Способ создания в угольном пласте техногенного месторождения метана

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для воспроизводства отработанных угольно-газовых залежей с последующим получением метана из угольного пласта. Техническим результатом является повышение эффективности получения метана из угольного пласта за счет его микробиологического воспроизводства. В способе создания в угольном пласте техногенного месторождения метана, включающем бурение скважин, подачу в угольный пласт совместно с веществами, обеспечивающими их жизнедеятельность, бактерий, образующих метан, выдерживание до образования метана и извлечение метана, подачу бактерий осуществляют после прекращения извлечения метана в режиме самоистечения и в проработанный участок угольного пласта, полученный нагнетанием рабочей жидкости в режиме гидрорасчленения с выдержкой ее в пласте с последующим оттеснением из фильтрующих пор и трещин путем закачки углекислого газа и извлечения метана, причем первоначально подают бактерии, окисляющие свободный кислород и образующие соединение СН₃СООН, затем бактерии, преобразующие это соединение в метан, а выдерживание осуществляют без доступа кислорода до образования промышленных концентраций метана. Причем в качестве образующих соединение СН₃СООН используют бактерии рода Methanosarcina и Methanothrix. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для воспроизводства отработанных угольно-газовых залежей с последующим получением метана из угольного пласта.

Известен способ дегазации угольного пласта, включающий вскрытие угольной залежи и циклическое воздействие на нее жидкостью и хладоагентом (авторское свидетельство СССР N 1375839, 1988).

Известен также способ дегазации угольного пласта, включающий бурение скважин, нагнетание жидкости в угольный пласт в режиме гидрорасчленения, подачу и выдержку жидкости в пласте и ее оттеснение из трещин и пор подачей воздуха или инертного газа (авторское свидетельство СССР N 1511435, 1989).

Наиболее близким аналогом является способ создания в грунте, коренной подстилающей породе или в угольном пласте техногенной залежи метана, включающий бурение скважин, нагнетание через них в пласт воды, содержащей бактерии и вещества, обеспечивающие их жизнедеятельность, выдержку до образования метана и извлечение метана (заявка PCT N 79/00201, E 21 B 43/22, 19.04.1979).

Недостатком этих известных способов является низкая эффективность по воспроизводству метана с течением времени.

Задачей изобретения является повышение эффективности получения метана из угольного пласта за счет его микробиологического воспроизводства.

Поставленная задача решается тем, что в способе создания в угольном пласте техногенного месторождения метана, включающем бурение скважин, подачу в угольный пласт совместно с веществами, обеспечивающими их жизнедеятельность, бактерий, образующих метан, выдерживание до образования метана и извлечение метана, отличающийся тем, что подачу бактерий осуществляют после прекращения извлечения метана в режиме самоистечения и в проработанный участок угольного пласта, полученный нагнетанием рабочей жидкости в режиме гидрорасчленения с выдержкой ее в пласте с последующим оттеснением из фильтрующих пор и трещин путем закачки углекислого газа и извлечения метана, причем первоначально подают бактерии, окисляющие свободный кислород и образующие соединение CH₃COOH, затем бактерии, преобразующие это соединение в метан, а выдерживание осуществляют без доступа кислорода до образования промышленных концентраций метана. Причем в качестве образующих соединение CH₃COOH использую бактерии рода Methanosarcina и Methanothrix. В результате происходит возобновление метана до промышленных значений. После этого продолжают его извлечение по традиционной схеме.

На чертеже представлен вариант схемы создания техногенного месторождения метана после его отработки из угольного пласта по предложенному способу.

Схема включает угольный пласт 1, скважину 2, затампонированное затрубное пространство 3, перфорацию скважины 4, систему трещин 5.

Способ осуществляют следующим образом.

Первоначально метаносодержащий угольный пласт 1 вскрывают скважиной 2. Затем последовательно тампонируют затрубное пространство 3, производят перфорацию 4 обсадной колонны (на чертеже не показана) и осуществляют расчленение пласта 1 гидравлическим воздействием воды, закачиваемой под давлением 10-12 МПа. Когда образуется система трещин 5, осуществляют инициирование метана, содержащегося в угольном пласте.

