Способ дегазации угольного пласта

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для дегазации угольных пластов. Цель - повышение эффективности дегазации за счет снижения фильтрации жидкости в пласт. На дегазируемый пласт П бурят скважину С. Обсаживают С трубами и герметизируют затрубное пространство. В С нагнетают жидкость, активированную магнитным полем. Предварительно определяют коэффициент магнитной активации для жидкости и обрабатываемого угля. Этот коэффициент представляет собой отношение величин удельного поглощения углем активированной и неактивированной жидкостей. Коэффициент определяют для нескольких вариантов напряженностей магнитного поля. Для обработки пласта используется жидкость, имеющая коэффициент активации меньше единицы. Величину магнитного поля для обработки жидкости выбирают соответствующей коэффициенту активации меньше единицы. Эффект способа достигается за счет снижения степени блокирования газа в порах пласта. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51),5 Е 21 F 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС ТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4371552/23-03 (22) 15,12.87 (46) 07.08.90. Еюл. и 29 (71) Институт горного дела АН КазССР (72) Т.E. Хакимжанов и Г.Т. Сванбаев (53) 622.8.831(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 911048, кл. Е 2! F 5/02, 1980.

Калиев С,Г. и др. Управление газовыделением на угольных шахтах.

М.: Недра, !980, с. !!6-147 ° (54) СПОСОБ ДЕГАЗАЦИИ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА (57) ИзоЬретение относится к горному . делу и м.б. использовано для дегазации угольных пластов, Цель - повышение эффективности дегазации за счет снижения фильтрации жидкости в пласт.

На дегазируемый пласт (П) бурят скважину (С). Обсаживают С трубами и герИзоЬретение относится к горной промышленности, преимущественно уго. льной, и может быть использовано для дегазации угольных пластов.

Целью изобретения является повышение эффективности дегазации за счет снижения фильтрации жидкости в пласт.

При нагнетании в пласт обычной воды водонасыщенность угля достигает некоторого значения W, при котором заполняются в основном макропоры и переходные поры, составляющие фильтрационный объем, и часть микропор: ! !о !"!Ф1+ !"!с э . (1) где W+,— удельное количество обычной

„.80„„1583636 А 1

2 метизируют затрубное пространство. В

С нагнетают жидкость, активированную магнитным полем. Предварительно определяют коэффициент магнитной активации для жидкости и оЬрабатываемого угля. Этот коэффициент представляет собой отношение величин удельного поглощения углем активированной и неактивированной жидкостей..Коэффициент определяют для нескольких вариантов напряженностей магнитного поля. Для обраЬотки пласта используется жидкость, имеющая коэффициент активации меньше единицы. Величину магнитного поля для обработки жидкости выЬирают соответствующей коэффициенту активации меньше единицы. Эффект способа достигается за счет снижения степени

Ьлокирования газа в порах пласта.

1 ил. воды, заполнившее фильТра- QC ционный объем угля во.вре- (, } мя ее нагнетания в пласт, фф мз/т; СлР

W — удельное количество обычной ф

С( воды, заполнившее часть микропор угля во время ее нагнетания в пласт, м /т.

Таким образом, непосредственно после окончания нагнетания воды в пласт фь фильтрационный оЬъем угля заполнен водой и выход вытесненного газа по ним затруднен: происходит эффект Ьлокировки газа. В процессе перераспределения жидкости в пористом пространстве угля молекулы воды- посредством

1583636 диффузии перемещаются из фильтрационного оЬъема в микропоры. После окончания переноса жидкости в сорЬционный оЬъем угля, длительность„ которого составляет 3-6 мес, в фильтрационном оЬъеме угля остается жидкости в следующем количестве: ф С1

0 где !4, — удельное количество обычной воды, перенесенной из фипьтрационного оЬъема и адсорбированной в микропорах, после окончания нагнетания, м /т.

Следовательно, максимум эффекта блокировки газа в порах угля приходится на период процесса переноса жидкости в сорбционный объем угля, эффект блокировки газа может продолжать-,0 ся и после окончания переноса жидкости в микропоры. Уровень эффекта блокировки газа зависит от количества воды, оставшейся в фильтрационном оЬъеме угля Ыф,, Чем больше 1ф,, тем меньшее количество газа может пропустить часть фильтрационного объема, свободная от жидкости.

Учитывая, что продолжительность отсоса газа из угольного пласта после 30 гидроразрыва оЬычно составляет 312 мес, а продолжительность процесса переноса в сорбционный объем воды и

Ьлокировки газа 3-6 мес, то низкий уровень газоотдачи характерен для большей части периода дегазации, При нагнетании в пласт воды с пониженной способностью к поглощению углем снижается степень Ьлокировки газа в порах пласта, Это позволяет уменьшить фильтрацию жидкости в пласт, в результате åñî уменьшается влияние попутного увлажнения, снижаются длительность и уровень эффекта блокировки газа, повышается газоотдача и 45 эффективность дегазации пласта.

Понижение способности жидкости к поглощению достигается путем ее магнитной оЬработки (активации).

Как показали проведенные экспери50 ментальные исследования, магнитная активация воды позволяет уменьшить или увеличить водопоглощение угля, изменяя при этом адсорЬционную спосоЬность жидкости. В случае уменьшеi5 ния водопоглощения угля в результате магнитной активации воды влагонасыщенность угля W,„ равна

W„= Wyg+ W < (3) где Ч вЂ” удельное количество магнитофг активированной воды. заполнившее фильтрационный объем во время ее нагнетания в пласт, мз/т;

W --- удельное количество магнитос активированной воды, заполнившее часть микропор угля во время ее нагнетания в пласт, м /т, В результате магнитной активации воды влагонасыщенность угольного пласта после гидрообработки W меньше, чем влагонасыщенность пласта после гидрооЬработки оЬычной водой W,, т ° е.

