Способ гидравлической обработки угольного пласта

Авторы патента:

E21F7 - Способы или устройства для отсасывания рудничных газов без последующего использования или с использованием этих газов для каких-либо целей

E21F5/02 - увлажнением или орошением

СПОСОБ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА, включающий бурение скважины с поверхности, оборудование ее обсадной колонной и нагнетание воды, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и снижения затрат на гидрообработку путем воздействия на угольный пласт водами прилегающих водоносных горизонтов, перфорац1по обсадной колонны производят на уровне водоносного горизонта , а нагнетание воды осуществляют с темпом, превышающим естественную приемистость пород водоносного горизонта .

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТ0РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДФ,СТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3515276/22-03 (22) 01.10 ° 82 (46) 15.03.85. Бюл. Ф 10 (72) А.С. Бурчаков, А.Е. Пережилов, А.С. Лукаш и В.Г. Кочетов (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени горный институт (53) 622.807.002.54 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР.

У 112210,кл. E 21 F 5/02, Е 21 F 7/00, 1956.

2. Авторское свидетельство СССР !! 506210, кл. E 21 F 5/02, !973 (прототип).

„„Я0„„1145159 А

4(5!)Е 21 F 5/02 F 21 F 7/00 (54) (57) СПОСОБ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА, включающий бурение скважины с поверхности, оборудование ее обсадной колонной и нагнетание воды, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффективности и снижения затрат на гидрообработку путем воздействия на угольный пласт водами прилегающих водоносных горизонтов, перфорацию обсадной колонны производят на уровне водоносного горизонта, а нагнетание воды осуществляют с темпом, превышающим естественную приемистость пород водоносного горизонта.

1145159

Изобретение относится к горной промышленности. и может быть использовано для обработки угольных пластов для создания безопасных и комфортных условий труда горнорабочих..

Известен способ гидравлической обработки угольных пластов, включающий бурение скважины с поверхности, оборудование ее обсадной колонной, насосным агрегатом и нагнетание жидкости для гидроразрыва пласта $1).

Недостатком данного способа является низкая эффективность гидрообработки.

Наиболее близким к предлагаемому является способ гидравлической обработки угольного пласта, включающий бурение скважины с поверхности, оборудование ее обсадной колонной и нагнетание воды Г2 1.

Недостатками известного способа являются невысокая эффективность и высокие затраты на гидрообработку вследствие незначительного (до 100150 м) приведенного радиуса обработки пласта и необходимости значительных объемов воды для нагнетания.

Цель изобретения вЂ” повьппение эффективности и снижение затрат на гидрообработку путем воздействия на угольный пласт водами прилегающих водоносных горизонтов.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу гидравлической

35 обработки угольного пласта, включающему бурение скважины с поверхности, оборудование ее обсадной колонной и нагнетание воды, перфорацию обсадной колонны производят на уровне водоносного горизонта, а нагнетание воды осуществляют с темпом, превышающим естественную приемистость пород водоносного горизонта °

На чертеже изображена скважина (разреэ) и показаны пути проникновения рабочей жидкости в угольный пласт.

Способ осуществляется следующим образом.

Бурят скважину 1 с дневной поверхности и для изоляции породной толщи устанавливают обсадную колонну 2, в которой на уровне водоносного горизонта 3 делают перфорационные отверстия 4. Устье скважины оборудуют головкой 5 (головка пред-„

5 !

30 ставляет.собой арматуру, изготовляемую промышленностью для эксплуатации нефтяных скважин Затем под действием насосных агрегатов 6, создающих давление до 70 MIIa npu темпах нагнетания до 30-100 л/с и вьке, в скважину эакачнвается вода.

При создании в водоносном горизонте ! повышенных давлений вода по трещинопоровым каналам 7 породной толщи междупластья дренирует в-угольный пласт 8, увлажняя его. При этом в работу вступает вода как нагнетаемая с поверхности, так и вода, находящаяся в трещинопоровом объеме водоносного горизонта 3. Так как коэффициент проницаемости водоносного горизонта в 1,5-3,0 раза н более выше по сравнению с угольным пластом, то вода по нему распространится на значительно большее расстояние, тем самым создается возможность увеличить радиус обработки угольного пласта.

