Способ обработки продуктивного пласта

 

Изобретение относится к области горной пром-ти. Цель изобретения - повышение эффективности дегазации продуктивного пласта за счет увеличения его проницаемости и равномерности обработки. С дневной поверхности на продуктивный пласт бурят скважину и оборудуют ее обсадной колонной. Тампонируют затрубное пространство и перфорируют обсадную колонну в плоскости пласта. Нагнетают в трещиннопоровый объем пласта жидкость, выдерживают ее в пласте, а гатем откачивают из скважины жидкость и газ. Затем нагнетают диспергированный магний в трещинно-пороговый обьем пласта сжатым воздухом, после чего соляную кислоту и вьвдерживают их в продуктивном пласте. Откачивают из скважины газ и продукты реакции. В ряде случаев при кислотной обработке пласта после откачки из пласта газа через скважину нагнетают в пласт для нейтрализации избытка соляной нейтрализатор . В качество последнего используют раствор карбоната натрия. При этом кол-ва диспергированного магния и соляной кислоты берут в эквимолекулярном соотношении. Это обеспечивает термохимическую обработку пласта, при которой магний растворяется в соляной кислоте и не выпадает в осадок, выделяется предельно возможное кол-во тепла. 1 з.п. ф-лы, 5 ил. сл оо 4 00 ел с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Е 21 F 7/00 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3960060/22-03 (22) 01, 10. 85 (46) 30. 10. 87. Бюл. У 40 (71) Московский горный институт (72) А.Е. Пережилов, А.С. Бурчаков, С.В. Сластунов, В.Ф. Чурбаков, Д.А. Пережилов, C.Ê. Баймухаметов, И.А. Швец, Н.Х. Шарипов, А.В. Крысин и Л,Ф, Дианова (53) 622.807.002(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1099090, кл, Е 21 Р 5/00, 1984.

Временное руководство по дегазации шахтных полей Карагандинского бассейна с гидравлическим расчленением угольных пластов. М.: МГИ, 1975, с, 88-89, рис. 44. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПРОДУКТИВНОГО

ПЛАСТА (57) Изобретение относится к области горной пром-ти. Цель изобретения повышение эффективности дегазации продуктивного пласта эа счет увеличения его проницаемости и равномерности обработки. С дневной поверхности на продуктивный пласт бурят скважину

„„SU „„ 14 44ÂÛ 7 Ai и оборудуют ее обсадной колонной.

Тампонируют затрубное прос транс тво и перфорируют обсадную колонну в плоскости пласта, Нагнетают в трещиннопоровый объем пласта жидкость, выдерживают ее в пласте, а затем откачивают из скважины жидкость и газ. Затем нагнетают диспергированный магний в трещинно-пороговый объем пласта сжатым воздухом, после чего соляную кислоту и выдерживают их в продуктивном пласте, Откач«вают из скважины газ и продукты реакции. В ряде случаев при кислотной обработке пласта после откачки «з пласта газа через скважину нагнетают в пласт для нейтрализации избытка соляной нейтрализатор. В качестве последнего используют раствор карбоната натрия.

При этом кол-ва л«спергированного магния и соляной кислоты берут в эквимолекулярном соотношении, Это обеспечивает термохимическую обработку пласта, при которой магний растворяется в соляной кислоте и не выпадает в осадок, выделяется предельно возможное кол-во тепла, 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1348

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для профилактической обработки продуктивного пласта с целью дегазации

5 и снижения пылеобразовання для повышения уровня безопасного производства горных работ.

Цель изобретения — повышение эффективности дегазации продуктивного . 10 пласта.

На фиг. 1 представлено изменение кратности (К ;: 1в ) вязкости водных растворов соляной и серной кислот от их концентрации (при 15

23 С); где 1, — вязкость раствора i-концентрации; вязкость воды при нормальных условиях, 20 на фиг. 2 — изменение прироста температуры водных растворов соляной и серной кислот в зависимости от их концентрации (С, вес.7) и содержания в них металла (Р, г), где I — содержание 0,5 г алюминия в серной кислоте;

1,2,3 и 4 — содержание 0,5; 1;3 и 5 г алюминия в соляной кислоте соответственно; на фиг. 3 — изменение прироста температуры водного раствора соляной кислоты в зависимости от ее концентрации (С, вес, Х) и содержания, где обозначения прежние, 5 — весовая навеска магния — 10 г, точка А — эквимолекулярное соотношение компонентов; на фиг. 4 — свободный выход выделяющегося водорода при реакции соляной кислоты и магния (модель — открытое полупространство); на фиг. 5 — "защемленныйн выход выделяющегося при 40 реакции соляной кислоты и магния (модель — фильтрационный канал).

