RU1793068C

RU1793068C - Method for degassing of adjacent coal beds

Info

Publication number: RU1793068C
Application number: SU904857805A
Authority: RU
Inventors: Виктор Алексеевич Маркин; Леонид Андреевич Гайдук; Сергей Михайлович Саламатов; Юрий Васильевич Деев
Original assignee: Производственное Объединение "Укруглегеология"
Priority date: 1990-08-07
Filing date: 1990-08-07
Publication date: 1993-02-07

Abstract

Использование: дегазаци высокогазо- нос -1ых пластов. Сущность изобретени : бу- р л скважины из выработок в .пор эабатываемом массиве до верхней, а в над эабатываемом - до нижней границ зон активных трещин и трещин расслоени . Предварительно образуют в обсадной колонне (ОК) заборные каналы с перекрывающими их заслонками и закрепл ют по кра м ОК, а также возле каждого заборного канала. со стороны усть скважины уплотнительные манжеты (УМ) из эластомера. Производ т монтаж ОК до кровли наименее удаленного сближенного пласта и соедин ют ее с трубопроводом посредством шланга, оборудованного задвижкой .и замерным устройством. Привод т в рабочее состо ние ближайшую к устью скважины УМ и перемещением задвижки создают в ОК заданное разрежение. Контролируют содержание метана в отсасываемом газе и приуменьшении его ниже определенного значени повышают путем последовательного приведени в рабочее состо ние следующей УМ, увеличени глубины вакуума в ОК с помощью задвижки и частичным или полным перекрытием сечени предыдущего заборного канала. 2 з.п.ф-лы, 3 ил. ЈUsage: degassing vysokogonosa -1 strata. SUMMARY OF THE INVENTION: drill a well from workings in the pore of the ebat mass to the upper, and above the ebb to the lower boundary of the zones of active and delamination cracks. Preliminarily form intake channels in the casing (OK) with shutters overlapping them and are fixed along the edges of the OK, as well as near each intake channel. from the side of the wellhead, sealing cuffs (UM) of elastomer. OK is installed to the roof of the least distant adjacent formation and connected to the pipeline by means of a hose equipped with a gate valve and a metering device. The UM closest to the wellhead is brought into working condition and by moving the gate valve, a predetermined depression is created in the OK. The methane content in the suction gas is monitored and lowering it below a certain value is increased by sequentially bringing the next UM into operation, increasing the OK depth of the vacuum with the help of a valve, and partially or completely overlapping the cross section of the previous intake duct. 2 C.p. f-ly, 3 ill. Ј

Description

Изобретение относитс к горной, преимущественно к угольной, промышленности и может быть использовано дл дег )зации сближенных газоносных уголь- ны пластов.The invention relates to mining, mainly coal, industry and can be used for the degassing of adjacent gas-bearing coal seams.

Известен способ дегазации подрабатывав лых угольных пластов при столбовой системе разработки, включающий бурение из подготовительных выработок разрабатываемого пласта впереди лавы скважины, ее гер метизацию и подсоединение к дегазационному трубопроводу. В выработанном пространстве по всей длине проекции скв 1жины на плоскость разрабатываемого пла :та выкладывают охранную полосу.There is a known method of degassing underworked coal seams with a pillar development system, including drilling from the preparatory workings of the developed seam in front of the lava of the well, its sealing and connection to a degassing pipeline. In the worked-out space along the entire length of the projection of 1 well well onto the plane of the developed area: the guard strip is laid out.

Недостатками данного способа вл ютс С ольшие затраты, св занные с выкладкойThe disadvantages of this method are the large costs associated with the calculation

охранной полосы, кроме того.точка приложени вакуума располагаетс за герметизатором и не св зана с источником газовыделени , что вли ет на эффективность способа.the guard strip, in addition. The point of application of the vacuum is located behind the sealant and is not connected to a gas source, which affects the efficiency of the method.

