Способ обработки продуктивного пласта Советский патент 1987 года по МПК E21F7/00 E21F5/00 

1

Изобретение относится к горной промьшшенности и может быть использовано для профилактической обработки продуктивного пласта с целью дегазации и снижения пьшеобразования для повышения уровня безопасного производства горных работ.

Цель изобретения - повышение эффективности дегазации продуктивного пласта,

На фиг, 1 представлено изменение кратности (К ) вязкости водных растворов соляной и серной кислот от их концентрации (при t д 23°С);

где ; - вязкость раствора i-концент- рации;

вязкость воды при нормальных условиях;

на фиг, 2 - изменение прироста температуры водных растворов соляной и серной кислот в зависимости от их концентрации (С, вес,%) и содержания

авыдерживают в пласте, откачивают из скважины газ и продукты реакции, при этом в ряде случае при кислотной обработке пласта после откачки из пласта газа через скважину нагнетают в пласт для нейтрализации избытка соляной кислоты нейтрализатор (ще- лочный раствор), например раствор 10 карбоната натрия. Количества диспергированного магния и соляной кислоты берут в эквимолекулярном соотношении.

Анализ графиков на фиг, 1 иллюстрирует значительное по сравнению, 15 например, с серной кислотой различие величин кратности вязкости воды и соляной кислоты с увеличением концентрации последней, что свидетельствует о наибольшей ее приемлемости 20 для эффективной обработки продуктивного пласта, так как соляная кислота способна проникнуть в более тонкие капилляры пласта и обеспечить более

,/

равномерное его прогревание за счет

в них металла (Р, г), где l - содер- 5 экзотермической реакции взаимодей- жание 0,5 г алюминия в серной кислоте; ствия компонентов смеси и энергии 1,2,3 и 4 - содержание 0,5; 1;3 и 5 г взрыва, выделяющегося при этом водороде.

Сравнительный анализ кривых I 30 и I (фиг, 2 описания изобретения) показывает, что больший прирост температуры раствора обусловлен взаимодействием соляной кислоты и алюминия, чем, например, серной кислоты и алю- 3g миния.

Данные, приведенные на фиг, 2 и 3 (описания изобретения), доказывают то, что взаимодействие магния с соляной кислотой с увеличением кон- 40 центрации последней более эффективно в сравнении с раствором магния с серной кислотой с позиций приращения температуры раствора.

алюминия в соляной кислоте соответственно; на фиг, 3 - изменение прироста температуры водного раствора соляной кислоты в зависимости от ее концентрации (С, вес, %) и содержания, где обозначения прежние, 5 - весовая навеска магния - 10 г, точка А - эквимолекулярное соотношение компонентов; на фиг, 4 - свободный выход выделяющегося водорода при реакции соляной кислоты и магния (модель - открытое полупространство); на фиг, 5 - защемленный выход вьщеляюшегося при реакции соляной кислоты и магния (модель - фильтрационный канал),

Способ осуществляют следующим образом,

С дневной поверхности на продуктивный пласт бурят скважину, оборудуют ее обсадной колонной, тампонируют затрубное пространство, перфорируют обсадную колонну в плоскости пласта, нагнетают в трещинно-порого- вый объем пласта жидкость, выдерживают ее в пласте, откачивают из скважины жидкость и газ. Затем технологические операции по эффективной обработке продуктивного пласта выполняют в строгой последовательности; нагнетают диспергированный магний в трещинно-поровьтй объем пласта сжатым воздухом, а затем соляную кислоту.

Максимальное приращение темпера- 45 туры раствора обеспечивается при эк вимолекулярном соотношении соляной кислоты и магния (точка А фиг, 3),

Исключены потери выделяемого тепла при экзотермической реакции, так 5Q как диспергированный магний, доставленный в трещинно-поровый объем пласта и размещенный на поверхности фильтрационных каналов и тупиковых трещин, взаимодействуя с соляной gc кислотой, осуществляет прямую передачу тепла объекту нагрева. За счет активного растворения карбонатных включений и очистки путей миграции газа от минеральных примесей увели

485372

выдерживают в пласте, откачивают из скважины газ и продукты реакции, при этом в ряде случае при кислотной обработке пласта после откачки из пласта газа через скважину нагнетают в пласт для нейтрализации избытка соляной кислоты нейтрализатор (ще- лочный раствор), например раствор 10 карбоната натрия. Количества диспергированного магния и соляной кислоты берут в эквимолекулярном соотношении.

