Способ интенсификации добычи природного газа из угольных пластов через скважины


 


Владельцы патента RU 2524583:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" (RU)

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для дегазации угольных пластов с целью повышения безопасности работ в шахтах, а также для добычи метана из угольных пластов через скважины, пробуренные с поверхности или из горных выработок. Способ интенсификации добычи природного газа из угольных пластов через скважины включает создание трещин в угольном пласте посредством циклического увеличения и снижения давления жидкости в скважине и воздействие на пласт низкочастотными импульсами давления высокой амплитуды при увеличении давления жидкости в скважине. При этом циклически увеличивают давление жидкости в скважине выше предела упругости разрушаемого массива, одновременно контролируют, чтобы максимальные значения напряжений, создаваемых в угольном пласте, были ниже предела прочности разрушаемого массива. Техническим результатом является повышение эффективности добычи природного газа.

 

Предлагаемое изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для дегазации угольных пластов с целью повышения безопасности работ в шахтах, а также для добычи метана из угольных пластов через скважины, пробуренные с поверхности или из горных выработок.

Известен способ гидроразмыва горных пород (Патент №2014457, опубл. 1994.06.15) путем подачи прерывистой струи жидкости под давлением, причем прерывание струи жидкости осуществляют с частотой, равной резонансной частоте колебаний разрабатываемых пород.

Однако размыв породы пульсирующей струей жидкости осуществляется только в непосредственной близости от призабойной зоны, создание трещин в толще пласта возможно при генерации колебаний и их передаче по плотным твердой и жидкой фазам пласта.

Известен способ гидравлической обработки угольного пласта (Патент №2188322, опубл. 2002.08.27), включающий нагнетание рабочей жидкости в режиме гидрорасчленения с последующим сбросом устьевого давления жидкости до атмосферного, гидравлические удары создают при свободном истечении жидкости из скважины, циклически перекрывая поток.

Однако применение способа способствует созданию трещин за счет применения постоянного давления, а также гидравлических ударов при свободном истечении жидкости из скважины с образованием трещин, невозможна регулировка мощности гидроудара, количество циклов гидроударов ограничено давлением жидкости в плате, созданном при гидрорасчленении.

Известен способ гидравлической обработки угольного пласта (Патент №2298650, опубл. 2007.05.10), который включает закачку жидкости в пласт в фильтрационном режиме, затем создание гидравлических ударов при сбросе устьевого давления жидкости до атмосферного с последующим истечением жидкости из скважины и с одновременным накоплением гидравлической энергии потока, создаваемого нагнетательным насосом, для гидравлической дезинтеграции пласта по направлениям образованных трещин. Эти процессы повторяют до образования в пластах проектных площадей гидрообработки вокруг скважины.

Однако применение способа способствует созданию кратковременных гидравлических ударов с образованием трещин при сбросе устьевого давления, не используются механизмы импульсного воздействия для развития длины трещин. При приложении значительной энергии гидроудара в обрабатываемом угольном пласте возможно возникновение напряжений, вызывающих образование переизмельченной массы, которая при следующих циклах может оказывать негативное влияние на процесс обработки.

Известен способ интенсификации добычи природного газа из угольных пластов (Патент №2343275, опубл. 2009.01.10), принятый за прототип, включающий создание полости в угольном пласте посредством циклического увеличения и снижения давления жидкости в скважине и воздействие на пласт низкочастотными импульсами давления высокой амплитуды при увеличении давления жидкости в скважине.

Однако при приложении медленно нарастающего давления обычно формируется одиночная трещина, развивающаяся в зоне наименьшей прочности. При снятии давления трещина смыкается, препятствуя увеличению проницаемости пласта. При значительной амплитуде давлений возможно возникновение напряжений в угольном пласте, вызывающих образование переизмельченной массы, которая при следующих циклах может оказывать негативное влияние на процесс обработки.

Техническим результатом изобретения является развитие сети трещин пласта вокруг скважины за счет импульсов давления, амплитуда которых достаточна для создания сети расходящихся трещин, но недостаточна для хрупкого разрушения угольного пласта с образованием штыба, засоряющего образуемые трещины.

