СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАНА ИЗ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА Российский патент 1998 года по МПК E21F7/00 

Описание патента на изобретение RU2121062C1

Предлагаемое изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для извлечения метана из угольного пласта.

Известен способ дегазации угольного пласта, включающий вскрытие угольной залежи и циклическое воздействие на нее жидкостью и хладоагентом [1].

Недостатком данного способа является низкая эффективность извлечения метана с течением времени.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является известный способ дегазации угольного пласта, включающий бурение скважин с поверхности, нагнетание в пласт рабочей жидкости в режиме гидрорасчленения, выдержку ее в пласте и оттеснение из фильтрующих трещин путем нагнетания в пласт воздуха с последующим извлечением метана при его самоистечении [2].

Основным недостатком этого способа является недостаток, указанный выше.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение возможности более полного извлечения метана из угольного пласта. В настоящее время известные технологии позволяют извлечь из недр до 70% газа от общего количества, а данное изобретение - до 98%.

Это достигается тем, что в способе, включающем бурение скважин с поверхности, нагнетание в пласт рабочей жидкости в режиме гидрорасчленения, выдержку ее в пласте и отнесение из фильтрующих трещин путем нагнетания в пласт воздуха с последующим извлечением метана при его самоистечении, после завершения процесса самоистечения метана из угольного пласта в последний закачивают вещество с большей, чем у метана сорбционной способностью в объеме, определяемом из следующего выражения:

где
l - длина раскрытых при гидрорасчленении трещин, м;
h - мощность пласта или свиты пластов, м;
mф - фильтрующая пористость пласта (на момент закачивания десорбирующего метан вещества);
K1 - коэффициент, учитывающий потери вещества из угольного массива (1,2-1,8);
Tв - температура закачиваемого вещества, град;
Z - коэффициент сверхсжимаемости вещества (0,9-0,95);
Pσ - барометрическое давление, МПа;
T0 - начальная температура пласта, oC;
Pзак - давление закачиваемого вещества, МПа,
затем выдерживают это вещество в пласте до прекращения процесса десорбции метана из угля, после чего метан выводят через одну из скважин. В качестве закачиваемого вещества может быть применен углекислый газ.

Таким образом обеспечивается доизвлечение ранее теряемой части метана путем обменной десорбции метана с закачиваемым веществом, имеющим более высокую сорбционную способность.

На чертеже представлен вариант схемы извлечения метана из угольного пласта по предложенному способу.

Способ заключается в следующем.

Метаносодержащий угольный пласт 1 вскрывают скважинами или одной скважиной 2 с поверхности, обсаживают ее трубками 3, тампонируют затрубное пространство 4, производят перфорацию обсадной колонны на уровне угольного пласта. Далее осуществляют нагнетание в пласт рабочей жидкости в режиме гидрорасчленения. После раскрытия трещин 5 и выдержки рабочей жидкости в пласте 1 осуществляют ее оттеснение путем нагнетания в пласт воздуха. В результате чего происходит самоистечение метана из угольного пласта 1. Процесс самоистечения метана продолжается в течении нескольких лет. После этого в угольном пласте остается 25-30% метана от его первоначального количества. Для обеспечения извлечения оставшегося метана в угольный пласт закачивают вещество с большей, чем у метана сорбционной способностью в объеме, определяемом из следующего выражения:

где
l - длина раскрытых при гидрорасчленении трещин, м;
h - мощность пласта или свиты пластов, м;
mф - фильтрующая пористость пласта (на момент закачивания десорбирующего метан вещества);
K1 - коэффициент, учитывающий потери вещества из угольного массива (1,2-1,8);
Tв - температура закачиваемого вещества, град;
Z - коэффициент сверхсжимаемости вещества (0,9-0,95);
Pσ - барометрическое давление, МПа;
T0 - начальная температура пласта, oC;
Pзак - давление закачиваемого вещества, МПа.

