Способ дегазации пластовых месторождений полезных ископаемых Советский патент 1992 года по МПК E21F7/00 

Изобретение относится к подземной разработке месторождений полезных ископаемых, точнее к технологии заблаговременной дегазации газоносных пластов полезных ископаемых, и может найти применение в угольной и других отраслях горнодобывающей промышленности.

Целью изобретения является упрощение процесса и снижение его энергоемкости.

На чертеже изображена схема осуществления способа, где 1 - скважина; 2 - перфорация; 3 - пласт полезного ископаемого; 4 - полость в прискважинной зоне пласта; 5 - системы трещин; 6 - слой рабочей жидкости; 7 - слой сжиженного газа; 8 - верхний оголовок обсадной колонны труб; 9,10,11,12,13 - патрубки с запорными органами; 14 - насос, 15 - компрессор; 16 - конденсатор; 17 - ресиверы;18 - резервуары для рабочей жидкости, 19 - вакуум-насос.

Дегазацию месторождения по предлагаемому способу осуществляют следующим образом.

После сооружения скважины 1, тампонажа затрубного пространства и перфорации обсадной колонны и тампонажного кольца с образованием в прискважинной зоне пласта полости 4 устье скважины 1 посредством верхнего оголовника необходимой высоты 8 подключают к системе коммуникаций технологического оборудования, установленного на поверхности, и приступают к нагнетанию в пласт рабочей жидкости первого цикла, например воды,насосом

VI ON

ЧЭ О СП

14. В результате раскрываются наиболее доступные для проникновения трещины. Затем в скважину подают сжиженный газ, представляющий собой смесь метана (плотность 0,43 г/см , температура кипения 161,5°С) с тетрафторметаном (плотность 1,6 г/см , температура кипения 127,9°С), содержащую около 18 мас.% метана, с тем, чтобы плотность такой композиции (1,1 /см ) несколько превышала плотность использовав- шейся для гидрорасчленения рабочей жидкости,

1/1з-за несмешиваемости воды с таким сжиженным газом она всплывает в нем, образуя в оголовке 8, после слива основной ее части, экранирующий его сверху слой 6.

Постепенно понижая уровень налива воды, вызывают вскипание находящегося под ней сжиженного газа, обеспечивая, таким образом, захолаживание оставшейся в микротрещинах рабочей жидкости, удерживаемой в них капиллярными силами, и их дальнейшее растрескивание образующимся в них льдом.

Отходящие при этом из скважины пары сжиженного газа, обогащенные метаном как более низкокипящей составляющей используемой смеси, пробарботировав сквозь слой находящейся над ним рабочей жидкости, засасываются в компрессор 15, где под- вергаются многоступенчатому сжатию с промежуточным охлаждением, и после их сжижения в конденсаторе 16 направляются в один из ресиверов 17.

Прекратив кипение сжиженного газа, скважину оставляют на некоторое время на оттаивание вновь раскрывшихся трещин, оканчивающееся всплытием талых вод и их присоединением к слою экранирующей сжиженный газ рабочей жидкости.

Для осуществления следующего цикла воздействия используют уже не воду, а более тяжелую рабочую жидкость - 20- процентный раствор хлористого кальция в воде, имеющий плотность, равную 1,18 г/см3, поскольку оставшийся в скважине сжиженный газ уже утяжелился до этого в результате выкипания из него в предыдущем цикле преимущественно низкокипящей составляющей.

Утонув в такой среде, рабочая жидкость устремляется вглубь вновь образованных трещин, при этом вышележащий над ней столб столь тяжелого сжиженного газа оказывает на нее мощное гидростатическое воздействие, оттесняя ее во все более труднодоступные места сети микротрещин. Затем вновь вызывают кипение сжиженного газа с последующим оттаиванием захоло- женных и дополнительно раскрытых, таким

образом трещин. В результате такого воздействия находящийся в скважине сжиженный газ вновь .утяжеляется. Поэтому после оттаивания новых трещин рабочая жидкость вновь всплывает из них на его поверхность.

Аналогично воздействуют на пласт и в последующих циклах, используя всякий раз все более тяжелую рабочую жидкость (растворы хлористого кальция большей концентрации), плотность которой постепенно приближается к плотности высококипящей составляющей сжиженного газа.