Способ осуществляют следующим образом.

С дневной поверхности на продук- 45 тивный пласт бурят скважину, оборудуют ее обсадной колонной, тампонируют затрубное пространство, перфорируют обсадную колонну в плоскости пласта, нагнетают в трещиино-пороговый объем пласта жидкость, выдерживают ее в пласте, откачивают иэ

cKBBxHHbt жидкость и гаэ, Затем техно» логические операции по эффективной обработке продуктивного пласта выполняют в строгой последовательности: нагнетают диспергированный магний в трещинно-поровьrA объем пласта сжатым воздухом, а затем соляную кислоту, 537 г выдерживают в пласте, откачивают иэ скважины газ и продукты реакции, при этом в ряде случае при кислотной обработке пласта после откачки иэ пласта газа через скважину нагнетают в пласт для нейтрализации избытка соляной кислоты нейтралиэатор (щелочный раствор), например раствор карбоната натрия. Количества диспергированного магния и соляной кислоты

6ерут в эквимолекулярном соотношении.

Анализ графиков на фиг. 1 иллюстрирует значительное по сравнению, например, с серной кислотой различие величин кратности вязкости воды и соляной кислоты с увеличением концентрации последней, что свидетельствует о наибольшей ее приемлемости для эффективной обработки продуктив- ного пласта, так как соляная кислота способна проникнуть в более тонкие капилляры пласта и обеспечить более равномерное его прогревание за счет экзотермической реакции взаимодействия компонентов смеси и энергии взрыва, выделяющегося при этом водороде.

Сравнительный анализ кривых I и I (фиг. 2 описания изобретения) показывает, что больший прирост температуры раствора обусловлен взаимодействием соляной кислоты и алюминия, чем, например, серной кислоты и алюминия.

Данные, приведенные на фиг. 2 и 3 (описания изобретения), доказывают то, что взаимодействие магния с соляной кислотой с увеличением коицентрации последней более эффективно в сравнении с раствором магния с серной кислотой с позиций приращения температуры раствора.

Максимальное приращение температуры раствора обеспечивается при эк вимолекулярном соотношении соляной кислоты и магния (точка А фиг. 3).

Исключены потери выделяемого тепла при экзотермической реакции, так как диспергированный магний, доставленный в трещинно-поровый объем пласта и размещенный на поверхности фильтрационных каналов и тупиковых трещин, взаимодействуя с соляной кислотой, осуществляет прямую передачу тепла объекту нагрева. 3а счет активного растворения карбонатных включений и очистки путей миграции газа от минеральных примесей увели1348537 где Q„o„

OCT

С н Gc(ti) п — Х----------асср G (t ) ° где К чиваются сечения и размеры каналов, улучшается их сообщаемость, расширяется область дренирования скважин и возрастают дебиты последних.

Эквимолекулярное соотношение кислоты и диспергированного магния обеспечивает термохимическую обработку пласта, при которой магний растворяется в соляной кислоте без выпадания осадка и выделяется предельно возможное количество тепла. При снижении концентрации магния в соляной кислоте снижается количество выделяемого тепла, а следовательно, уровень дегазации обрабатываемого пласта, т.е. эффективность способа.

Увеличение концентрации магния в соляной кислоте свыше эквимолекулярного соотношения приводит не к уве- рд личению количества тепла, расходуемого на прогрев массива, а выпадает осадок, который усложняет откачку продуктов реакции из пласта, вследствие образования в пористой среде осадка (непрореагированного магния) и высоковязкого раствора.

Кроме того, используется эффект взрыва освободившегося при реакции магния и соляной кислоты водорода, который обеспечивает расширение каналов, увеличение трещиноватости обрабатываемого пласта и улучшение сообщаемости между тупиковыми порами и трещинами, т.е. увеличение проницаемости пласта, и повышает продавливание рабочего агента вглубь массива.

Одним иэ основных условий, определяющих взрывчатость выделяющегося 40 водорода в результате взаимодействия диспергированного магния и соляной кислоты, является при прочих равных условиях замещенный" выход. Последний образуется вследствие нарушения ра- 45 венства Ч = V, (фиг. 4) скоростей выделения Ч и оттока Ч, водорода от источника тепла, т,е. Vs » V, (фиг. 5) и степени заполнения фильрационных каналов компонентами смеси. Источником воспламенения водорода является тепло, выделяемое при экзотермическои реакции взаимодействия магния и соляной кислоты.

Помимо термохимической обработки пласта имеет место и термокислотная обработка его. По последнему варианту берут значительно больше кислоты, чем ее нужно для растворения магния.

