EA013445B1 - Способ подземной разработки залежи каменного угля - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке месторождений каменного угля для обеспечения безопасности ведения горных работ шахтным и другими способами и попутной добычи углеводородных газов. Задача предполагаемого изобретения - повышение эффективности разработки месторождений каменного угля с получением углеводородных газов и снижение риска внезапных выбросов и взрывов воздушно-метановой смеси в шахтах при проведении горных работ. В способе подземной разработки залежи каменного угля, включающем вскрытие угольного пласта скважинами и подачу под давлением внутрь пласта воздушно-газовых смесей и/или жидкостей, не опасных для жизни и здоровья людей, с помощью различных методов, например геофизических, определяют в угольной залежи участки с наибольшим содержанием углеводородных газов, в зависимости от газоносности и проницаемости этих участков расчетным путем разбивают залежь на блоки, с поверхности земли каждого блока бурят до расчетной глубины на расчетном расстоянии друг от друга закачную и откачную скважины, оборудуют их фонтанной арматурой и насосно-компрессорными трубами, а закачную - дополнительно волновым излучателем, из закачной скважины по угольному пласту проходят несколько наклонно ориентированных стволов, обсаживают их перфорированными трубами и оборудуют волновыми отражателями и пакерами, по насосно-компрессорным трубам подают в угольный пласт под давлением воздушно-газовую смесь и/или жидкость, с одновременным наложением упругих волн, для которых она/они служат волноводом, упругие волны ориентируют волновым отражателем и пакером в сторону откачной скважины, таким образом, наводят на межскважинном участке блока расчетную проницаемость газовмещающего полезного ископаемого, забор выжимаемого углеводородного газа осуществляют из откачной скважины, обработанные блоки угольной залежи разрабатывают подземным способом.

Description

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке месторождений каменного угля для обеспечения безопасности ведения горных работ шахтным и др. способами и попутной добычи углеводородных газов.

Известен способ вскрытия угольного пласта для добычи метана, включающий вскрытие угольного пласта скважиной, пробуренной по его падению, с проводкой дополнительных горизонтальных стволов по простиранию угольного пласта на расчетном расстоянии между ними, равном эффективному Радиусу действия горизонтальных стволов [1] - аналог.

Этот способ малоэффективен, так как он предполагает для разрабатываемого полезного ископаемого высокую природную пористость и проницаемость, а каменный уголь обладает относительно низкими пористостью и проницаемостью. Метан, находящийся в его порах и трещинах под пластовым давлением, является реальной угрозой жизни шахтеров вследствие внезапных выбросов и взрывов воздушнометановой смеси в шахтных условиях при проведении горных работ.

Известен также способ внутрипластовой добычи газа из угольных пластов, по которому для создания в угле путей для прохождения газа структуру газоносного угля вскрывают подаваемыми под давлением по пробуренной внутрь угольного пласта скважине газами и/или жидкостями. Затем для добычи газа в этой буровой скважине создают давление. Величина его меньше соответствующего измеренного десорбционного давления. Согласно изобретению, для вскрытия угольного пласта в скважине в течение периода времени, составляющего от одного дня до нескольких дней или недель, создают способствующее вскрытию имеющейся в угольном пласте системы трещин, от макропор вплоть до микропористых структур, давление. Величину давления принимают меньшей наименьшего главного напряжения, измеренного в соответствующем намеченном для добычи газа горизонте угольного пласта. При этом в течение указанного отведенного на вскрытие пласта периода времени величину создаваемого в скважине давления циклически изменяют [2] - прототип.

Этот способ также малоэффектен и не обеспечивает безопасную добычу полезного ископаемого и углеводородных газов, имеет малый радиус охвата залежи для газовыделения из пласта ввиду относительно низких показателей пористости и проницаемости угольных пластов, что требует бурения многочисленных газоотводных скважин.

Способ также высокозатратен в виду его инертности по времени, потерям энергии для создания и поддержания в течение продолжительного периода времени давления газов и/или жидкостей в зоне отработки газоносных углей, причем энергетические потери на создание условий газовыделения из пластов будут идти в течение всего периода разработки месторождения. Использование углекислого газа СО₂ и других опасных для здоровья горных рабочих веществ может привести к их выбросу в шахтное пространство при последующей разработке месторождения и вызвать отравление или гибель людей.

Задача предполагаемого изобретения - повышение эффективности разработки залежей каменного угля с получением углеводородных газов и снижение риска внезапных выбросов и взрывов воздушнометановой смеси в шахтах при проведении горных работ.