По окончании гидрорасчленения всю оставшуюся в оголовнике 8 и скважине 1 рабочую жидкость выливают и полностью ее осушают от сжиженного газа окончательным его выкипанием. Затем к скважине 1 подключают вакуум-насос 19 и приступают к откачке из нее метана.

После этого переходят к освоению следующей скважины, используя собранные в ресиверах 17 и резервуарах жидкости.

В качестве низкокипящей составляющей сжиженного газа может быть использован не только метан, но и другие легкоиспаряющиеся вещества, например этан (температура кипения -88,6°С, плотность 0,56 г/см ), азот (температура кипения -195,7°С, плотность 0,8 г/см ), гелий (температура кипения -268,9°С, плотность 0,1 г/см ), а в качестве высококипящей - более тяжелые криогенные жидкости, такие как дифторхлорметан (температура кипения -40,7°С, плотность 1,5 г/:м ), дифторхлорб- ромметан (температура кипения -4°С, плотность 1,9 г/см), трифториодметан (температура кипения -22,5°С, плотность 2,3 г/см ), гексафторэтан (температура кипения -78,2°С, плотность 1,6 г/см3) и т.п., а также криптон (температура кипения -153,2°С, плотность 2,16 г/см ) или ксенон (температура кипения -108,1°С, плотность 3,1 г/см ). Возможно также использование не только бинарных смесей, но и композиций, содержащих большее число компонентов.

В качестве рабочей жидкости может быть использован не только раствор хлористого кальция в воде, но и водные растворь других минеральных солей, например хло ристого цинка (плотность в зависимости о концентрации до 1,7 г/см3) и т.п.

Формула изобретения

1. Способ дегазации пластовых место рождений полезных ископаемых, включаю щий бурение скважины с поверхности He- пласт, обсадку ее трубами, тампонаж за трубного пространства, перфорацию обсад ной колонны и тампонажного кольца с

образованием в прискважинной зоне пласта полости, гидрорасчленение пласта рабочей жидкости с последующим ее захолаживанием сжиженным газом и оттаиванием льда, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа и снижения его энергоемкости, в качестве сжиженного газа используют зеотропную смесь из несмешивающихся с рабочей жидкостью веществ, одно из которых легче, а второе - тяжелее ее, при этом захолаживание рабочей жидкости и ее оттаивание осуществляют циклами, причем в первом цикле в скважину подают сжиженный газ с превосходящей рабочую жидкость плотностью, после чего вызывают его вскипание отливом из устья скважины избытка всплывшей рабочей жидкости с последующим ком0

примированием и конденсацией образовавшихся паров и возвратном конденсата в повторное использование, в последующих циклах в скважину подают каждый раз все более тяжелую по сравнению с оставшимся в ней от предыдущего цикла сжиженным газом рабочую жидкость, а после полного осушения скважины осуществляют отсос метана.

2.Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве низкокипящей составляющей сжиженного газа используют метан, а высококипящей - тетрафторметан.

3.Способ по пп.1 и 2, отл и ч а ю щи й- с я тем, что в качестве рабочей жидкости используют растворы хлористого кальция в воде.

Использование: заблаговременная дегазация газоносных пластов полезных ископаемых. Сущность изобретениям поверхности на пласт бурят скважину. Производят обсадку скважины трубами, тампонаж затрубного пространства, перфорацию обсадной колонны и тампонажного кольца. подачу в пласт рабочей жидкости, например водного раствора хлористого кальция. После подачи рабочей жидкости осуществляют циклическое захолаживание ее сжиженным газом и оттаивание. В качестве сжиженного газа используют зеотропную смесь из несмешивающихся с рабочей жидкостью веществ. В первом цикле подают сжиженный газ с плотностью, превосходящей плотность рабочей жидкости. В последующих циклах подают каждый раз все более тяжелую по сравнению с оставшимся в скважине от предыдущего цикла сжиженным газом рабочую жидкость. Избыток всплывшей жидкости отливают от устья скважины, что вызывает вскипание сжиженного газа. Образовавшиеся пары подвергают компримированию и конденсации и возвращают в повторное использование 2 з.п.ф-лы. 1 ил. с/ С