СПОСОБ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА УГОЛЬНЫЙ ПЛАСТ Российский патент 1995 года по МПК E21B43/26 

Изобретение относится к горному делу, в частности к способу создания в угольном пласте высоко проницаемых коллекторов методом гидравлического разрыва.

Известен способ разрыва угольного пласта жидкостью и воздухом. Впервые в 1954 г был разорван воздухом высокого давления пласт l_i на Лисичанской станции "Подземгаз" [1]
Известен также способ гидравлического разрыва угольного пласта жидкостью, в том числе и водой, с закреплением щели гидроразрыва с помощью специально закачиваемых в нее твердых веществ (песок) [2] В обоих известных способах фиксация высокой пропускной способности созданных коллекторов достигается только после огневой проработки созданных щелей.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ соединения скважин, заключающийся в последовательной промывке водой и продувке воздухом щели гидроразрыва [3] Однако известный способ имеет некоторые недостатки, обуславливающие ограниченное расширение щели. Создаваемые коллектора имеют невысокую пропускную способность и часто забиваются в процессе создания и расширения. Неизвестны количественные и качественные рекомендации эффективного расширения щели гидроразрыва.

Целью изобретения является повышение интенсивности и надежности расширения щели гидроразрыва.

Достигается это тем, что в известном способе расширения щели гидроразрыва, заключающемся в последовательной промывке водой и продувке воздухом щели, создаваемой при гидравлическом разрыве угольного пласта, продувку воздухом осуществляют на расходе, превышающем в 5-15 раз расход воды при промывке, а цикл промывка водой продувка воздухом повторяют многократно. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "Новизна". В известном изобретении [3] щель гидроразрыва промывают водой и продувают воздухом, однако при этом не обеспечивают эффективного расширения щели гидроразрыва. Это позволяет сделать вывод о соответствии его критерию "существенные отличия".

Предлагаемый способ расширения щели гидроразрыва осуществляет следующим образом.

Процесс гидравлического разрыва угольного пласта "У1-Внутренний" на глубине 240 м осуществили при давлении нагнетания воды около 100 атм и среднем ее расходе 20 м³/ч. После гидравлического разрыва угольного пласта промывку созданной щели осуществили на среднем расходе воды 60 м³/ч и давлении 2-3 ати. Из скважины-стока истекает вода с кусочками угля. По мере промывки щели между скважиной-источник и скважиной-сток содержание кусочков угля и их величина уменьшаются. Промывка завершается после исчезновения в истекающей воде кусочков угля.

После этого приступают к второй стадии цикла продувка воздухом.

Был проведен специальный эксперимент, на основании которого выявлены оптимальные режимы стадии продувки.

В таблице приведены основные результаты эксперимента.

На отдельных участках гидроразрыва на стадию продувки воздухом подавали различные его количества от 60 до 1 500 м³/ч. При подаче в скважину-источник воздуха начинается медленное вытеснение воды из скважины-стока. При расходе воздуха, близком к расходу воды при промывке щели, расширение щели малоактивно. Так, при расходе воздуха 60 и 180 м³/ч в вытесняемой из скважины-стока воды нет новых кусков угля, пропускная способность образованной щели практически не увеличивается. При увеличении расхода воздуха на продувку в 5 раз (300 м³/ч) в вытесняемой воде появляются мелкие кусочки угля. В результате увеличения скорости движения воды в щели в 5 раз начинается разрушение стенок щели и вынос отслоившихся мелких кусочков угля. После вытеснения воды давление воздуха на нагнетательной скважине устанавливается 1,0 ати. Увеличение пропускной способности щели мало заметно. Только лишь после увеличения расхода воздуха более 5 раз (300 м³/ч и более) начинается интенсивный вынос с водой средних и крупных кусков угля. Это вызвано увеличением скорости движения вытесняемой из щели воды, разрушением силами трения стенок щели и отслоением кусков угля. При 5, 10 и 15-кратном увеличении расхода воздуха (300, 600 и 900 м³/ч), а следовательно, и скорости движения вытесняемой воды увеличивается размер выносимых кусков угля. Сопротивление щели гидроразрыва резко снижается до 0,7-0,8 ати. Однако при увеличении расхода воздуха при продувке до 1200 и 1500 м³/ч (соответственно в 20 и 25 раз) отслоение угля со стенок настолько интенсивно, что щель гидроразрыва и скважина-сток периодически забиваются кусками угля и гидравлическое сопротивление щели гидроразрыва возрастает.

Таким образом, согласно предлагаемому способу стадию продувки щели воздухом проводят на расходе в 5-15 раз, превышающем расход воды на стадии промывки щели.

Эффективное расширение щели гидроразрыва осуществляют, кроме того, путем многократного повторения цикла промывка водой продувка воздухом. В этом случае удается наиболее интенсивно расширять щель гидроразрыва и ликвидировать образующиеся угольные пробки в скважине-стоке. Во втором случае необходим воздух высокого давления.

Использование предлагаемого способа расширения щели гидроразрыва по сравнению с существующими способами обеспечивает следующие преимущества:
эффективное расширение щели гидроразрыва без ее огневой проработки, а следовательно, без дополнительных больших материальных и временных затрат;
создание высоко пропускных коллекторов, необходимых в угольной промышленности для различных промышленных целей.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для гидравлического разрыва угольных пластов и создания в них проницаемых коллекторов. Расширение щели гидроразрыва осуществляют последовательно промывкой ее водой и продувкой воздухом. Новым в способе является регламентируемый расход продуваемого воздуха, в 5 15 раз превышающий расход жидкости при промывке щели. Причем промывку и продувку щели повторяют многократно. 1 з.п.ф-лы.

1. СПОСОБ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА УГОЛЬНЫЙ ПЛАСТ, включающий гидравлический разрыв пласта и последующее расширение образовавшейся щели гидроразрыва путем промывки жидкостью и продувки воздухом, отличающийся тем, что продувку воздухом осуществляют на расходе, превышающем расход жидкости при промывке в 5 15 раз. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что промывку и продувку щели повторяют многократно.