Известен способ дегазации сближенных угольных пластов, включающий бурение направленных скважин из подготовительных выработок разрабатываемого пласта на подрабатываемый или надрабатываемый угольный пласт вне зоны разгрузки дегазируемого угольного пласта, герметиза цию ус- ть скважины, подключение их к вакуумному газопроводу и отсос метана. При этом направленными скважинами пересекают подрабатываемый угольный пласт на всю мощность с выходом забо скважиныThere is a known method of degassing adjacent coal seams, including drilling directional wells from the preparatory workings of the developed seam to the undermined or undermined coal seam outside the unloading zone of the degassed coal seam, tightening the wells, connecting them to a vacuum gas pipeline and suction methane. At the same time, directional wells cross the undermined coal seam at full capacity with the exit of the bottom of the well

ОABOUT

со о о соso o o so

в кровлю пласта, а дл надрабатывземого угольного пласта направленные скважины бур т не пересека его по мощности, а забой скважин располагают в зоне контурного расслоени кровли дегазируемого пласта. into the top of the formation, and for the over-earth coal seam, directed wells do not drill in power, and the bottom of the wells is located in the area of the contour separation of the roof of the degassed formation.

Недостатком способа вл ютс большие затраты, св занные с необходимостью бурени направленных скважин, низка эффективность дегазации вследствие того, что съем метана из сближенных пластов произ- водитс в одной точке, котора не перемещаетс по мере изменени положени источника газовыделени .The disadvantage of this method is the high cost associated with the need to drill directional wells, low degassing efficiency due to the fact that methane is removed from adjacent formations at one point, which does not move as the gas source changes its position.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предла- гаемому способу вл етс способ дегазации угольного массива с помощью обсадных труб, включающий бурение скважин из выработок на сближенные пласты, оборудова- ние их колонной обсадных труб, герметизацию затрубного пространства, перемещение точки приложени вакуума по длине скважины и отсос газа. -..The closest in technical essence and the achieved result to the proposed method is a method of degassing a coal mass using casing pipes, including drilling wells from workings into adjacent formations, equipping them with a casing string, sealing the annulus, moving the point of application of vacuum along well length and gas suction. - ..

К недостаткам способа относ тс отсутствие возможности отсоса газа из вмещаю- щих пород, располагающихс вблизи разрабатываемого пласта, больша трудоемкость вследствие наличи телескопических труб и необходимости дообсадки затрубного пространства до подвижного за- борного конца, а также загромождение выработок насосом, сместительной камерой и другим оборудованием, кроме того,конструкци телескопических труб требует отключени дегазационных скважин на период их раздвижки. что приводит к снижению эффективности дегазации.The disadvantages of the method include the inability to suck out gas from the host rocks located close to the reservoir being developed, the greater complexity due to the presence of telescopic pipes and the need to re-fit the annulus to the movable intake end, as well as clogging the workings with a pump, a displacement chamber and other equipment, in addition, the design of the telescopic tubes requires shutting down the degassing wells for the period of their extension. which leads to a decrease in the effectiveness of degassing.

Цель изобретени - повышение эффективности дегазации, увеличение содержани метана в дегаз.ационной сети и снижение затрат на дегазационные работы,The purpose of the invention is to increase the efficiency of degassing, increasing the methane content in the degassing network and reducing the cost of degassing work,

Поставленна цель достигаетс тем, что в известном способе дегазации сближенных угольных пластов, включающем буре- ние скважин из выработок на сближенные пласты, оборудование их колонной обсад ных труб, герметизацию затрубного пространства , перемещение точки приложени вакуума п о длине скважины и отсос газа, бурение скважин осуществл ют в подрабатываемом массиве до верхней, а в надраба- f ываемом - до нижней границ зон активных трещин и трещин расслоени , затем производ т оборудование обсадной колонны до кровли наименее удаленного сближенного пласта, наход щегос в этой зоне, при этом в обсадной ко лонне предварительно оборудуют заборные каналы с перекрывающими их заслонками и закрепл ют по кра м o6JThis goal is achieved by the fact that in the known method of degassing adjacent coal seams, including drilling wells from workings on adjacent seams, equipping them with a casing string, sealing the annulus, moving the point of application of vacuum along the length of the well and gas suction, drilling they are carried out in the underworked mass up to the upper one, and in the finished one up to the lower boundaries of the zones of active cracks and delamination cracks, then the casing is made up to the least remote roofing of a subsurface formation located in this zone, while in the casing string the intake channels with shutters overlapping them are pre-equipped and fixed along the edges o6J

