Способ метанизации обводненных залежей угля

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано в угледобывающей промышленности при газификации обводненных угольных пластов (УП). Цель - увеличение выхода метана за счет поддержания в УП оптимального давления. Для этого на УП бурят нагнетательную скважину (НС) и добычную скважину (ДС). Располагают НС в своде складки разрабатываемого УП, а ДС - в его пониженной части. Гидроразрывом соединяют забои НС и ДС и измеряют давление газа. Добуривают ДС на глубину, где давление пластовой воды равно давлению газа, оборудуют ДС газоотводящей колонной. Башмак последней устанавливают на уровне, где давление воды больше гидростатического, но меньше давления газа. В НС подают холодный воздух с одновременным изливом пластовой воды в ДС. Создают газовую (воздушную) зону, что сопровождается стабилизацией в ней давления. Воспламеняют УП, нагревают его до 700-1500К и в нагретый УП через НС подают воду или нагретый пар. Из ДС откачивают горючие газы, основным компонентом которых является метан. При высоких температурах на забое ДС в ее затрубное пространство подают холодную воду. При снижении качества метана производят регулирование давления в ДС путем изменения глубины башмака газоотводящей колонны. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1481409 (51)4 Е 21 С 43/00 С 10 J 5/00 списочник Hso6pETEgg) Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано в угледобывающей промьппленности при геотехнологической отработке газификацией обводненных пластов угля.

Цель изобретения — увеличение выхода метана за счет поддержания в угольном пласте оптимального давления путем образования на забое добычной скважины газовой зоны повьппен( ного давления.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4310470/23-03 (22) 29. 09. 87 (46) 23,05.89. Бюл. К: 19 (71) Институт геологии и геохимии горючих ископаемых АН УССР (72) Э. Б,Чекалюк, Ю.В. Стефаник, О.В,Гвоздевич и Д.В.Брык (53) 622,692.24 (088.8) (56) Крейнин Е.В. и др. Подземная газификация угольных пластов.-М.:

Недра, 1982, с. 110-111.

Патент США Р 4087130, war. С 10 Л 5/QO, опублик. 1978. (54) СПОСОБ МЕТАНИЗАЦИИ OBBOgHEHHblX

ЗАЛЕЖЕЙ УГЛЯ (57) Изобретение относится к горной пром-сти и м,б. использовано в угледобывающей пром-сти при газификации обводненных угольных пластов (УП).

Цель — увеличение выхода метана за счет, поддержания в УП оптимального давления. Для этого на УП бурят нагнетательную скважину (НС) и добычную скважину (ДС) . Располагают НС в своде складки разрабатываемого УП, а

ДС вЂ” в его пониженной части. Гидроразрывом соединяют забои НС и ДС и измеряют давление газа. Добуривают

ДС на глубину, где давление пласто— вой воды равно давлению газа, оборудуют ДС гаэоотводящей колонной.

Башмак последней устанавливают на уровне, где давление воды больше гидростатического, но меньше давления газа. В НС подают холодный воздух с одновременным изливом пластовой воды в gC Создают газовую (воздушную) зону, что сопровождается стабилизацией в ней давления, Воспламеняют УП, нагревают его до 7001500 К и в нагретый УП через НС подают воду или нагретый пар. Из ДС откачивают горючие газы, основным компонентом которых является метан.

При высоких температурах на забое

ДС в ее затрубное пространство подают холодную воду. При снижении качества метана производят регулирование давления в ДС путем изменения глубины башмака газоотводящей колон.ны 1 ил, 2

На чертеже представлена схема реализации предлагаемого способа.

Способ осуществляют следующим образом.

Обводненный угольный пласт бурят, например, в своде складки нагнетательной скважиной 1, а на крыльях— добычной скважиной 2 до подошвы угольного пласта. Гидроразрывом соединяют забои нагнетательной 1 и до1481409 бычной 2 скважин и измеряют давление гидроразрыва Р.

После этого в добычной скважине

2 добуривают колодец 3. до глубины

h которая отвечает давлению гидроразрыва в пласте, Глубину колодца 3 определяют из формулы

h - =- - Н, Х где Н вЂ” глубина забоя добычной скважины;

h — глубина колодца;

P — измеренное на поверхности давление гидроразрыва; — объемный вес пластовой воды.

