СПОСОБ ДЕГАЗАЦИИ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА Российский патент 2006 года по МПК E21F7/00 

Изобретение относится к горному делу, в частности к проблеме извлечения метана из угольных пластов.

Известен способ извлечения метана из наклонных каменно-угольных пластов с помощью вертикальных, горизонтальных и наклонных буровых скважин [1]. Однако воздействие через них на угольный пласт с помощью его гидравлического разупрочнения не всегда возможно и требует чрезмерных темпов закачки жидкости гидроразрыва. Кроме того отсутствуют конкретные рекомендации по степени охвата месторождения такими скважинами.

Другим известным техническим решением является бурение наклонно-горизонтальной скважины в почве наклонного каменно-угольного пласта на шахте им. А.А.Скочинского в Донбассе [2]. По длине наклонной скважины были осуществлены гидроразрывы с угольным пластом для его предварительной дегазации. Однако и этот известный способ имеет явный недостаток, заключающийся в ограниченной дренирующей поверхности созданных щелей гидроразрыва.

Наиболее близким техническим решением является способ дегазации угольного пласта, заключающийся в бурении с поверхности направленных скважин по падению угольного пласта и вертикальных скважин [3].

Недостатком этого технического решения является огневое воздействие на угольный пласт, что ограничивает возможности использования этого способа. Кроме того, "направленная и вертикальная скважины" обеспечивают малую зону охвата для дегазации и эффективны только на глубине бурения этих скважин, т.к. они обсаживаются на всю глубину до горизонта создания дрены дегазации.

Задача изобретения заключается в обеспечении максимального охвата дегазации наклонного угольного пласта с помощью пары скважин, пройденных по падению угольного пласта, соединенных горизонтальным буровым каналом. Большая длина буровых каналов, объединенных в гидравлически связанную систему, обеспечивает соответственно большие притоки воды на стадии осушения (создания депрессионной воронки) и метана на стадии дегазации угольного пласта.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе дегазации угольного пласта путем бурения пары скважин, одна из которых выполнена наклонно-горизонтальной и ее бурят по падению угольного пласта с последующей гидравлической связью со второй скважиной. При этом вторую скважину бурят наклонной по падению угольного пласта и соединяют с наклонно-горизонтальной скважиной в единый гидравлически связанный комплекс с помощью навигационной системы, а на конечной стадии - путем направленного гидроразмыва через наклонную скважину. Причем наклонно-горизонтальную и наклонную скважины обсаживают только до входа в угольный пласт. Кроме того, по падению угольного пласта из ствола наклонно-горизонтальной скважины бурят несколько горизонтальных буровых каналов.

Сопоставительный анализ заявленного решения с прототипом показывает, что заявленный способ отличается максимальным охватом зоны угольного пласта, подлежащей дегазации. Это обеспечивается бурением скважин по падению наклонного угольного пласта и их соединением в единую гидравлическую систему (критерий "новизна").

Большая длина буровых каналов по угольному пласту, объединенных в скважинный комплекс, обеспечивают его высокую дренирующую способность и максимальную степень извлечения угольного метана из зоны между обеими скважинами (критерий "технический результат").

Предложенный способ иллюстрируется схемой размещения скважин, где на фиг.1 изображены углеметановые скважины в плоскости угольного пласта, а на фиг.2 - вкрест простирания пласта.

Наклонно-горизонтальная (или вертикально-горизонтальная) скважина 1 и наклонная скважина 2 пробурены по падению угольного пласта (на максимальную его глубину, например, 1000 м и более). Обсадка обеих скважин заканчивается на входе в угольный пласт. Горизонтальный участок скважины 3 с помощью навигационных(ой) систем(ы) в процессе бурения соединяется с трассой скважины 2 в точке 4. Соединение в точке 4 осуществляют с помощью гидравлического монитора (струя воды под высоким давлением), направленным гидроразмывом через скважину 4.

С целью полного охвата разрабатываемой зоны по падению угольного пласта из ствола наклонно-горизонтальной скважины бурят несколько горизонтальных буровых каналов 5, например через 300-400 м (в зависимости от метаноносности соответствующей зоны угольного пласта по его падению).

Заявляемый способ планируется осуществить в Кузбассе на экспериментальном углеметановом участке.

Использование способа позволит не только интенсифицировать процесс добычи угольного метана (дебит-100 тыс. м³/сутки), но и повысить степень его извлечения из угольного пласта до 90-95 %.

Источники информации

1. Крейнин Е.В. Нетрадиционные термические технологии добычи трудноизвлекаемых топлив: уголь, углеводородное сырье. М.: ООО "ИРЦ Газпром", 2004. - 302 с.

2. Ярунин С.А., Лукаш А.С., Кокарев В.В. Опыт проведения гидродинамического воздействия на углепородный массив через скважину с горизонтальным окончанием ствола. М.: Уголь, 1990, № 6, с.18-20.

3. Патент № 2054557, РФ, Е 21 F 7/00, 20.02.1996.

Изобретение относится к горному делу, в частности к проблеме извлечения метана из угольных пластов. Технической задачей изобретения является обеспечение максимального охвата дегазации наклонного угольного пласта с помощью пары скважин, пройденных по падению угольного пласта, соединенных горизонтальным буровым каналом. Технический результат достигается следующим образом в известном способе, заключающемся в бурении с поверхности земли наклонно-горизонтальной и наклонной скважин по падению угольного пласта, обсадку скважин осуществляют только до входа в угольный пласт, соединение горизонтального бурового канала с необсаженной частью наклонной скважины осуществляют с помощью навигационных систем и на конечной стадии путем направленного гидроразмыва через наклонную скважину. Кроме того, для охвата большей части угольного пласта из необсаженного ствола наклонно-горизонтальной скважины бурят несколько горизонтальных буровых каналов по падению угольного пласта. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ дегазации угольного пласта, заключающийся в бурении пары скважин, одна из которых выполнена наклонно-горизонтальной и ее бурят по падению угольного пласта с последующей гидравлической связью со второй скважиной, отличающийся тем, что вторую скважину бурят наклонной по падению угольного пласта, где ее соединяют с наклонно-горизонтальной скважиной в единый гидравлически связанный комплекс с помощью навигационной системы, а на конечной стадии - путем направленного гидроразмыва через наклонную скважину, причем наклонно-горизонтальную и наклонную скважины обсаживают только до входа в угольный пласт.2. Способ дегазации угольного пласта по п.1, отличающийся тем, что по падению угольного пласта из ствола наклонно-горизонтальной скважины бурят несколько горизонтальных буровых каналов.