W (W,, соответственно W <Мф, и W (W

Поскольку магнитоактивированная вода сохраняет свои свойства в течение примерно 1 ч, то после окончания нагнетания в пласт происходит процесс перераспределения обычной необработанной воды, В момент завершения переноса воды в микропоры в фильтрационном объеме воды остается s количестве, равном (4)

W| 1= Wa Wcf

Сравнивая уравнения (2) и (4), можно сделать вывод о том, uòо W ф а (Иф„, так как W ф (И +,. Это означает, что количество воды, оставшееся в фильтрационном объеме и являющееся препятствием для выхода вытесненного газа, из-за магнитной активации воды меньше, чем при гидрооЬработ1 ке обычной водой. Следовательно, благодаря применению магнитной активации воды уменьшаются уровень эффекта блокировки метана и продолжительность

его действия, Для повышения эффективности гидроразрыва необходимо применять магнитную активацию рабочей жидкости в режиме, обеспечивающем снижение водопоглощения угля. Режим магнитной активации воды оценивается по величине коэффициента магнитной активации К„, который определяется по формуле где W — масса магнитоактивированной м воды, поглощенной 1 г угля, мг/г;

W — масса обычной воды, поглощеннрй 1 г угля, мг/г.

Если при данной напряженности магнитного поля коэффициент КА,<1, то, следовательно, после магнитной активации воды произошло снижение водопоглощения угля, При осуществлении предлагаемого способа следует подбирать экспериментально напряженность маг5 нитного поля, при которой К 1.

На чертеже изображена схема осуществления способа.

На схеме обозначены насос 1, ем- 1ð кость 2 для воды, нагнетательный трубопровод 3, противоположный став (труЬопровод) 4, скважина 5 гидрораэрыва, устройство 6 для магнитной активации воды, вентиль 7 и манометр 8.

Способ осуществляется следующим образом, На дегазируемый угольный пласт бурят скважину, оЬсаживают ее устье трубами и герметизируют затрубное пространство. Предварительно перед нагнетанием жидкости в пласт в лабо" раторных условиях определяют коэффи" циенты магнитной активации жидкости при различных уровнях напряженности магнитного поля. Выбирают уровень напряженности магнитного поля и соответствующий режим магнитной активации, для которой наблюдается минимальная величина К . Причем выбирают .30 м режим, при котором К 1. В этом режиме проводят магнитную активацию жидкости и закачивают ее в пласт.

Жидкость нагнетают насосом 1 по труЬопроводу 4 в скважину 5 до осущест35 вления гидроразрыва пласта с темпом, превышающим естественную приемистость пласта. После прекращения нагнетания жидкость сливают из скважины, а скважину подключают к вакуумной линии и. 40 осуществляют отвод выделяющегося метана из пласта. При нагнетании в пласт жидкость пропускают через магнитное поле устройства 6.

Пример. Из горной выработки 45 на угольный пласт была пробурена,скважина гидроразрыва. Скважину обсадили труЬами и загерметизировали ее устье.

Предварительно, до осуществления гидроразрыва пласта, в лабораторных ус- 50 ловиях определяли оптимальную напряженность магнитного поля, при которой произошло снижение водопоглоцения угля и коэффициент магнитной активации

К (1. Весовым методом путем подбора постоянных магнитов и регулировкой напряженности магнитного поля в аппаратах с электромагнитами определили кривую водопоглощения угля, из которой выбрали оптимальнь,е значения напряженности магнитного поля (когда

К „(1).

Для условий шахты оптимальные значения напряженности магнитного поля, при которых К», (1, составили

200-230 кА/м и 270-300 кА/м. Поэтому в устройстве для магнитной активации воды при осуществлении предложенного способа на данной шахте использовались магниты марки 22БА220 и 15БА-300.

Устройство для магнитной активации воды с любыми магнитами иэ указан ных марок было установлено в 5-10 м от устья гидрораэрыеной скважины, Воду нагнетали насосом 1 по трубопроводу 4 в скважину 5 до осуществления гидроразрыва угольного пласта. После прекращения излива воды иэ скважины

5 произвели ее подключение к вакуумной линии для отсоса газа и приступили к извлечению метана из пласта.

Формула и з о Ь р е т е н и я

Способ дегазации угольного пласта, включающий Ьурение скважин, нагнетание через них жидкости в пласт с темпом, превышающим приемистость пласта до осуществления гидроразрыва, последующую откачку жидкости и каптаж газа, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности дегазации за счет снижения фильтрации жидкости в пласт, производят магнитную активацию жидкости перед нагнетанием ее в пласт, причем предварительно определяют коэффициент магнитной активации К „ для различных величин напряженности активирующего магнитного поля иэ соотношения где W — масса магнитоактивированной м жидкости, поглощенной 1 г угля, мг/г;

W, †. масса обычной неактивированной жидкости, поглощенной

1 г угля, мг/г, а магнитную активацию жидкости производят в поле с напряженностью, при которой коэффициент магнитной активации жидкости меньше единицы.

1583636 6

1583636

Составитель И. Федяева

Техред П,олийнык

Корректор М, Ыарони

Редактор О. 3)рковецкая

Заказ 2240 Тираж 369 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

11 It

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101