Глубина h обеспечивает регулиро20 вание давления синтеза от гидростатического до давления гидроразрыва, После этого приступают к обустройству скважин, Нагнетательную скважину 1 приспосабливают для раздельного нагнетания воздуха и воды, В добычную скважину 2 опускают теплоизолированную газоотводящую трубу 4, устанавливают ее башмак на заданной расчетной глубине, где давление напо-. ра пластовой воды больше гидростати30 ческого, но меньше давления гидроразрыва.

После обустройства скважин создаФФ ют в пласте искусственную газовую шапку" с саморегулируемым водным 35 затвором в добычной скважине путем нагнетания в нагнетательную скважину холодного воздуха при одновременном изливе пластовой воды из добычной скважины 2. Создание "газовой шапки" ведут до прорыва воздуха через добычную скважину 2, что сопровождаи ется стабилизацией давления в газовой шапке" на уровне напора пластовой воды у башмака газоотводящей трубы 4. Тогда фиксируют стабильное давление пластовой воды почти равное

31 ll давлению газа в газовои шапке

На следующей стадии работ воспламеняют угольный пласт на забое наг- 50 нетательной скважины 1 любым известным способом. Нагнетанием воздуха в эту скважину раскалывают уголь до температуры порядка 1500 К. Прогрев пластового угля до такой температуры 55 необходим, поскольку реакция синтеза метана является эндотермической и последующий синтез метана совершают за счет теплоты, накопленной в пласте при охлаждении последнего от

1500 до 700 К.

При достижении в пласте температур порядка 1500 К прекращают подачу воздуха в нагнетательную скважину 1 и через нее подают газифицированный реагент — водяной пар или воду для образования метана по реакции 2С +

+2Н О = СН + СО .

Полученные газы, преимущественно метан, при давлении в зоне синтеза, близком к давлению гидроразрыва, отводят, оттеснив водяной затвор, через газоотводящую трубу 4 на поверхность, где полученные продукты разцеляют, утилизируют их физическое тело.

Рабочий цикл синтеза метана (подачи воды) заканчивают, когда производительность скважины по метану начинает сильно понижаться. Дпя получения 100 м метана затрачивают при таком способе 1000 м воздуха (на стадии разогрева пласта) и примерно

150 кг природной воды. При этом газифицируют около 1 00 кг пластового угля.

После нескольких рабочих циклов забойная температура в добычной скважине 2 может подняться до высоких неприемлемых значений, например выше

600 К, что фиксируют забойным термометром 5, В этом случае для предотвращения перегрева газоотводящей трубы 4, а также обсадной колонны добычной скважины 2 в затрубное пространство между добычной скважиной

2 и газоотводящей трубой 4 подают поток холодной воды для их охлаждения и для снижения и удержания забойной температуры скважины и получаемых газов на уровне не выше 600 К.

В этом случае парогазовую смесь также отводят через газоотводящую трубу 4 на поверхность, подают в теплообменник и сепаратор, где утилизируют их физическое тепло и разделяют продукты синтеза от продуктов горения и жидкой фазы.

Формула и з обретения

Способ метанизации обводненных залежей угля, включающий бурение нагнетательной и добычной скважин на угольный пласт, герметизацию устья скважин, соединение забоев скважин под давлением гидроразрыва пласта, Ьцнв еаса

Составитель М.Гагулин

Техред Л. Олийнык Корректор С.Шекмар

Редактор Л.Зайцева

Заказ 2651/32 Тираж 450 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101

5 14814 оборудование добычной скважины гаэоотводящей колонной, роэжиг пласта у нагнетательной скважины, поочередную подачу нагретого воздуха для подогрева пласта до 700-1500 К и во5 ды в нагретый пласт для синтеза горючих газов, последовательный отвод продуктов горения и синтеза через добычную скважину и охлаждение добычной скважины, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения выхода метана эа счет поддержания в угольном пласте оптимального: давления путем образования на забое добыч- 15 ной скважины газовой эоны повышенного давления, после гидроразрыва добычную скважину добуривают ниже

0g 6 подошвы угольного пласта на глубину, где давление напора пластовой воды равно давлению гидрораэрыва, газоотводящую колонну опускают в добычную скважину на глубину, где давление напора пластовой воды больше гидростатического, но меньше давления гидроразрыва, и подают на забой добычной скважины через нагнетательную скважину воздух до образования газовой зоны от торца гаэоотводящей колонны до кровли угольного пласта, при этом в процессе синтеза горючих газов производят регулирование давления в газовой зоне путем изменения глубины установки газоотводящей колонны.