садной колонны, а возле каждого канала со стороны усть скважины размещают уплот- нительные манжеты из эластомера, сжатые оболочками до диаметра меньшего диаметра скважины, затем соедин ют обсадную колонну с трубопроводом посредством шланга, оборудованного задвижкой и за- мерным устройством, .привод т в рабочее состо ние ближайшую к устью скважины уп- лотнительную манжету и перемещением задвижки создают в обсадной колонне заданное разрежение, при этом замерным устройством осуществл ют контроль содержани метана в отсасываемом газе и при его уменьшении ниже заданного значени последовательно привод т в рабочее состо ние уплотнительную манжету возле следующего заборного канала и увеличивают до заданных значений глубину вакуума в обсадной колонне путем частичного или полного перекрыти сечени предыдущего заборного канала с помощью заслонки и изменением положени задвижки. При этом в обсадной колонне оборудуют дл подрабатываемого массива два заборных канала на рассто ни х от разрабатываемого пласта, равных соответственно двенадцати и шести его вынимаемым мощност м, а дл надраба- тываемого оборудуют один заборный канал на рассто нии равном п ти вынимаемым мощност м, при этом заданное разрежение в обсадной колонне определ ют в соответствии со следующим математическим выра- жением: В мм рт.ст., где I - рассто ние от разрабатываемого Пласта до точки приложени вакуума в основном работающем заборном канале, М.casing string, and near each channel from the side of the wellhead, sealing cuffs of elastomer are placed, compressed by shells to a diameter of a smaller diameter of the borehole, then the casing string is connected to the pipeline by means of a hose equipped with a valve and a measuring device. the state of the sealing collar closest to the wellhead and moving the valve create a predetermined depression in the casing, while the metering device monitors the methane content in the suction gas and when it decreases below a predetermined value, the sealing collar is sequentially brought into operation near the next intake channel and the vacuum depth in the casing is increased to the specified values by partially or completely blocking the cross section of the previous intake channel using the damper and changing the valve position. At the same time, in the casing string, two intake channels are equiped for the array to be worked out, at a distance from the reservoir being equal to twelve and six removable capacities, respectively, and for the one under production, one intake duct is equiped at a distance of five removable capacities, at the predetermined pressure in the casing is determined in accordance with the following mathematical expression: In mm Hg, where I is the distance from the reservoir being developed to the point of vacuum application in the main working intake canal e, M.

Содержание метана в отсасываемом газе поддерживают на уровне не ниже 50%,The methane content in the suction gas is maintained at a level of at least 50%,

На фиг.1 изображен горный массив, перпендикул рный выработкам, вертикальный разрез; на фиг.2 - разрез дегазационной скважины с обсадной колонной; на фиг.З - схема расположени заслонки, частично перекрывающей заборные каналы.Fig. 1 shows a mountain range perpendicular to mine workings, a vertical section; figure 2 is a section of a degassing well with a casing; Fig. 3 is a diagram of an arrangement of a shutter partially overlapping the intake channels.

Способ осуществл ют следующим образом . . . ...The method is carried out as follows. . . ...

