направлении к близлежащей добывающей Такие схемы расположения скважин хорошо изскважине (скважинам) Добывающая скважина 36 вестны специалистам в данной области и расрассчитана на извлечение воды и метана из сматриваются здесь лишь вкратце В схеме, покаугольного отложения 10 Извлечение воды и мезанной на фиг 5, водный раствор окислителя тана через добывающую скважину 36 вызывает нагнетается через нагнетательную скважину 34 миграцию водного раствора окислителя по надля воздействия на зоны 30 с целью повышения правлению к добывающей скважине 36 Предпочобъема извлечения воды и метана из добываютительно, нагнетание водного раствора окислитещих скважин 36 При прорыве водного раствора ля продолжается до выявления увеличенного окислителя, о чем свидетельствует возрастание объема воды в добывающей скважине 36, либо до объема извлечения воды и метана из добываювыявления в добывающей скважине 36 "хвостов" щих скважин 36, нагнетание водного раствора нагнетаемых веществ, указывающих на присутстокислителя прекращается и нагнетательная сквавие в добывающей скважине 36 некоторого колижина 34 может быть переведена в режим добычества водного раствора окислителя Увеличение вающей скважины Вся площадь затем дренируетобъема воды, извлекаемой из добывающей сквася через исходные добывающие скважины и жины 36, свидетельствует о формировании или преобразованную нагнетательную скважину Зоны расширении кливаж-структур в угольном отложес увеличенным формированием кливаж-структур 45348 8 дящего в само отложение или сквозь него, чтобы ускоряют процесс дренирования и увеличивают таким образом извлечение метана было возможобъемы добычи метана и полноту извлечения ным Способ по настоящему изобретению повыметана шает проницаемость угольных отложений и может Способ по настоящему изобретению также использоваться перед задействованием продувки полезен в качестве средства предобработки при газом или газовой десорбционной обработки для воздействии на угольное отложение нагнетанием повышения объема извлечения метана газа с целью увеличения извлечения метана из угольного отложения 10 Использование двуокиси По завершении описания настоящего изобреуглерода, как в чистом виде, так и совместно с тения со ссылками на некоторые предпочтительдругими газами для увеличения добычи газа из ные варианты его осуществления следует отмеугольных отложений хорошо известно в практике тить, что рассмотренные варианты приведены в Аналогичным образом, специалистам в данной качестве иллюстративного материала, и не имеют области хорошо известно использование инертограничительного характера, и что возможно осуных газов, таких как азот, аргон и т п , для извлеществление многих вариантов и модификаций, не чения дополнительных объемов метана из угольвыходящих за пределы объема защиты настоященых отложений путем повышения давления в го изобретения Многие из таких вариантов и моотложении и высвобождения таким образом додификаций могут представиться очевидными и полнительного количества метана, так как парциприемлемыми для специалистов в данной обласальное давление метана в атмосфере в угольном ти после рассмотрения вышеприведенного описапласте уменьшается Использование таких технония предпочтительных вариантов осуществления логических способов требует, чтобы отложение изобретения было проницаемым для газового потока, прохо • \ . . . . • * Фіг ФІГ 4 45348 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20- 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 10