Анализ графиков на фиг, 1 иллюстрирует значительное по сравнению, 15 например, с серной кислотой различие величин кратности вязкости воды и соляной кислоты с увеличением концентрации последней, что свидетельствует о наибольшей ее приемлемости 20 для эффективной обработки продуктивного пласта, так как соляная кислота способна проникнуть в более тонкие капилляры пласта и обеспечить более

,/

и од

ия т им ин ал

Максимальное приращение темпера- туры раствора обеспечивается при эк вимолекулярном соотношении соляной кислоты и магния (точка А фиг, 3),

Исключены потери выделяемого тепла при экзотермической реакции, так как диспергированный магний, доставленный в трещинно-поровый объем пласта и размещенный на поверхности фильтрационных каналов и тупиковых трещин, взаимодействуя с соляной кислотой, осуществляет прямую передачу тепла объекту нагрева. За счет активного растворения карбонатных включений и очистки путей миграции газа от минеральных примесей увеличиваются сечения и размеры каналов, улучшается их сообщаемость, расширяется область дренирования скважин и возрастают дебиты последних.

Эквимолекулярное соотношение кислоты и диспергированного магния обеспечивает термохимическую обработку пласта, при которой магний растворяется в соляной кислоте без выпадания осадка и выделяется предельно возможное количество тепла. При снижении концентрации магния в соляной кислоте снижается количество выделяемого тепла, а следовательно, уровень дегазации обрабатываемого пласта, т.е. эффективность способа. Увеличение концентрации магния в соляной кислоте свьше эквимолекулярного соотношения приводит не к увеличению количества тепла, расходуемого на прогрев массива, а выпадает осадок, который усложняет откачку продуктов реакции из пласта, вследствие образования в пористой среде осадка (непрореагированного магния) и высоковязкого раствора.

Кроме того, используется эффект взрыва освободившегося при реакции магния и соляной кислоты водорода, который обеспечивает расширение каналов, увеличение трещиноватости обрабатываемого пласта и улучшение сообщаемости между тупиковыми порами и трещинами, т.е. увеличение проницаемости пласта, и повьш1ает продав- ливание рабочего агента вглубь массива.

Одним из основных условий, определяющих взрывчатость выделяющегося водорода в результате взаимодействия диспергированного магния и соляной кислоты, является при прочих равных условиях замещенный выход. Послед

образуется венства Vg вьщеления V

вследствие нарушения ра- V (фиг. 4) скоростей

6

оттока У„

от источника тепла, т.е,

водорода

V,

(фиг. 5) и степени заполнения филь- рационных каналов компонентами смеси. Источником воспламенения водоро является тепло, выделяемое при экзотермической реакции взаимодействия магния и соляной кислоты.

Помимо термохимической обработки пласта имеет место и термокислотная обработка его. По последнему вариан берут значительно больше кислоты, чем ее нужно для растворения магния

Поэтому необходимость применения нейтрализаторов после завершения работ по обработке продуктивного массива обуславливает в ряде случаев сама природа угленакопления в процессе формирования месторождений. Последние неоднородные по строению, химическому составу, имеют массу разного рода нарушений, вследствие чего изменяется густота трещиноватости, размеры пор и трещин, сообщаемость между ними, неравномерность распределения пор и трещин в пласте. Следовательно, повысить уровень безопасного производства горных работ в зонах термохимической и термокислотной обработки продуктивного пласта можно за счет нейтрализации непрореагировавшей соляной кислоты щелочными растворами.

Объем нагнетаемой в пласт рабочей жидкости рассчитывается по фактору 25 эффективной пористости из выражения

Aon

0,01(1 - К,

)KnVn,,

где Q

0

АОП

ост

5

0

5

0

5

дополнительный объем рабочей жидкости, м ; доля перешедшей в связное состояние и оставшейся в пласте рабочей жидкости после дегазации; коэффициент, учитывающий уход нагнетаемой жидкости во вмещающие породы и в прилегающую зону пласта; объем обрабатываемых запасов угля, м ; эффективная пористость угля, %, определяется по формуле

GH - Gc(t2)

т с;(Г)

где К - коэффициент, учитывающий взаимодействие рабочей жидкости с пористым телом (для угля К 0,5); Сц - вес насьш(енного образца горной породы ж-идкостью,

г;

Gj.(t)- вес исходного образца горной породы после высушивания, г;

Gj.(t )-вес насьш1енного жидкостью образца горной породы после высушивания, г.