Пример. Исследования по определению влияния на угольный пласт закачки воды в водоносные гориэонты были проведены на лоле шахты им. Румянцева ПО "Артемуголь".

На исследуемом участке пласты m u ш представлены углем марки К, соответственно залегают на глубине 888 и 861 м, имеют мощность 0,95 и

1,2 м, а газоносность их составляет 32,0 и 28,4 м/т.

С поверхности через скважину произведено гидрорасчленение вмещающих пород, залегающих на глубине 750 м., Темп нагнетания рабочей жидкости изменялся в диапазоне

28-34 л/с, давление - 18-22 МПа.

Вблизи пласта m находятся два водоносных горизонта, один из которых приурочен к прослою известняка М, мощностью 1,9-20 м, залегающему в 15 м выше кровли пласта,вто\ ! рои -. к прослою песчаника мощностью до 4,0 м, залегающему в 3,2 м ниже почвы пласта.

Скважина гидрорасчленения с водоносными горизонтами сообщалась системой нарушений разрывного характера.

Методикой исследования предусматривалось измерение пластового давления на различных стадиях. гидрообработки выше лежащих пород.Для этой цели из полевого штрека пласта была

11451

1О

Результаты замеров пластового давления в контрольных скважинах!

Расстояние от

Изменение пласКонтрольная скважина ° астовое давление, МПа тового давления, ИПа точки внедре-. ния жидкости в пласт до контрольной скважины о гидро- в период асчлене- гидрорас ния членения

0,59

388

1,60

2,19

316

1,05

1,58

0,53

0,27

0,80

286, 1,22

240

1,50

2,30 пробурена. группа скважин (контрольных) до пересечения с пластом.Скважины были эагерметизированы пеечаноглинистой смесью.

Экспериментальные данные, приведенные в таблице, свидетельствуют о том, что при гидродинамнческом воздействии на угольный пласт через водоносный горизонт происходит нарушение гаэодинамического состояния массива угля, обусловленное изменением природного уровня перераспределения лластового давления.

Интенсивность гидравлического воздействия в функции расстояния от створа скважины не подчиняется параболической зависимости. Это объясняется тем, что влагонасьпцение угля в массиве происходит по всей площади участка, контактируемого с водоносными горизонтами, что подтверждается одновременным повьппением пластового давления на участке протяженностью более 700 м по простиранию, т.е. от удаленности контрольных скважин до скважины гидрорасчленения.

При достижении потоком рабочей жидкости водоносного горизонта вытеснение подземных вод из него начинается не сразу, это зависит от горногеологических характеристик пород междупластья и угольного пласта, куда вытесняется вода, а также самого водоносного горизонта. Так, на наблюдаемом участке только после нагнетания во вмещаю- °

59 4 щие породы 2500 м воды произошло перенасьпцение водоносного горизонта и началось вытеснение из него воды в угольный пласт. В этом случае водоносный горизонт сохраняет постоянный уровень влагонасьпценности, с одной стороны он имеет подпитку рабочей жидкости от скважины гидрорасчленвния, а с другой стороны происходит переток рабочей жидкости иэ водоносного гориэонта в трещинопоровую структуру угля .

Прн использовании изобретения создается возможность повысить эффективность обработки угольного пласта вследствие внедрения рабочей жидкости в него из многочисленных каналов на обрабатываемой площади.

Повьппается радиус обработки угольного пласта через одну скважину в

1,5-3,0 раза, так как приемистость водоносного горизонта вьппе, чем угольного пласта, поэтому жидкость от скважины распространится в более удаленные участки, воздействуя через существующие и образуемые трещины на угольный пласт. уменьшается также удельный расход эакачиваемой в пласт воды в результате вступления в полезную работу вод из водоносных горизонтов, что обеспечивает снижение затрат на гидрообработку по сравнению с известньи способом.

1идрообработку пласта предлагаемым способом можно осуществлять не только на пластах, Имеющих в непосредственной близости (не более

60 м) водоносные горизонты.

1145159

Продолжение таблицы

Контропьная скважина

Пластовое давление, ИПа в период гидрорас членения

200

1,25

205

1,30

1,57

0,77