Способ импульсного воздействия на газоносный угольный пласт Советский патент 1992 года по МПК E21F5/02 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке газоносных и выбросоопас- ных угольных пластов для их предварительной дегазации и, тем самым, создания безопасных условий труда.

Известен способ гидравлического расчленения угольного пласта, заключающийся в бурении скважины на угольный пласт, ее обсадке и перфорации, циклическом нагнетании рабочей жидкости в пласт с постепенным увеличением ее вязкости в каждом цикле. В процессе осуществления способа необходимо использовать вещества, вязкость которых увеличивается от цикла к циклу. Процесс извлечения их очень сложен, поэтому часть остается в пласте, снижая его проницаемость, а следовательно, не достигается необходимая степень дегазации.

Известен способ гидравлического расчленения угольного пласта, включающий бурение скважины на угольный пласт, ее

х|

ON СЛ J О СЛ

обсадку и перфорацию, циклическое нагнетание рабочей жидкости в пласт, В первом цикле нагнетания давление жидкости доводят до предела прочности угля на сжатие, а в каждом последующем цикле для раскрытия следующей системы трещин давление жидкости увеличивают на величину отношения фазовой проницаемости основной и раскрываемой систем трещин.

Описанный способ не позволяет добиться возникновения тангенциальных трещин, что значительно снижает эффективность дегазации пласта.

Целью изобретения является повышение эффективности воздействия за счет создания в пласте трещин, расположенных по концентрическим окружностям и соединяющих радиальные трещины.

Поставленная цель достигается тем, что в способе импульсного воздействия на газоносный угольный пласт, включающий бурение скважины с поверхности, ее обсадку и циклическое нагнетание жидкости в импульсном режиме в пласт, перед нагнетанием жидкости в пласт определяют его природную приемистость и боковое горное давление, при этом в первом цикле нагнетания создают рабочее давление в скважине, равное 1,1-1,3 величины бокового горного давления, во зтором цикле нагнетания создают давление, равное произведению бокового горного давления на отношение приемистости пласта после первого цикла воздействия к природной приемистости пласта, а в каждом последующем цикле нагнетания создают давление, определяемое из соотношения

Кп-1/Кп-2,

где Рп - давление в скважине, МПа;

Рб - боковое горное давление, МПа;

К- приемистость угольного пласта, м3/с МПа;

п - номер цикла,

причем в последнем цикле нагнетания создают давление, равное 1,5-2,0 суммы полного горного давления и давления газа в пласте. Кроме того, давление в скважине создают пороховыми генераторами давления.

Способ осуществляют следующим образом.

На пласт бурят скважину, обсаживают ее, перфорируют и вскрывают угольный пласт. Затем определяют природную приемистость угольного пласта. Для этого заливают воду мерной емкостью в скважину до устья и по мере поглощения периодически доливают воду в скважину, измеряя время

до прекращения водопоглощения. Изменение приемистости пласта дает количественную характеристику воздействия на угольный пласт. Используя формулу

,1-уН,

где у- объемная масса вышележащих пород, т/м3;

Н - глубина залегания угольного пласта, м, определяют боковое горное давление.

В первом цикле воздействия рабочее давление в скважине устанавливают равным (1,1-1,3)Рб. Это давление создает начальную сеть трещин (радиальных), ориентированных по системам естественной трещиноватости угольного пласта.

Рабочее давление можно создавать гидро- или пневмовоздействием. Наиболее эффективно использование пороховых генераторов давления, количество которых определяют их соотношения

Пп.з.

1 Sc

Рр РГ

К Sn.3. Сж Vn.3. Рп.3, f

где Sc, Sn.3. - площадь поперечного сечения скважины и заряда, соответственно, см2;

Рр, Рг - рабочее и полное горное давление соответственно, кгс/см2; f - сила пороха, кгс см/кг; К - коэффициент, учитывающий снижение давления в скважине за счет охлаждения пороховых газов, ,4;

Сж - скорость звука в жидкости, см/с; РЖ v°n.3. плотность жидкости и зарядов соответственно, кг/см3;

Vn.s. - скорость горения пороха, см/с.