Поэтому необходимость применения нейтрализаторов после завершения работ по обработке продуктивного массива обуславливает в ряде случаев сама природа угленакопления в процессе формирования месторождений. Последние неоднородные по строению, химическому составу, имеют массу разного рода нарушений, вследствие чего изменяется густота трещиноватости, размеры пор и трещин, сообщаемость между ними, неравномерность распределения пор и трещин в пласте.

Следовательно, повысить уровень безопасного производства горных работ в зонах термохимической и термокислотной обработки продуктивного пласта можно за счет нейтрализации непрореагировавшей соляной кислоты щелочными растворами.

Объем нагнетаемой в пласт рабочей жидкости рассчитывается по фактору эффективной пористости из выра:кения

Q — Î O1(1 К )К Vn дополнительный объем рабочей жидкости, м ; доля перешедшей в связное состояние и оставшейся в пласте рабочей жидкости после дегазации; коэффициент, учитывающий уход нагнетаемой жидкости во вмещающие породы и в прилегающую зону пласта; объем обрабатываемых запасов угля, м ; эффективная пористость угля, 7, определяется по формуле — коэффициент, учитывающий взаимодействие рабочей жидкости с пористым телом (для угля К = 0,5);

С „ — вес насыщенного образца горной породы жидкостью, г;

G (t)- вес исходного образца горС ной породы после высушивания, г;

G (t )-вес насьш енного жидкостью

С образца горной породы после высушивания, г.

1348537

30

d Тпл

45

650

11,97

Потер ствия пр

Время выдержки рабочей жидкости в продуктивном пласте после его обработки составляет 1-1,5 года и оп ределяется из выражения

0 17 п — 0>0667n ><- 1 1669

О, 1167п — 0,0331 где е — основание натурального логарифма; — порядковый номер цикла нагнетания (i = 1,2,...,5).

Иэ скважины после выдержки в продуктивном пласте, откачки рабочей жидкости, откачки аэрированной метаном жидкости производят каптаж метана.

Пример расчета расхода компонентов смеси на 1 м мощности пласта.

При растворении магния в соляной -1 кислоте выделяется кДж моль, а продукты реакции хорошо растноряются в воде:

Мр + 2HCl = MgC1, + Н,.

Необходимо определить количество реагентов при нагреве пласта, например, на 2 С.

Количество тепла определяется по формуле

Q = CÄÄ dТ„„ R h p, ккал, где С„„ — теплоемкость пласта (в нашем случае ккал

С „„= 650 —; — — ----); град приращение температуры пласта (dT = 2 С ); радиус обработки ппаста через скважину (R = 50 м); мощность продуктивного пласта (h = 1 м); плотность материала (э угля = 1,4 т/м ) .

2 3 14 50 ° 1.1 4 т 50

10 кДж моль ями тепла н виду их отсутенебрегают.

Для реализации указанной выше реакции потребуется следующее количество химических компонентов:

11 97 10 6

0 26 10 молей

460

Для обеспечения заданного теплового эффекта потребуется

Mg = 0,26 1О 24,3 10 = 6,3 т

НС1 = 0,26 10 36,5 ° 10 = 9,5 т.

Следовательно, сжатым воздухом в трещинно-пороный объем пласта следует подать 6,3 т диспергированного магния, а затем 9,5 т соляной кислоты. формула изобретения

1.Способ обработки продуктивного пласта, включающий бурение скважины с поверхности на продуктинный пласт, оборудование ее обсадной колонной, тампонаж затрубного пространства, перфорацию обсадной колонны на уровне продуктивного пласта, нагнетание н трещинно-пороный объем пласта жидкости, ньдержку жидкости в пласте с последующей откачкой из скважины жидкости и газа, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения эффективности дегазации продуктивного пласта за счет увеличения

его проницаемости и равномерности обработки, после откачки жидкости и газа в трещинно-пороговый объем пласта нагнетают сжатым воздухом диспергированный магний, затем подают соляную кислоту, выдерживают их в продуктивном пласте и откачивают иэ пласта газ и продукты реакции, при этом количества диспергированного магния и соляной кислоты берут в эквимолекулярном соотношении. эквимолекулярном соотношении.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что после откачки газа в трещинно-пороговый о бьем пласта нагнетают нейтрализатор..

13485 ) 1

З0 0 50 60 70 80 Уа % 0

108. 1 е Z0 Sa Ю0,%

Фие. Я

0 10 ЮМ ЮС,/.

Рие. Ю

Дог. 5

Риг. 4

Составитель А. Губайловский

Редактор Я. Горват

Техред Л.Олейник

Корректор В.Бутяга

Заказ 5176/34 Тираж 428

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Я

Ю

K

В

6

Ф

Ь|,С

Ю

60 й7