Технический результат достигается тем, что применяя способ интенсификации добычи природного газа из угольных пластов через скважины, включающий создание трещин в угольном пласте посредством циклического увеличения и снижения давления жидкости в скважине и воздействие на пласт низкочастотными импульсами давления высокой амплитуды при увеличении давления жидкости в скважине, циклически увеличивают давление жидкости в скважине выше предела упругости разрушаемого массива, одновременно контролируют, чтобы максимальные значения напряжений, создаваемых в угольном пласте, были ниже предела прочности разрушаемого массива.

Такой способ позволяет периодическими гидроударами создавать и развивать трещины угольного пласта, причем остаточная деформация трещин позволяет не применять проппант для их закрепления, а напряжения ниже предела прочности не разрушают уголь до состояния штыба.

Способ реализуют следующим образом. На устье скважины устанавливают вентили, первый из которых (вентиль излива) соединяет скважину со сливной емкостью, второй (вентиль долива) - с насосным агрегатом. Вентили имеют конструкцию, позволяющую их открывать и закрывать в течение малого временного периода, например, с применением пневматического привода.

При закрытом вентиле слива жидкости открывают вентиль долива. Подача в скважину жидкости способствует поддержанию на устье высокого давления. Быстрое повышение давления на устье скважины приводит в движение массу скважинной жидкости, которая при достижении зумпфа создает гидроудар с повышением давления в образующихся трещинах пласта. Под влиянием давления трещины пласта расширяются.

После наполнения и максимального расширения трещин пласта в прискважинной зоне закрывают вентиль долива и открывают вентиль излива. Скважинная жидкость начинает изливаться в сливную емкость, давление жидкости на устье падает до атмосферного, формируется волна разрежения, которая перемещается от устья к забою скважины и формирует в призабойной зоне импульс депрессии. Трещины пласта смыкаются. После излива порции скважинной жидкости повторяют операции закачки жидкости для наполнения и расширения трещин пласта и ее повторного излива.

Давление гидроудара пропорционально скорости движения центра масс скважинной жидкости. Длительность и величину прикладываемого давления выбирают с учетом физических свойств пласта и технологических условий, а также с учетом предела упругости и предела прочности разрушаемого массива.

Максимальное значение давления гидроудара должно быть выше горного давления и напряжение, создаваемое в пласте, выше предела упругости разрушаемого массива. Если максимальное напряжение в пласте выше предела упругости, то при смыкании трещин проявляется остаточная деформация фрагментов пласта. При остаточной деформации трещины пласта смыкаются неполностью, вследствие чего возможно исключение операции закрепления трещин проппантом.

Если максимальное напряжение в пласте ниже предела прочности разрушаемого массива, то развитие трещин происходит не за счет хрупкого разрушения, а только за счет усталостного разрушения пласта. В этом случае развитие трещин не сопровождается образованием большого количества угольного штыба, засоряющего образуемые трещины и снижающие показатели качества добываемого угля.

Периодическое возвратно-поступательное перемещение массы жидкости через прискважинную зону пласта способствует ее размыву, а также развитию существующих трещин, что способствует увеличению проницаемости.

Способ интенсификации добычи природного газа из угольных пластов через скважины, включающий создание трещин в угольном пласте посредством циклического увеличения и снижения давления жидкости в скважине и воздействие на пласт низкочастотными импульсами давления высокой амплитуды при увеличении давления жидкости в скважине, отличающийся тем, что циклически увеличивают давление жидкости в скважине выше предела упругости разрушаемого массива, одновременно контролируют, чтобы максимальные значения напряжений, создаваемых в угольном пласте, были ниже предела прочности разрушаемого массива.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для отработки свиты газоносных пластов. Техническим результатом является повышение безопасности и снижение затрат на дегазацию при разработке газоносных пластов.

Изобретение относится к горному делу и может быть применено при добыче метана из угольных пластов. Способ включает бурение или вскрытие старой вертикальной скважины в месте метано-угольной залежи, определение мощности пласта в разрезе скважины, определение марочного состава углей, подведение к метано-угольной залежи через рабочий интервал вертикальной скважины источника периодических направленных коротких импульсов высокого давления и воздействие на пласт энергией плазмы, образуемой взрывом калиброванного металлического проводника, в виде периодических направленных коротких импульсов высокого давления.

Изобретение относится к горному делу, используется для предварительной и текущей дегазации угольных пластов в шахтах III категории и сверхкатегорных по газу, а также опасных по внезапным выбросам угля и газа.