Используя каротажный подъемник и его оборудование, пороховые генераторы опускают в скважину. Для снижения энергетических потерь пороховые генераторы располагают против перфорированного участка колонны.

Рабочее давление в скважине измеряют специальным (крешерным) прибором, закрепленным на геофизическом кабеле. После спуска зарядов в скважину засыпают каменную соль (или песок) для создания предохранительного

моста, снижающего потери энергии на вынос воды из скважины. Соль (или песок) затем разрушается водой.

После первого цикла воздействия снова определяюат приемистость угольного пласта. Рабочее давление во втором цикле превышает боковое горное давление в число раз, равное отношению приемистости пласта после первого цикла воздействия (Кч) к природной приемистости пласта (К0).

Таким образом, давление в скважине во втором цикле воздействия устанавливают равным

К1

IS

Определив количество пороховых генераторов, необходимых для создания рабочего давления Р2, заряд опускают в скважину и сжигают. После воздействия снова измеряют приемистость пласта, а ра бочее давление в третьем цикле устанавливают равным

, м

-

где К.2 - приемистость пласта после второго цикла воздействия.

Рабочее давление в скважине от цикла к циклу увеличивают до значения, равного предельному, определяемому из соотношения

,5-2,0 (Рг+Рпл),

где Рпл - давление газа в пласте, МПа;

Рг - полное горние давление, МПа.

Давление газа в пласте (Рпл) определяют из соотношения

,01 (Hi-H0),

где HI - глубина залегания пласта, м;

Но - глубина зоны газового выветривания, м.

Преимущество предлагаемого способа по сравнению с прототипом заключается в повышении эффективности заблаговременной дегазации за счет увеличения площади

10

15

20

25

30

35

40

свободных поверхностей трещин в угольном пласте, что повышает фазовую проницаемость пласта для метана.

Формула изобретения

1.Способ импульсного воздействия на газоносный угольный пласт, включающий бурение скважины с поверхности, ее обсадку и циклическое нагнетание жидкости в импульсном режиме в пласт, отличающий- с я тем, что, с целью повышения эффективности воздействия путем создания в пласте трещин, расположенных по концентрическим окружностям и соединяющих радиальные трещины, перед нагнетанием жидкости в пласт определяют его природную приемистость и боковое горное давление, при этом в первом цикле нагнетания создают рабочее давление в скважине, равное 1,1-1,3 величины бокового горного давления, во втором цикле нагнетания создают давление, равное произведению бокового горного давления на отношение приемистости пласта после первого цикла воздействия к природной приемистости пласта, а в каждом последующем цикле нагнетания создают давление, определяемое из математического выражения

Кп-1/Кп-2,

где Рп - давление в скважине, МПа;

Рб - боковое горное давление, МПа;

К - приемистость угольного пласта;

п - номер цикла,

причем в последнем цикле нагнетания создают давление, равное 1,5-2,0 суммы полного горного давления и давления газа в пласте.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что давление в скважине создают пороховыми генераторами давления.

Использование: дегазация газоносных угольных пластов. Сущность изобретения: на пласт бурят скважину, обсаживают ее, перфорируют и вскрывают угольный пласт. X Затем определяют природную приемистость угольного пласта. В первом цикле воздействия рабочее давление в скважине создают равным 1,1-1,3 бокового горного давления, После первого цикла воздействия определяют приемистость пласта, а рабочее давление, создаваемое в скважине во втором цикле, устанавливают равным произведению бокового горного давления на отношение приемистости после первого цикла воздействия к природной приемистости угольного пласта. Приемистость угольного пласта определяют после каждого цикла воздействия, а в каждом последующем цикле рабочее давление увеличивают до величины, равной Ре Кп-1/Кп-2, где К - приемистость пласта; п - номер цикла. Рабочее давление в последнем цикле устанавливают равным (1,5-2,01 СРг+Рпл), где Рг - полное горное давление; РПл давление газа в пласте, В скважине давление создают пороховыми генераторами давления. Их количество определяют по формуле. 1 з.п. ф-лы. СО С