В качестве закачиваемого вещества может быть использован углекислый газ. Такое количество закачиваемого вещества обеспечивает заполнение фильтрующего объема угольного пласта, что позволяет осуществить процесс десорбции метана из угля. Данное вещество выдерживают в пласте до прекращения процесса десорбции метана из угля. Окончание процесса десорбции метана в пласте устанавливают путем известных методов газодинамических испытаний скважины. После чего возобновляется процесс самоистечения метана их скважины и производят доизвлечение остатков метана.

Пример.

Метаносодержащий угольный пласт 1 вскрывают скважиной 2 и осуществляют работы по ее оборудованию с последующим гидрорасчленением пласта насосным агрегатом СИН-31. Давление нагнетания рабочей жидкости в пласт (Pнагн), объем (V) и темп ее закачки (q) определяют по известной методике в зависимости от глубины залегания пласта (H), его мощности (h), фильтрующей пористости пласта (mф) и радиуса заданной зоны воздействия (R).

При H = 1000 м, h = 1 м, mф = 6,0, R = 100 м, тогда
Pнагн = 15 МПа, V = 450 тыс.м3, q = 50 л/с.

После раскрытия трещин 5 и выдержки в течение 2-3 месяцев рабочей жидкости в пласте 1 осуществляют ее оттеснение путем нагнетания в пласт воздуха. Для этого к скважине 2 подключают компрессор КПУ-16/250. Объем нагнетаемого воздуха определяют по известной методике в зависимости от объема раскрываемых трещин после гидрорасчленения пласта. В данном примере объем нагнетания воздуха равен 500 тыс.м3.

В результате этого происходит самоистечение метана из угольного пласта 1. Процесс самоистечения метана продолжается более 5 лет. Для извлечения остатков свободного метана, который не самоистекает в результате снижения давления газа в пласте, возможно подключение вакуум-насосной станции. После этого в угольном пласте остается 25-30% метана от его первоначального количества. Для обеспечения извлечения оставшегося метана в угольный пласт закачивают вещество, например углекислый газ, с большей, чем у метана сорбционной способностью в объеме, определяемом из вышеуказанного выражения. При l = 100 м, h = 1 м, mф = 6,0, K1 = 1,2, Tв = 20oC, Z = 0,9, Pσ = 1 МПа, T0 = 10oC, Pзак = 12 МПа величина объема закачиваемого углекислого газа составляет 500 тыс.м3. Это количество закачиваемого вещества обеспечивает заполнение фильтрующего объема угольного пласта. Поскольку углекислый газ обладает высокой сорбционной способностью, он активно десорбирует метан из угольного пласта. Данное вещество выдерживают в пласте до прекращения процесса десорбции метана из угля. Окончание процесса десорбции метана в пласте устанавливают путем известного метода газодинамического испытания скважины. После чего возобновляется процесс самоистечения метана из пласта и производят его доизвлечение из угольного пласта через скважину 2.

Положительный эффект предложенного технического решения заключается в повышении эффективности извлечения метана из угольного пласта за счет доизвлечения оставшихся 25% сорбированного газа метана веществом с повышенной сорбционной способностью.

Источники информации
1. Авторское свидетельство N 1511435, кл. E 21 F 7/00.