Время вьщержки рабочей жидкости в продуктивном пласте после его обработки составляет 1-1,5 года и определяется из вьфажения

t;

0,17in, - 0.0667n,«- 1,1669 е

0,1167п, - 0,0331

где е - основание натурального логарифма ;

i - порядковый номер цикла нагнетания (i 1,2,... ,5) . Из скважины после выдержки в продуктивном пласте, откачки рабочей жидкости, откачки аэрированной метаном жидкости производят каптаж метана.

Пример расчета- расхода компонентов

смеси на 1 м мощности пласта.

При растворении магния в соляной кислоте выделяется кДж.моль , а продукты реакции хорошо растворяются в воде:

Mg + 2НС1, MgCl + Hj .

Необходимо определить количество реагентов при нагреве пласта, например, на 2°С.

Количество тепла по формуле

определяется

С,

uT,« ir

R2.h

Р

ккал

где С„ - теплоемкость пласта (в нашем случае

Сп, 650

ккал

г.град

);

т

R

-приращение температуры пласта (йТ 2°С );

-радиус обработки ппаста через скважину (R 50 м);

-мощность продуктивного пласта (h 1 м);

р - плотность материала (р УГЛЯ 1,4 т/м ).

Q 6502-3,14-502 - 1-1,4

11 ,97 Ю кДж. моль

Потерями тепла в виду их отсутствия пренебрегают.

Для реализации указанной выше реакции потребуется следующее количество химических компонентов:

11,97-10 „, .„-6

-7ГЯ- 0,26-10 молей.

Для обеспечения заданного теплового эффекта потребуется

0,26 0,26

10

10

24,3 36,5

-6

10 6,3 т 9,5 т.

Следовательно, сжатым воздухом в трещинно-поровый объем ппаста следует подать 6,3 т диспергированного магния, а затем 9,5 т соляной кислоты.

Формула изобретения

1.Способ обработки продуктивного пласта, включающий бурение скважины

с поверхности на продуктивный пласт, оборудование ее обсадной колонной, тампонаж затрубного пространства, перфорацию обсадной колонны на уровне продуктивного пласта, нагнетание

в трещинно-поровый объем пласта

жидкости, выдержку жидкости в пласте с последующей откачкой из скважины жидкости и газа, отличаю

щ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности дегазации продуктивного пласта за счет увеличения его проницаемости и равномерности обработки, после откачки жидкости и газа в трещинно-пороговый объем

пласта нагнетают сжатым воздухом

диспергированный магний, затем подают соляную кислоту, вьщерживают их в продуктивном пласте и откачивают из пласта газ и продукты реакции, при

этом количества диспергированного магния и соляной кислоты берут в эквимолекулярном соотношении, эквимолекулярном соотношении.

50

2. Способ по п. 1, отличащийся тем, что после откачки газа в трещинно-пороговый объем пласта нагнетают нейтрализатор.

к

ю

Э 8

7 6

5 J 2 1

О

Ю 20 30 40 50 60 70 дО 90 С, У, О Ю 20 30 tfO 0,% Фиг./фие.2

Изобретение относится к области горной пром-ти. Цель изобретения - повышение эффективности дегазации продуктивного пласта за счет увеличения его проницаемости и равномерности обработки. С дневной поверхности на продуктивный пласт бурят скважину и оборудуют ее обсадной колонной. Тампонируют затрубное пространство и перфорируют обсадную колонну в плоскости пласта. Нагнетают в трещинно- поровый объем пласта жидкость, выдерживают ее в пласте, а гатем откачивают из скважины жидкость и газ. Затем нагнетают диспергированный магний в трещинно-пороговый обьем пласта сжатым воздухом, после чего соляную кислоту и вьвдерживают их в продуктивном пласте. Откачивают из скважины газ и продукты реакции. В ряде случаев при кислотной обработке пласта после откачки из пласта газа через скважину нагнетают в пласт для нейтрализации избытка соляной нейтрализатор. В качество последнего используют раствор карбоната натрия. При этом кол-ва диспергированного магния и соляной кислоты берут в эквимолекулярном соотношении. Это обеспечивает термохимическую обработку пласта, при которой магний растворяется в соляной кислоте и не выпадает в осадок, выделяется предельно возможное кол-во тепла. 1 з.п. ф-лы, 5 ил. сл оо 4 00 ел с

.f/r

8ff 70 60

50 W 30 20

Ю

О Ю 20 30 ifO С,% фик.З

uz. tf

(fJue. 5

Редактор R. Горват

Составитель А, Губайловский Техред Л.Олейяик

Заказ 5176/ЗАТираж 428

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор В.Бутяга

Подписное