Способ дегазации угольного пласта Советский патент 1990 года по МПК E21F7/00 

Изобретение относится к горной промышленности, преимущественно угольной, и может быть использовано для дегазации угольных пластов.

Целью изобретения является повышение эффективности дегазации за счет снижения фильтрации жидкости в пласт.

При нагнетании в пласт обычной воды водонасыщенность угля достигает некоторого значения Wo, при котором заполняются в основном макропоры и переходные поры, составляющие фильтрационный объем, и часть микропор:

W0 W,+ (О где удельное количество обычной

воды, заполнившее фильтрационный объем угля во время ее нагнетания в пласт, м3/т;

W - удельное количество обычной воды, заполнившее часть микропор угля во время ее нагнетания в пласт, мэ/т. Таким образом, непосредственно после окончания нагнетания воды в пласт фильтрационный объем угля заполнен водой и выход вытесненного газа по ним затруднен: происходит эффект блокировки газа. В процессе перераспределения жидкости в пористом пространстве угля молекулы воды посредством

СП ОС

о со с&

31583636

диффузии перемещаются из фильтрационного объема в микропоры. После окончания переноса жидкости в сорб- ционный объем угля, длительность которого составляет мес, в фильтрационном объеме угля остается жидкости в следующем количестве:

w;, w;,- wc1,

(2)

где Wt1- удельное количество обычной воды, перенесенной из фильтрационного объема и адсорбированной в микропорах, после окончания нагнетания, мэ/т. Следовательно, максимум эффекта блокировки газа в порах угля приходится на период процесса переноса жидкости в сорбционный объем угля, эффект блокировки газа может продолжать ся и после окончания переноса жидкости в микропорЫо Уровень эффекта блокировки газа зависит от количества воды, оставшейся в фильтрационном объеме угля Мф, . Чем больше W , тем меньшее количество газа может пропустить часть фильтрационного объема, свободная от жидкости.

Учитывая, что продолжительность отсоса газа из угольного пласта после гидроразрыва обычно составляет 3 12 мес, а продолжительность процесса переноса в сорбционный объем воды и блокировки газа мес, то низкий уровень газоотдачи характерен для большей части периода дегазации.

При нагнетании в пласт воды с пониженной способностью к поглощению углем снижается степень блокировки газа в порах пласта. Это позволяет уменьшить фильтрацию жидкости в пласт в результате чего уменьшается влияние попутного увлажнения, снижаются длительность и уровень эффекта блоки

ровки газа, повышается газоотдача и эффективность дегазации пласта.

Понижение способности жидкости к поглощению достигается путем ее магнитной обработки (активации).

Как показали проведенные экспериментальные исследования, магнитная активация воды позволяет уменьшить или увеличить водологлощение угля, изменяя при этом адсорбционную способность жидкости. В случае уменьшения водопоглощения угля в результате магнитной активации воды влагонасыщеность угля Мл равна

WM WW+ VU,(3)

где W - удельное количество магнито

активированной воды, заполнившее фильтрационный объем во время ее нагнетани-я в пласт, м3/т;

удельное количество магнито- активированной воды, заполнившее часть микропор угля во время ее нагнетания в пласт, м3/т.

В результате магнитной активации воды влагонасыщенность угольного пласта после гидрообработки W меньше, чем влагонасыщенность пласта после гидрообработки обычной водой W0, т.е.

I

4-г

, , соответственно Wl.W, и W

гл

о

и

С1Сл

Поскольку магнитоактивированная вода сохраняет свои свойства в течение примерно 1 ч, то после окончания нагнетания в пласт происходит процесс перераспределения обычной необработанной воды. В момент завершения переноса воды в микропоры в фильтрационном объеме воды остается в количестве, равном

и WWw.

(4) и СО,

Сравнивая уравнения (2) можно сделать вывод о том, что W фt

Ј W,, так как W $4 W $,. Это означает, что количество воды, оставшееся в фильтрационном объеме и являющееся препятствием для выхода вытесненного газа, из-за магнитной активации воды меньше, чем при гидрообработке обычной водой. Следовательно благодаря применению магнитной активации воды уменьшаются уровень эффекта блокировки метана и продолжительность его действия. Для повышения эффективности гидроразрыва необходимо применять магнитную активацию рабочей жидкости в режиме, обеспечивающем снижение водопоглощения угля. Режим магнитной активации воды оценивается по величине коэффициента магнитной активации К, который определяется по формуле

к„ 4«/w0,

(5)

где W - масса магнитоактивированной воды, поглощенной 1 г угля, мг/г; Wfr - масса обычной воды, поглощеннрй 1 г угля, мг/г. Если при данной напряженности магнитного поля коэффициент , то,

следовательно, после магнитной активции воды произошло снижение водопог- лощения угля. При осуществлении предлагаемого способа следует подбирать экспериментально напояженность магнитного поля, при которой К 1.