2. Авторское свидетельство N 1375839, кл. E 21 F 7/00.1

Похожие патенты RU2121062C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАНА ИЗ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА 2011
  • Шилов Анатолий Алексеевич
  • Шолохова Наталья Юрьевна
  • Грибанов Николай Иванович
  • Романенко Владислав Александрович
RU2562353C2
СПОСОБ ДЕГАЗАЦИИ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА 2000
  • Пучков Л.А.
  • Сластунов С.В.
  • Фейт Г.Н.
RU2159333C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАНА ИЗ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА 2004
  • Слюсарев Н.И.
  • Мозер С.П.
  • Феллер В.В.
RU2256079C1
Способ дегазации угольного пласта 1987
  • Ножкин Николай Васильевич
  • Сластунов Сергей Викторович
  • Карпов Виктор Михайлович
  • Буханцов Александр Иванович
SU1511435A1
СПОСОБ СОЗДАНИЯ В УГОЛЬНОМ ПЛАСТЕ ТЕХНОГЕННОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ МЕТАНА 1998
  • Трубецкой К.Н.
  • Воробьев А.Е.
RU2166073C2
СПОСОБ СОЗДАНИЯ В УГОЛЬНОМ ПЛАСТЕ ТЕХНОГЕННОЙ ЗАЛЕЖИ МЕТАНА 1997
  • Трубецкой К.Н.
  • Воробьев А.Е.
RU2166072C2
СПОСОБ ДЕГАЗАЦИИ УГЛЕМЕТАНОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ 2001
  • Воробьев А.Е.
  • Гладуш А.Д.
RU2198297C2
Способ дегазации угольного пласта 1987
  • Ножкин Николай Васильевич
  • Сластунов Сергей Викторович
  • Ворошилов Олег Олегович
SU1610049A1
СПОСОБ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА 2001
  • Пучков Л.А.
  • Сластунов С.В.
  • Каркашадзе Г.Г.
  • Коликов К.С.
RU2188322C1
Способ многостадийного воздействия на угольный пласт для борьбы с газовыделениями, пылеобразованием, выбросами и самовозгоранием 1973
  • Ржевский В.В.
  • Бурчаков А.С.
  • Москаленко Э.М.
  • Ножкин Н.В.
SU506210A1

Реферат патента 1998 года СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАНА ИЗ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для извлечения метана из угольного пласта. Способ извлечения метана включает вскрытие скважиной, обсадку ее трубами, тампонаж затрубного пространства, перфорацию обсадной колонны и производство гидрорасчленения с формированием системы трещин. Далее обеспечивают режим самоистечения метана из пласта и осуществляют его извлечение. После прекращения самоистечения метана в угольный пласт закачивают вещество с большей, чем у метана сорбционной способностью, например углекислый газ, в объеме, определяемом из математического выражения, учитывающего длину раскрытых при гидрорасчленении трещин, мощность пласта, фильтрующую пористость пласта, температуру закачиваемого вещества, давление последнего и начальную температуру пласта, выдерживают это вещество в пласте до прекращения процесса десорбции метана из угля, после чего метан выводят через одну из скважин. Изобретение позволит обеспечить возможность более полного извлечения метана из угольного пласта. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения RU 2 121 062 C1

1. Способ извлечения метана из угольного пласта, включающий бурение скважин с поверхности, нагнетание в пласт рабочей жидкости в режиме гидрорасчленения, выдержку ее в пласте и оттеснение из фильтрующих трещин путем нагнетания в пласт воздуха с последующим извлечением метана при его самоистечении, отличающийся тем, что после завершения процесса самоистечения метана из угольного пласта в последний закачивают вещество с большей, чем у метана, сорбционной способностью в объеме, определяемом из следующего выражения:

где l - длина раскрытых при гидрорасчленении трещин, м;
h - мощность пласта или свиты пластов, м;
mф - фильтрующая пористость пласта (на момент закачивания десорбирующего метан вещества);
K1 - коэффициент, учитывающий потери вещества из угольного массива (1,2 - 1,8);
Tв - температура закачиваемого вещества, град;
Z - коэффициент сверхсжимаемости вещества (0,9 - 0,95);
Pσ- - барометрическое давление, МПа;
T0 - начальная температура пласта, oC;
Pзак - давление закачиваемого вещества, МПа,
затем выдерживают это вещество в пласте до прекращения процесса десорбции метана из угля, после чего метан выводят через одну из скважин.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в угольный пласт закачивают двуокись углерода.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1998 года RU2121062C1

Способ дегазации угольного пласта 1986
  • Ножкин Николай Васильевич
  • Сластунов Сергей Викторович
SU1375839A1
Способ дегазации угольного пласта 1987
  • Ножкин Николай Васильевич
  • Сластунов Сергей Викторович
  • Карпов Виктор Михайлович
  • Буханцов Александр Иванович
SU1511435A1

RU 2 121 062 C1

Авторы

Воробьев А.Е.

Сластунов С.В.

Шилов А.А.

Даты

1998-10-27Публикация

1997-04-15Подача