Исход из конкретных горно-гео.логйче- ских (газоносности пластов, величин между- пласть , состава вмещающих пород и др.) и горно-технологических (длины и скорости подвигани лавы, способа посадки кровли и др.) условий определ ют предельное рассто ние от разрабатываемого пласта вглубь массива в котором еще будут образованы полости расслоени в процессе подработки и надработки. На эту величину бур т дегазационные скважины 1 из горной выработки 2, Дл подрабатываемого и надрабатываемого массива определ ют наименьшую величинуThe limiting distance is determined based on the specific mining and geo-logical (gas-bearing strata, inter-reservoir size, composition of enclosing rocks, etc.) and mining-technological (length and speed of lava movement, roof landing method, etc.) from the developed layer deep into the massif in which layering cavities will still be formed in the process of underworking and underworking. For this value, degassing wells 1 are drilled from mine 2, For the underworked and underworked mass, the smallest value is determined

делени сближенных пластов, которые будут находитьс в зоне активных трещин и тре- цин расслоени . Производ т монтаж обсадки колонны 3 до кровли этих пластов. Если в онеактивных трещин и трещин расслоени алегает несколько газоносных пластов, то отдельных случа х монтаж обсадной ко- онны может осуществл тьс до кровли и (юлее удаленных пластов. В этом случае в бездной колонне оборудуют дополнитель- ые заборные каналы, располага их в кррв- е всех, лежащих в этой зоне пластов. 1онтаж обсадной колонны 3 начинают с абойной секции 4, оборудованной со сто- f оны усть скважины уплотнительной ман- ,етой 5. Последн состоит из эластомера, жатого оболочками до диаметра меньшего иаметра скважины 1. Все уплотнительные анжёты 5 на обсадной колонне 3 привод т рабочее состо ние с помощью соединм- т гльного троса 6 дл разрыва оболочек. Дл Увеличени площади съема метана забор- . ный конец этой секции может быть перфорирован .the division of adjacent formations that will be in the zone of active cracks and delamination cracks. Casing of column 3 is mounted to the roof of these formations. If several gas-bearing strata lie in inactive cracks and stratification cracks, in some cases the casing can be installed before the roof and (more remote than the strata. In this case, additional intake channels are installed in the abyss, placing them in the e of all those lying in this zone of the strata: 1 start the casing string 3 from the aboy section 4 equipped with a sealing manna 5. The latter consists of an elastomer pressed by shells to a diameter smaller than the diameter of the well 1. All seals Tel'nykh anzhoty 5 on the casing 3 is brought operating state via soedinm- m glnogo cable 6 to rupture the shells. In order to increase the area removably zabor- methane. ny end of this section can be perforated.

Обсадную колонну далее наращивают эомежуточными секци ми 7 с помощью со- е винительных муфт 8. Дл подрабатываемо- э. массива на рассто ни х от ззрабатываемого пласта, равных соответ- венно двенадцати и шести вынимаемым мэщностным, а дл надрабатываемого на рассто нии, равном п ти вынимаемым мощност м используют уплотнительные секции 9. В этих секци х оборудуют дл п щрабатываемого массива два заборных к; нала ТО, дл надрабатываемого - один кг нал 10, Заборные каналы 10 со стороны Зс бо скважин оборудуют перекрывающи- М1 заслонками 11, выполненными в виде кслец и соединенными тросом 12 с горной выработкой 2. В качестве этого троса может ис пользоватьс трос дл разрыва сжимающих уплотнительную манжету оболочек по- .с/ е приведени их в рабочее состо ние. Дл регулировани сечени заборных каналов 1C перед заслонками 1Т на обсадную трубу надеваютс ограничители 13 с пружинами. Смраничители 13 могут не содержать пружин , в этом случае перекрывающие заслонки 11 должны иметь два троса: трос 12 дл The casing is then expanded with e-intermediate sections 7 using co-connectors 8. For underworking. the masses at a distance from the worked-out formation, equal to twelve and six removable capacities, respectively, and for the worked-out work at a distance equal to five removed capacities, sealing sections 9 are used. In these sections, two intake chambers are equipped for the worked-out array; MOT, for the workplace - one kg cash 10, Intake channels 10 from the side of 3c wells are equipped with overlapping M1 shutters 11 made in the form of slots and connected by a cable 12 to a mine 2. 2. A cable for breaking compressive can be used as this cable a sealing cuff of the shells after putting them into working condition. To regulate the cross-section of the intake channels 1C in front of the shutters 1T, springs 13 are worn on the casing. Stranger 13 may not contain springs, in this case, the overlapping shutter 11 should have two cables: cable 12 for

