СПОСОБ ДЕГАЗАЦИИ УГЛЕМЕТАНОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ Российский патент 2003 года по МПК E21F7/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при обработке метансодержащих угольных пластов.

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

Недостатком данного способа является низкая комплексность освоения углеметанового месторождения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является известный 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 (авт. св. СССР 1511435, 1989).

Основным недостатком этого способа является недостаток, указанный выше.

Задача предлагаемого изобретения заключается в повышении комплексности освоения углеметанового месторождения за счет промышленного извлечения метана, захоронения короткоживущих радионуклидов с последующим извлечением угля.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе дегазации углеметановых месторождений, включающем бурение скважин, расчленение пласта, инициирование сорбированного углем метана и его извлечение, последующую обработку угля, дегазированный участок угольного пласта экранируют от остального массива, после чего в него для гидрорасчленения закачивают растворы, содержащие низкорадиоактивные отходы с периодом перехода в стабильное состояние, не превышающем 50 лет, в объемах, равных сорбционной емкости пласта, а затем производят консервацию пласта.

При этом обеспечивают контрастность кислотно-щелочных свойств закачиваемой (для гидрорасчленения и инициирования пласта перед дегазацией) и захораниваемой (совместно с радионуклидами) жидкостям путем введения в них растворов щелочей или кислот. Оптимальный срок хранения радионуклидов должен превышать на 10% период их стабилизации, а перед выемкой угля необходимо осуществлять его промывку водой.

Таким образом обеспечивается комплексное освоение углеметанового месторождения: получение метана, использование свойств и возможностей угольного пласта для захоронения радионуклидов, обеспечение стабилизации радионуклидов, обработка угля.

На чертеже представлен вариант схемы дегазации углеметанового месторождения по предложенному способу.

Схема включает в себя содержащий метан угольный пласт 1, скважину 2, дегазированный участок 3, антифильтрационные экраны 4.

Способ осуществляется следующим образом.

Первоначально метансодержащий угольный пласт 1 вскрывают скважиной 2, после чего последовательно тампонируют затрубное пространство и производят перфорацию обсадной колонны (не показана). Затем подачей под давлением воды осуществляют гидрорасчленение пласта 1 и после образования системы трещин (не показана) обеспечивают инициирование метана, содержащегося в угольном пласте, для чего в пласт 1 через скважину 2 подают техническую воду, выпускаемую через определенное время.

После завершения всех циклов инициирования производят съем метана, который постепенно выходит через скважину 2 на дневную поверхность и собирается в аккумулирующих емкостях.

Через 5-10 лет дегазации угольного пласта 1 основное количество метана извлекается на поверхность и тогда приступают к операции захоронения короткоживущих радионуклидов (время стабилизации Sr⁹⁰составляет 28,5 лет и Cs¹³⁷ - 30,1 лет), образуемых в ядерно-энергетическом комплексе, для чего первоначально экранируют дегазированный участок 3 углеметанового пласта антифильтрационными экранами 4 и через скважину 2 осуществляют закачку растворов короткоживущих радионуклидов. Необходимо отметить, что объем растворов радионуклидов должен соответствовать возможностям дегазированного участка 3, а объем непосредственно радионуклидов - объему возможной их сорбции. Также необходимо достижение (путем введения в растворы щелочей или кислот) контрастных кислотно-щелочных свойств у рабочей жидкости (обеспечивающей гидрорасчленение и инициирование углеметанового пласта 1) и содержащей радионуклиды. Затем обеспечивают консервацию участка 3.

После протекания времени, достаточного для стабилизации короткоживущих радионуклидов, производят промывку технической водой через скважину 2 участка 3. Затем приступают к выемке угля из месторождения. В результате обеспечивается дегазация углеметанового месторождения.

Примером конкретного выполнения предложенного способа служит следующее.

Первоначально метансодержащий угольный пласт 1 вскрывают скважиной 2, после чего последовательно тампонируют затрубное пространство и производят перфорацию обсадной колонны (не показана). Затем подачей под давлением воды осуществляют гидрорасчленение пласта 1 и после образования системы трещин (не показана) обеспечивают инициирование метана, содержащегося в угольном пласте, для чего в пласт 1 через скважину 2 подают техническую воду, выпускаемую через определенное время. Давление нагнетания рабочей жидкости (воды) в пласт 1, объем и темп закачки определяют по общепринятой методике. Нагнетание воды производят насосными агрегатами 4АН-700.