Поставленная задача достигается тем, что в способе, включающем вскрытие угольной залежи скважинами и подачу под давлением внутрь залежи воздушно-газовых смесей и/или жидкостей, не опасных для жизни и здоровья людей, с помощью различных методов, например геофизических, определяют в угольной залежи участки с наибольшим содержанием углеводородных газов, в зависимости от газоносности и проницаемости этих участков, расчетным путем разбивают залежь на блоки, с поверхности земли каждого блока бурят до расчетной глубины на расчетном расстоянии друг от друга закачную и откачную скважины, оборудуют их фонтанной арматурой и насосно-компрессорными трубами, а закачную дополнительно волновым излучателем, из закачной скважины по угольному пласту проходят несколько наклонно ориентированных стволов, обсаживают их перфорированными трубами и оборудуют волновыми отражателями и пакерами, по насосно-компрессорным трубам подают в угольный пласт под давлением воздушно-газовую смесь и/или жидкость с одновременным наложением упругих волн, для которых она/они служат волноводом, упругие волны ориентируют волновым отражателем и пакером в сторону откачной скважины, таким образом, наводят на межскважинном участке блока расчетную проницаемость газовмещающего полезного ископаемого, забор выжимаемого углеводородного газа, осуществляют из откачной скважины, обработанные блоки угольной залежи разрабатывают подземным способом.

На фиг. 1 и 2 представлена технологическая схема предлагаемого способа подземной разработки залежи каменного угля.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

В границах угольной залежи 1 различными методами, например геологическими или геофизическими, изучают газоносность и проницаемость угольного пласта. На основании полученных результатов и с помощью расчетов угольную залежь 1 условно разбивают на отдельные блоки 3. В границах 4 каждого блока с поверхности земли 5 до расчетной глубины бурят как минимум две скважины: закачную 6 и откачную 7. Расстояние между скважинами определяют расчетами в зависимости от газоносности и проницаемости обрабатываемого участка залежи каменного угля 2. Устья скважин оборудуют фонтанной арматурой 8, а закачную скважину 6 - дополнительно волновым излучателем 9, который может размещаться на устье или в самой скважине. Из закачной скважины 6 с помощью колтюбинговой установки 10

- 1 013445 в обрабатываемом участке угольного пласта 2 проходят несколько наклонно ориентированных стволов 11. Длина стволов 11 и отметка их забоя определяется расчетами и зависит от размеров блока 3 и проницаемости обрабатываемого участка залежи 2. Стволы 11 обсаживают перфорированными трубами и оборудуют насосно-компрессорными трубами 12 с волновым отражателем 13 и пакером 14. В закачную скважину 6 под давлением через фонтанную арматуру 8 и насосно-компрессорные трубы 12 подают газовоздушную смесь и/или жидкость не опасные для здоровья и жизни людей с одновременным наложением упругих волн, для которых она/они служат волноводом. Направление упругих волн ориентируют с помощью волнового отражателя 12 и пакера 13 в сторону откачной скважины 7. Таким образом, наводят дополнительную проницаемость обрабатываемого участка залежи 2. Забор выжимаемого углеводородного газа для его утилизации и использования для различных нужд осуществляют из откачной скважины 7. Обработанные поочередно (или одновременно) блоки 3 каменноугольной залежи 1 разрабатывают шахтным способом.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволит эффективно разрабатывать каменноугольные месторождения, снизить риск внезапных выбросов и взрывов воздушно-метановой смеси в шахтах и сохранить жизни и здоровье шахтеров, получать углеводородные газы для их использования в народном хозяйстве.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   Способ подземной разработки залежи каменного угля, включающий вскрытие угольной залежи скважинами и подачу под давлением внутрь залежи воздушно-газовых смесей и/или жидкостей, отличающийся тем, что с помощью инструментальных методов определяют в угольной залежи участки с наибольшим содержанием углеводородных газов, в зависимости от газоносности и проницаемости этих участков разбивают залежь на блоки, с поверхности земли каждого блока бурят на расстоянии друг от друга закачную и откачную скважины, оборудуют их фонтанной арматурой и насосно-компрессорными трубами; а закачную - дополнительно волновым излучателем, из закачной скважины по угольному пласту проходят несколько наклонно ориентированных стволов, обсаживают их перфорированными трубами и оборудуют волновыми отражателями и пакерами, по насосно-компрессорным трубам подают в угольный пласт под давлением воздушно-газовую смесь и/или жидкость с одновременным наложением упругих волн, для которых смесь и/или жидкость служит волноводом, упругие волны ориентируют волновым отражателем и пакером в сторону откачной скважины, из которой осуществляют забор выжимаемого углеводородного газа, а обработанные блоки угольной залежи разрабатывают подземным способом.