уменьшени сечени заборных каналов и трос дл увеличени сечени каналов. Кроме того, уплотнительные секции 9 околозаборных каналов 10 со стороны усть 5 скважин оборудуют уплотнительными манжетами 5 из эластомера, сжатыми оболочками до диаметра меньшего диаметра скважин .reducing the cross section of the intake channels and the cable to increase the cross section of the channels. In addition, the sealing sections 9 of the intake channels 10 from the side of the mouth 5 of the wells are equipped with sealing cuffs 5 of elastomer, compressed shells to a diameter of a smaller diameter of the wells.

Монтаж обсадной колонны завершаютCasing Installation Complete

0 концевой секцией 14 с приведением в рабочее состо ние с помощью троса 6 уплотнительной манжеты 5 у усть скважины. Секци заканчиваетс фланцем 15, соединенным посредством гофрированного0 end section 14 with bringing into working condition with a cable 6 of the sealing sleeve 5 at the wellhead. The section ends with a flange 15 connected by means of a corrugated

5 шланга 16, задвижки 17, дл регулировани глубины вакуума в обсадной колонне и за- мерного устройства 18 дл определени содержани метана ё 6тс ас ыва ё:мом газе с дегазационным трубопроводом 19.5 of the hose 16, the gate valve 17, for adjusting the vacuum depth in the casing and the metering device 18 for determining the content of methane 6 6tc of the gas being exhausted with the degassing pipe 19.

0 Эксплуатацию скважины начинают с приведени в рабочее состо ние манжеты 5 с помощью троса б в первой от усть скважины уплотнительной секции 9 и подачи разрежени с помощью задвижки 17 в за5 борный канал 10 этой секции. При этом разрежение в первом и последующи заборных каналах определ ют в соответствии с математическим выражением: В мм рт.ст., где I.- рассто ние от разрабаты0 ваемого пласта до точки приложени вакуума в основном работающем заборном канале, м.0 The operation of the well begins by putting the cuff 5 in working condition with the help of a cable b in the first sealing section 9 from the wellhead and supplying a vacuum by means of a valve 17 to the intake channel 10 of this section. In this case, the vacuum in the first and subsequent intake channels is determined in accordance with the mathematical expression: In mmHg, where I. is the distance from the reservoir being developed to the point of vacuum application in the main working intake channel, m.

В дальнейшем осуществл ют посто нный контроль за содержанием метана в от5 сэсывэемом газе при помощи замерного устройства 18. Если содержание метана становитс ниже 50%. привод т в рабочее состо ние тросом 6 следующую манжету 5 уплотнительной секции 9 и подают разреже0 ние с помощью задвижки 17 в заборный канал этой секции. После этого начинают 1 перекрывать первый заборный канал заслонкой 11, добива сь увеличени содержани метана по показанию замерногоSubsequently, a constant monitoring of the methane content in the exhaust gas 5 is carried out by means of a measuring device 18. If the methane content falls below 50%. the next collar 5 of the sealing section 9 is brought into operation by cable 6 and a vacuum is applied by means of a valve 17 to the intake channel of this section. After that, they begin 1 to block the first intake channel with a shutter 11, achieving an increase in methane content according to the measurement

5 устройства 18 не ниже 50%.5 devices 18 not less than 50%.

Использование данного способа на практике позволит в более короткие сроки, с меньшими затратами и с высокой эффективностью проводить дегазацию сближен0 ных угольных пластов.Using this method in practice will allow, in shorter terms, at lower cost and with high efficiency, to carry out the degassing of adjacent coal seams.