В других случаях инициирование может быть достигнуто подачей и выпуском сжатого воздуха. Например, после нагнетания расчетного объема рабочей жидкости скважину 2 на 2-3 месяца закрывают, после чего к скважине 2 подключают четыре компрессора КПУ-16/250, которые закачивают воздух в пласт 1 с общим темпом 64 м³/мин, обеспечивающим его поступление в пласт 1 под давлением 12 МПа. После закачки расчетного объема воздуха скважину 2 закрывают на 10-15 суток.

После завершения всех циклов инициирования производят съем метана, который постепенно в режиме самоистечения через скважину 2 выходит на дневную поверхность и собирается в аккумулирующих емкостях.

Через 5-10 лет дегазации угольного пласта 1 основное количество метана извлекается на поверхность и тогда приступают к операции захоронения коротко живущих радионуклидов (время стабилизации Sr⁹⁰составляет 28,5 лет и Cs¹³⁷ - 30,1 лет), образуемых в ядерно-энергетическом комплексе, для чего первоначально экранируют дегазированный участок 3 углеметанового пласта антифильтрационными экранами 4 (например, подачей жидкого или цементного раствора через дополнительные скважины - не показаны). Затем через скважину 2 осуществляют закачку растворов короткоживущих радионуклидов, с общим объемом растворов, соответствующим возможности дегазированного участка 3, а объем непосредственно радионуклидов - объему возможной их сорбции углем. При этом необходимо обеспечение контрастных кислотно-щелочных свойств у рабочей (например, щелочных за счет введения 12 г/л NaOH) и захораниваемой (например, кислых за счет введения 15 г/л H₂SО₄) жидкостях. Затем обеспечивают консервацию участка 3 (заглушку всех скважин).

После протекания времени, достаточного для стабилизации короткоживущих радионуклидов (с превышением 10% периода их стабилизации) - 50 лет, производят промывку технической водой через скважину 2 (и вспомогательные - не показаны) участка 3. Затем приступают к выемке угля из месторождения.

Положительный эффект предложенного технического решения заключается в повышении комплексности освоения углеметанового месторождения за счет извлечения сорбированного газа метана, захоронения и хранения до стабилизации радионуклидов, выемки угля.

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

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при обработке метансодержащих угольных пластов. Способ дегазации углеметановых месторождений включает бурение скважин, расчленение пласта, инициирование сорбированного углем метана и его извлечение, последующую обработку угля. Дегазированный участок угольного пласта экранируют от остального массива, после чего в него для гидрорасчленения закачивают растворы, содержащие низкорадиоактивные отходы с периодом перехода в стабильное состояние, не превышающим 50 лет, в объемах, равных сорбционной емкости пласта. Затем производят консервацию пласта. При этом обеспечивают контрастность кислотно-щелочных свойств закачиваемой и захораниваемой жидкостями путем введения в них растворов щелочей или кислот. Оптимальный срок хранения радионуклидов должен превышать на 10% период их стабилизации, а перед выемкой угля необходимо осуществлять его промывку водой. Технический результат - комплексное освоение углеметанового месторождения, получение метана, использование свойств и возможностей угольного пласта для захоронения радионуклидов, обеспечение стабилизации радионуклидов, обработка угля. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ дегазации углеметановых месторождений, включающий бурение скважин, гидрорасчленение пласта, инициирование сорбированного углем метана, отличающийся тем, что дегазированный участок угольного пласта экранируют от остального массива, после чего в него для гидрорасчленения закачивают растворы, содержащие низкорадиоактивные отходы с периодом перехода в стабильное состояние, не превышающим 50 лет, в объемах, равных сорбционной емкости пласта, а затем производят консервацию участка. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обеспечивают контрастность кислотно-щелочных свойств жидкостей, используемых для гидрорасчленения пласта и захораниваемых веществ, путем введения в них растворов щелочей или кислот. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что период консервации участка превышает период распада радиоактивных элементов на 10%. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что перед вовлечением законсервированного участка угольного пласта в обработку производят его промывку технической водой.