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности, и может быть использовано для дегазации мощного угольного пласта при его отработке в два слоя по системе «слой-пласт».

Изобретение относится к текущему прогнозу метановыделения в подготовительные выработки и может найти широкое применение при автоматизированном текущем прогнозе метанообильности в увязке с данными телеконтроля содержания в выработке.

Способ относится к области горной промышленности, в частности к угольной, и может быть использован при отработке склонных к самовозгоранию угольных пластов. Техническим результатом является повышение безопасности ведения горных работ при отработке склонных к самовозгоранию угольных пластов.
Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности, и может быть использовано для гидродинамического воздействия на угольный пласт и глубокой его дегазации.
Предложенная группа изобретений относится к горной промышленности и предназначена для удаления метана из газа низкой концентрации в угольных шахтах. Техническим результатом является обеспечение возможности удаления метана из газа при использовании реакции окисления малого количества метана в газе в условиях высокой температуры.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к методу комплексного управления газовыделением при отработке мощных и сближенных пластов угля. Техническим результатом является повышение эффективности управления газовыделением с целью обеспечения высокой производительности и безопасности добычи угля и метана.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при дегазации неразгруженных угольных пластов. Техническим результатом является повышение эффективности подземной дегазации угольных пластов за счет максимального использования природной трещиноватости с наибольшей отдачей метана из угольных месторождений.
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для освоения и восстановления дебита эксплуатационных нефтяных и газовых скважин, понизившегося вследствие кольматации призабойной зоны асфальтосмолопарафиновыми образованиями и мехпримесями.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для повышения нефтеотдачи добывающих скважин при многократном гидроимпульсном воздействии на пласт.

Изобретение относится к области нефтедобычи, а именно к способам возбуждения скважин. Техническим результатом является упрощение способа при повышении производительности.

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при акустическом воздействии на продуктивные пласты для интенсификации добычи нефти, воды и других текучих сред из скважин.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для повышения нефтеотдачи продуктивных пластов при их эксплуатации скважинными глубинно-насосными установками.

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, преимущественно к добыче вязкой и сверхвязкой нефти, а также может быть использовано для интенсификации добычи нефти, осложненной вязкими составляющими и отложениями.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для освоения и восстановления дебита эксплуатационных скважин, понизившегося вследствие кольматации призабойной зоны асфальто-смоло-парафиновыми образованиями и мехпримесями.
Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при строительстве скважины. При строительстве горизонтальной нефтедобывающей скважины ведут бурение вертикального ствола через горные породы, в том числе через неустойчивые глинистые породы с входом в продуктивный пласт, спуск эксплуатационной колонны до продуктивного пласта, цементирование заколонного пространства и бурение горизонтального ствола из эксплуатационной колонны.
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Способ включает стадию вибросейсмического воздействия на пласт с помощью генератора упругих волн.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и предназначено для реализации вибросейсмического ударного воздействия при повышении нефтеотдачи пластов. Установка содержит ударник для нанесения ударов, расположенное в стволе скважины подъемное устройство, связанное с ударником, и наковальню.
Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при обработке призабойной зоны добывающей скважины. Способ обработки призабойной зоны добывающей скважины включает заполнение интервала продуктивного пласта скважины растворителем асфальтосмолистых и парафиногидратных отложений с частичной его задавкой в призабойную зону скважины. Осуществляют вакуумно-импульсное воздействие с одновременной откачкой продуктов реакции. Заполняют интервал продуктивного пласта раствором соляной кислоты с частичной его задавкой в призабойную зону скважины. Осуществляют технологическую выдержку и вакуумно-импульсное воздействие с одновременной откачкой продуктов реакции. При этом за один цикл вакуумно-депрессионного воздействия откачивают порядка 0,01 м3 жидкости. При вакуумно-импульсном воздействии после задавки растворителя асфальтосмолистых и парафиногидратных отложений количество импульсов назначают в 3-6 раз больше, чем при вакуумно-импульсном воздействии после задавки раствора соляной кислоты, при назначении объема извлечения прореагировавшего объема растворителя асфальтосмолистых и парафиногидратных отложений, равного объему закаченного растворителя. Техническим результатом является повышение эффективности обработки призабойной зоны. 3 пр.
Наверх