На чертеже изображена схема осуществления способа.

На схеме обозначены насос 1, емкость 2 для воды, нагнетательный трубопровод 3, противоположный став (труоопровод) , скважина 5 гидроразрыва, устройство 6 для магнитной активации воды, вентиль 7 и манометр 8

Способ осуществляется следующим образом.

На дегазируемый угольный пласт бурят скважину, обсаживают ее устье трубами и герметизируют затрубное пространство. Предварительно перед нагнетанием жидкости в пласт в лабораторных условиях определяют коэффициенты магнитной активации жидкости при различных уровнях напряженности магнитного поля. Выбирают уровень напряженности магнитного поля и соответствующий режим магнитной активации, для которой наблюдается минимальная величина К . Причем выбирают

М

режим, при котором Км - ) . В этом режиме проводят магнитную активацию жидкости и закачивают ее в пласт. Жидкость нагнетают насосом 1 по трубопроводу А в скважину 5 до осуществления гидроразрыва пласта с темпом, превышающим естественную приемистость пласта. После прекращения нагнетания жидкость сливают из скважины, а скважину подключают к вакуумной линии и. осуществляют отвод выделяющегося метана из пласта. При нагнетании в плас жидкость пропускают через магнитное поле устройства 6.

Пример. Из горной выработки на угольный пласт была пробурена скважина гидроразрыва. Скважину обсадили трубами и загерметизировали ее устье. Предварительно, до осуществления гидроразрыва пласта, в лабораторных ус- лозиях определяли оптимальную напряженность магнитного поля, при которой произошло снижение водопоглощения угля и коэффициент магнитной активации К 1. Весовым методом путем подбора постоянных магнитов и регулировкой напряженности магнитного поля в аппаратах с электромагнитами определили кривую водопоглощения угля, из которо

0

5

5

выбрали оптимальные значения напряженности магнитного поля (когда ).

Для условий шахты оптимальные значения напряженности магнитного поля, при которых Км 1, составили 200-230 кА/м и 270-300 кА/м. Поэтому в устройстве для магнитной активации воды при осуществлении предложенного способа на данной шахте использовались магниты марки 22БА- 220 и 15БА-300,

Устройство для магнитной активации воды с любыми магнитами из указан ных марок было установлено в 5-10 м от устья гидроразрывной скважины. Воду нагнетали насосом 1 по трубопроводу в скважину 5 До осуществления, гидроразрыва угольного пласта. После прекращения излива воды из скважины 5 произвели ее подключение к вакуумной линии для отсоса газа и приступили к извлечению метана из пласта.

Формула изобретения

Способ дегазации угольного пласта, включающий бурение скважин, нагнетание через них жидкости в пласт с темпом, превышающим приемистость пласта до осуществления гидроразрыва, последующую откачку жидкости и каптаж газа, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности дегазации за счет снижения фильтрации жидкости в пласт, производят магнитную активацию жидкости перед нагнетанием ее в пласт, причем предварительно определяют коэффициент магнитной активации К для различных величин напряженности активирующего магнитного поля из соотношения

К„- w«/w«

где W - масса

магнитоактивированнои жидкости, поглощенной 1 г угля, мг/г; W - масса обычной неактивированО

ной жидкости, поглощенной

1 г угля, мг/г,

а магнитную активацию жидкости производят в поле с напряженностью, при которой коэффициент магнитной активации жидкости меньше единицы.

8

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для дегазации угольных пластов. Цель - повышение эффективности дегазации за счет снижения фильтрации жидкости в пласт. На дегазируемый пласт П бурят скважину С. Обсаживают С трубами и герметизируют затрубное пространство. В С нагнетают жидкость, активированную магнитным полем. Предварительно определяют коэффициент магнитной активации для жидкости и обрабатываемого угля. Этот коэффициент представляет собой отношение величин удельного поглощения углем активированной и неактивированной жидкостей. Коэффициент определяют для нескольких вариантов напряженностей магнитного поля. Для обработки пласта используется жидкость, имеющая коэффициент активации меньше единицы. Величину магнитного поля для обработки жидкости выбирают соответствующей коэффициенту активации меньше единицы. Эффект способа достигается за счет снижения степени блокирования газа в порах пласта. 1 ил.