Для этого в пласт 1 через скважину 2 подают углекислый газ, который замещает в угле метан и на поверхность практически впоследствии не извлекается. После завершения всех циклов инициирования производят съем метана, который постепенно выходит через скважину 2 на дневную поверхность. Через 5-10 лет дегазации угольного пласта 1 основное количество метана извлекается на поверхность и дебит скважины 2 по метану резко снижается.

После этого в проработанный участок угольного пласта 1 последовательно подают (совместно с продуктами, обеспечивающими жизнедеятельность) микроорганизмы, окисляющие свободный кислород и образующие соединение CH₃COOH, а затем метанообразующие бактерии.

При этом необходимо учитывать известный в природных системах, но до настоящего времени не использовавшийся в технике и технологиях процесс возобновления метана. Так, микробиологические исследования показали, что бактериальное восстановление метана происходит за счет преобразования соединения CH₃COOH. Условия многих угольных пластов (температура 15-20^oC и pH 6,4-7,5) способствуют протеканию подобных микробиохимических процессов целенаправленного образования техногенного метана.

Таким образом, процесс микробиохимического техногенного метанообразования включает следующие стадии развития: окисление свободного кислорода и клетчатки специальными бактериями до образования соединения CH₃COOH; микробиологическое образование метана в результате реакции: CH₃COOH ---> CH₄ + CO₂ (1) В результате сорбции синтезированного газа углем происходит образование техногенного месторождения метана в угольном пласте. После приступают к его добыче через скважину 2.

Примером конкретного выполнения предложенного способа служит следующее.

После вскрытия угольного пласта 1 скважиной 2 и завершения работ по тампонированию затрубного пространства 3, перфорированию 4 обсадной колонны производят гидрорасчленение пласта 1. Давление нагнетания рабочей жидкости (воды) в пласт 1, объем и темп закачки определяют по общепринятой методике. Нагнетание воды производят насосными агрегатами 4АН-700.

После нагнетания расчетного объема рабочей жидкости скважину 2 закрывают на 2-3 месяца. После чего к скважине 2 подключают четыре компрессора КПУ-16/250, которые закачивают углекислый газ в пласт 1 с общим темпом 64 м³/мин, обеспечивающим его нагнетание под давлением 12 МПа. После закачки расчетного объема углекислого газа скважину закрывают на 10-15 суток, а затем ведут извлечение метана из пласта в режиме самоистечения.

Через 5-10 лет дегазации угольного пласта 1 основное количество метана извлекается на поверхность и дебит скважины 2 резко снижается. Тогда в проработанный участок угольного пласта 1 совместно с веществами, обеспечивающими жизнедеятельность бактерий (с водами, содержащими клетчатку), подают растворы микроорганизмов, окисляющих свободный кислород и образующих соединение CH₃COOH, затем микроорганизмы группы Methanosarcina или Methanothrix, и вновь закрывают скважину до образования по формуле (1) в результате бактериального взаимодействия техногенного метана до промышленных концентраций (например, до 10-15 м³/т).

В результате происходит образование техногенного месторождения метана в угольном пласте 1. После этого вновь приступают к извлечению метана через скважину 2.

Положительный эффект предложенного технического решения заключается в повышении эффективности получения метана из угольного пласта за счет его микробиологического воспроизводства.

Предлагаемое изобретение может быть использовано при осуществлении промышленной добычи метана из угольного пласта.

Формула изобретения

1. Способ создания в угольном пласте техногенного месторождения метана, включающий бурение скважин, подачу в угольный пласт совместно с веществами, обеспечивающими их жизнедеятельность, бактерий, образующих метан, выдерживание до образования метана и извлечение метана, отличающийся тем, что подачу бактерий осуществляют после прекращения извлечения метана в режиме самоистечения и в проработанный участок угольного пласта, полученный нагнетанием рабочей жидкости в режиме гидрорасчленения с выдержкой ее в пласте с последующим оттеснением из фильтрующих пор и трещин путем закачки углекислого газа и извлечения метана, причем первоначально подают бактерии, окисляющие свободный кислород и образующие соединение CH₃COOH, затем бактерии, преобразующие это соединение в метан, а выдерживание осуществляют без доступа кислорода до образования промышленных концентраций метана.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве образующих соединение CH₃COOH используют бактерии рода Methanosarcina и Methanothrix.

РИСУНКИ

Рисунок 1