Способ определения истинного начального давления газа в газонасыщенном угольном пласте Советский патент 1993 года по МПК E21F5/00 

ел С

Использование: при прогнозе выбросо- опаСности угольных пластов. Цель: повышение точности и оперативности определения давления газа за счет контакта жидкости в камере с газовой средой в прилегающем горном массиве за границей зоны влияния скважины. Сущность изобретения: бурится скважина (шпур) на глубину, на которой необходимо замерить давление газа в пласте. Герметизируют замерную камеру и производят замер установившегося значения давления в камере. Определяют расчетное давление газа в пласте угля для исследуемых шахтопластов, после чего производят подачу жидкости в замерную камеру при давлении, равном расчетному. Фиксируют изменения давлений жидкости и при падении или росте давления производят соответственно сброс или подъем давления жидкости в камере до стабилизации его значения.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при прогнозе выбросоопас- ности угольных пластов, в частности для определения давления газа в угольных пластах перед их вскрытием выработками.

Цель изобретения - повышение точности и оперативности определения давления газа за счет контакта жидкости в камере с газовой средой в прилегающем горном массиве за границей зоны влияния скважины.

Сущность заявляемого способа заключается в следующем.

Бурится скважина (шпур) диаметром 45- 60 мм в угольный массив на глубину, на которой необходимо .замерить давление газа в пласте. В скважину до упора в ее забой вставляется рукавный гидравлический герметизатор, имеющий два автономных канала для закачки воды. Через первый канал

вода закачивается от высоконапорного насоса в расширяющийся рукав герметизатора до давления /, где у- средняя плотность пород вышележащей толщи. Н - глубина от земной поверхности в точке замера. Рукав расширяется в скважине и отсекает замерную камеру, представляющую собой небольшое свободное пространство между передним концом расширяющегося рукава герметизатора и забоем скважины от остальной ее части. По второму каналу вода нагнетается в замерную камеру до расчетного давления газа в пласте, осуществляемого в соответствии с установленными для различных бассейнов и месторождений зависимостями. После этого подача воды в канал прекращается и кран на входе закрывается. На момент окончания нагнетания водой под высоким давлением заполняется не только замерная камера, но и прилегаюоо

СП GJ ГО О

щая к ней разгруженная и дренированная при бурении область. Поскольку расчетное давление газа для пласта, как правило, превышает его фактическое значение, то за счет проникновения воды из замерной камеры и прилегающей к ней области в более удаленную область, где пустоты заполнены газом под меньшим давлением, давление воды в камере начнет снижаться, что будет зафиксировано подключенным к ней манометром. Если через заданный промежуток времени, например 1 мин, снижение давления не прекратится, то открывается кран на входе на короткое время и давление в камере сбрасывается на 0,1 МПа. Если давление газа снова будет снижаться, то через 1 мин после сброса давления производится его следующий сброс еще на 0,1 МПа и так до тех пор, пока через 1 мин после очередного сброса давление в замерной камере не начнет повышаться или не остановится на одном значении. Это означает, что давление газа в камере стало несколько ниже свободного давления газа в пласте в точке замера или равно ему. Замер давления газа в этом случае прекращается и давление газа в пласте в точке замера принимается равным средней величине между показателями манометра до последнего сброса давления в замерной камере и после сброса. При этом ошибка измерения давления газа в пласте, как вытекает из методики измерения, составит не более 0,05 МПа. Для еще более точного измерения газа в пределах точности шкалы отсчета можно подождать окончательной остановки стрелки манометра.

В тех исключительных случаях, когда расчетное давление газа в пласте окажется ниже фактического, давление воды в замерной камере после первой закачки и закрытия крана начнет повышаться. При данном варианте необходимо поднять путем закачки высоконапорным насосом давление в камере ступенями по 0,1 МПа до величины, при которой начнется снижение показателя манометра. Давление газа в пласте принимается равным среднему из двух последних установленных значений давления воды в камере.

Если на основании приведенных ранее измерений установлено, что давление газа в пласте значительно меньше расчетного, то при первой закачке для сокращения времени замера может быть установлено примерное ожидаемое давление газа, что позволит дополнительно увеличить оперативность способа.

Предложенный способ определения истинного давления газа в газонасыщенном угольном пласте отличается высокой оперативностью и точностью измерений. Он позволяет выполнить измерение давления газа за время, не превышающее 1 ч, а в среднем за 20-30 мин, что в десятки раз

быстрее по сравнению с известным прототипом.

Измерение давления газа предлагаемым способом может быть произведено как через породную пробку при вскрытии пласта, так и из пластовой выработки. Применяемым известным способом обычно вообще не удается замерить давление газа из пластовой выработки из-за очень медленного его нарастания в замерной камере и

иногда и вообще отсутствии нарастания вследствие высокой проницаемости массива в направлении к обнажению и снижению давления газа в области влияния выработки.

Заявляемый способ обеспечивает высокую точность замера, поскольку при измерении вследствие контакта закачанной в замерную камеру и в окрестность скважины воды за границей зоны влияния скважины

передается на манометр полное давление

газа в пласте. Если же замерная камера не заполняется компонентом, то давление газа в ней восстанавливается не полностью. Преимуществом предложенного спосо0 ба является простая технология его выполнения. Для закачки в распирающийся рукав герметизатора и в замерную камеру используется один и тот же компонент - обыкновенная вода. Оперативно производится

5 герметизация скважины для замера давления газа (порядка 5 мин).

Пример. Опытная проверка заявляемого способа проведена на ш. Первомайская ПО Северокузбассуголь в

0 вентиляционном штреке № 22бис по пласту 21. С этой целью пробурена в призабойной части штрека скважина диаметром 45 мм на глубину 8 м под углом 60° к борту выработки. В скважину был введен гидравлический

5 двухканальный герметизатор до упора в ее забой. В расширяющийся рукав герметизатора закачивалась с помощью высоконапорного насоса вода до давления 7,2 МПа, что соответствует величине горного давления в

0 точке замера. Затем в замерную камеру закачана вода до ожидаемого давления 2,0 МПа. Начиная с этого значения, проводилось снижение ступенями давления за счет сброса части жидкости с соответствии

5 с изложенной выше методики. После очередного снижения давления до величины 1,05 МПа начался его самопроизвольный подъем. Давление в камере достигло 1,15 МПа и на этом уровне стабилизировалось. Следовательно, давление газа в пласте в результате измерения получилось равным 1,15-МПа.

После этого было проведено контрольное измерение. Для этого путем дополнительной подкачки воды давление в камере довели до 1,3 МПа. После того, как было зафиксировано его снижение, слита часть жидкости и установлено давление 1,2 МПа. После этого давление снизилось и стабилизировалось на величине 1,15 МПа, что подтвердило результат первого измерения. Формула изобретения Способ определения истинного начального давления газа в газонасыщенном угольном пласте, включающий бурение скважины, герметизацию замерной камеры

0

и замер установившегося значения давления в камере, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и оперативности определения давления газа за счет контакта жидкости в камере с газовой средой в прилегающем горном массиве за границей; зоны влияния скважины, предварительнб определяют расчетное давление газа в пласте угля для исследуемых шахтопластов, после чего производят подачу жидкости в замерную камеру при давлении, равном расчетному, фиксируют изменения давлений жидкости и при падении или росте давления производят соответственно сброс или подъем давления жидкости в камере до стабилизации его значения.