Формула, изобретени 1. Способ дегазации сближенных уголь- нь х пластов, включающий бурение скважин из выработок на сближенные пласты, оборудование их колонной обсадных труб, герметизацию затрубного пространства,Formula, Inventions 1. A method of degassing adjacent coal seams, including drilling wells from workings into adjacent seams, equipping them with a casing string, sealing the annulus,

перемещение точки приложени вакуума по длине скважины и отсос газа, о т л и ч а ю - щ и и с тем, что, с целью повышени эффективности дегазации сближенных угольных пластов, увеличени содержани метана в дегазационной сети и снижени moving the point of application of vacuum along the length of the well and gas suction, with the exception of the fact that, in order to increase the degassing efficiency of adjacent coal seams, increase the methane content in the degassing network and reduce

затрат на дегазационные работы, бурение скважин осуществл ют в подрабатываемом массиве до верхней, а в надрабатываемом - до нижней границ зон активных трещин и трещин расслоени , затем производ т оборудование обсадной колонны до кровли наименее удалённого сближенного пласта, наход щегос в этой зоне, при этом в обсадной колонне предварительно оборудуют заборные , каналы с перекрывающими их заслонками и закрепл ют по кра м обсадной колонны, а возле каждого канала со стороны усть скважины размещают уплот- нительные манжеты из эластомера, сжатые оболочками до диаметра, меньшего диаметра скважины, затем соедин ют Ьбсадную колонну с трубопроводом посредством шланга, оборудованного задвижкой и за мерным устройством, привод т в рабочее состо ние ближайшую к устью скважины уп- лотнительную манжету и перемещением задвижки создают в обсадной колонне заданное разрежение, при этом зёмерным устройством осуществл ют контроль содержани метана в отсасываемом газе и при его уменьшении ниже заданного значени последовательно привод т в рабочее состо V xx 5the cost of degassing works, drilling of wells is carried out in the underworked mass up to the upper, and in the worked up to the lower boundaries of the zones of active and delamination cracks, then the casing is made up to the roof of the least distant adjacent formation located in this zone, while the casing is pre-equipped in the casing, channels with shutters overlapping them and fixed along the edges of the casing, and elastome glands are placed near each channel from the wellhead side The canals, compressed by shells to a diameter smaller than the borehole diameter, then connect the casing string to the pipeline using a hose equipped with a valve and metering device, bring the sealing cuff closest to the wellhead to the working state and, by moving the valve, create the desired casing in the casing rarefaction, while the metering device monitors the content of methane in the suction gas and when it decreases below a predetermined value, they are successively brought into operation V xx 5

yVx .„yVx. „

ние уплотнительную манжету возле следующего заборного канала и увеличивают до заданных значений глубину вакуума в обсадной колонне путем частичного и полного перекрыти сечени предыдущего заборного канала с помощью заслонки и изменением положени задвижки.a sealing cuff near the next intake channel and increase to a predetermined value the vacuum depth in the casing by partially and completely overlapping the cross section of the previous intake channel using the shutter and changing the position of the shutter.

2. Способ по п. 1,о т л и ч а ю щ и и с тем, что в обсадной колонне оборудуют дл подрабатываемого массива два заборных канала на рассто ни х от разрабатываемого пласта, равных соответственно двенадцати и шести его вынимаемым мощност м, а дл нэдрабатываемого оборудуют один заборный кат на рассто нии, равном п ти вынимаемым мощност м, при этом заданное разрежение в обсадной колонне определ ют в соответствии с математическим выражением В 30-1° ГИ мм рт.ст., где I- рассто ние от разрабатываемого пласта до точки приложени вакуума в основном работающем заборном канале, м,2. The method according to claim 1, with the exception that in the casing string, two intake channels are equipped for the array to be worked out at a distance from the developed formation equal to twelve and six removable capacities, respectively and for the non-working one, one intake cattle is equipped at a distance equal to five removable powers, while the specified vacuum in the casing is determined in accordance with the mathematical expression B 30-1 ° GI mm Hg, where I is the distance from development reservoir to the point of application of vacuum mainly working intake channel, m,

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и й- с тем, что содержание метана в отсасываемом газе поддерживают на уровне не ниже3. The method according to PP. 1 and 2, with the exception that the methane content in the suction gas is maintained at a level not lower than

;5о%..:; ;. ; :; 5o% ..:; ;. ; :

УAt

/ / / / / / / /

890C6U890C6U