RU2166072C2 - Method of forming methane technogenic reservoir in coal seam - Google Patents

Method of forming methane technogenic reservoir in coal seam Download PDF

Info

Publication number
RU2166072C2
RU2166072C2 RU97112707A RU97112707A RU2166072C2 RU 2166072 C2 RU2166072 C2 RU 2166072C2 RU 97112707 A RU97112707 A RU 97112707A RU 97112707 A RU97112707 A RU 97112707A RU 2166072 C2 RU2166072 C2 RU 2166072C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
methane
coal seam
bacteria
hydrogen
seam
Prior art date
Application number
RU97112707A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97112707A (en
Inventor
К.Н. Трубецкой
А.Е. Воробьев
Original Assignee
Трубецкой Климент Николаевич
Воробьев Александр Егорович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Трубецкой Климент Николаевич, Воробьев Александр Егорович filed Critical Трубецкой Климент Николаевич
Priority to RU97112707A priority Critical patent/RU2166072C2/en
Publication of RU97112707A publication Critical patent/RU97112707A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2166072C2 publication Critical patent/RU2166072C2/en

Links

Abstract

FIELD: mining industry; applicable in reproduction of worked out gas reservoirs with subsequent recovery of methane from coal seams. SUBSTANCE: method includes hole drilling, supply to coal seam of methane-producing bacteria leaving to stand for formation of methane and withdrawal of methane. Bacteria are supplied after ceasing of methane recovery under conditions of self-emission to worked part of coal seam by injection of working fluid under conditions of hydraulic disjoint and leaving for some time of working fluid in seam with its subsequent displacement from filtering pores and fractures by injection of carbon dioxide gas and methane withdrawal. Said part of seam is separated from other rock mass by screen. Supplied successively are oxygen-removing and hydrogen-producing bacteria and let stand with no admission of oxygen to form commercial concentration of methane. In so doing, hydrogen-producing bacteria are supplied after 90% absorption of free oxygen in coal seam. Clostridium species are used as hydrogen-producing bacteria. EFFECT: higher efficiency of methane production from coal seam due to microbiological reproduction of methane. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для воспроизводства отработанных газовых залежей с последующим получением метана из угольного пласта. The invention relates to the mining industry and can be used for the reproduction of exhaust gas deposits with the subsequent production of methane from a coal seam.

Известен способ дегазации угольного пласта, включающий вскрытие угольной залежи и циклическое воздействие на нее жидкостью и хладоагентом (авторское свидетельство СССР N 1375839, 1988). A known method of degassing a coal seam, including opening a coal deposit and cyclic exposure to it with a liquid and a refrigerant (USSR copyright certificate N 1375839, 1988).

Известен также способ дегазации угольного пласта, включающий бурение скважин, нагнетание жидкости в угольный пласт в режиме гидрорасчленения, подачу и выдержку жидкости в пласте и ее оттеснение из трещин и пор подачей воздуха или инертного газа (авторское свидетельство СССР N 1511435, 1989). There is also known a method of degassing a coal seam, including drilling wells, injecting fluid into the coal seam in the mode of hydraulic separation, supplying and holding fluid in the seam and its displacement from cracks and pores by supplying air or inert gas (USSR copyright certificate N 1511435, 1989).

Наиболее близким аналогом является способ создания в грунте, коренной подстилающей породе или в угольном пласте техногенной залежи метана, включающий бурение скважин, нагнетание через них в пласт воды, содержащей бактерии и вещества, обеспечивающие их жизнедеятельность, выдержку до образования метана и извлечение метана (заявка PCT N 79/00201, E 21 B 43/22, 19.04.1979). The closest analogue is a method for creating a technogenic methane deposit in the soil, bedrock, or in a coal seam, including drilling wells, injecting water through them into the reservoir containing bacteria and substances that ensure their vital activity, exposure to methane formation and methane extraction (PCT application N 79/00201, E 21 B 43/22, 04/19/1979).

Недостатком этих известных способов является низкая эффективность по воспроизводству метана с течением времени. The disadvantage of these known methods is the low efficiency in the reproduction of methane over time.

Задачей изобретения является повышение эффективности получения метана из угольного пласта за счет его микробиологического воспроизводства. The objective of the invention is to increase the efficiency of methane production from a coal seam due to its microbiological reproduction.

Поставленная задача решается тем, что в способе создания в угольном пласте техногенной залежи метана, включающем бурение скважин, подачу в угольный пласт бактерий, образующих метан, выдерживание до образования метана и извлечение метана, подачу бактерий осуществляют после прекращения извлечения метана в режиме самоистечения и в проработанный участок угольного пласта, полученный нагнетанием рабочей жидкости в режиме гидрорасчленения с выдержкой ее в пласте с последующим оттеснением из фильтрующих пор и трещин путем закачки углекислого газа и извлечения метана, отделенный экраном от остального массива, причем последовательно подают кислородоокисляющие и водородообразующие бактерии и выдержку осуществляют без доступа кислорода до образования промышленных концентраций метана. Причем водородообразущие бактерии подают после 90% окисления свободного кислорода в угольном пласте, а в качестве водородообразующих используют бактерии рода Clostridium. The problem is solved in that in the method of creating a man-made methane deposit in a coal seam, which includes drilling wells, feeding bacteria forming methane into the coal seam, holding until methane is formed and extracting methane, the bacteria are fed after methane extraction is stopped in self-discharge mode and into the developed a section of a coal seam obtained by injection of a working fluid in the mode of hydraulic separation with holding it in the seam followed by displacement from the filter pores and cracks by injection of carbon dioxide about gas and methane extraction, separated by a screen from the rest of the array, and oxygen-oxidizing and hydrogen-forming bacteria are subsequently fed and the exposure is carried out without oxygen until industrial methane concentrations are formed. Moreover, hydrogen-forming bacteria are fed after 90% oxidation of free oxygen in the coal seam, and bacteria of the genus Clostridium are used as hydrogen-forming.

На чертеже представлен вариант схемы создания техногенной залежи метана после его отработки из угольного пласта по предложенному способу. The drawing shows a variant of the scheme for creating a man-made methane deposit after its development from a coal seam according to the proposed method.

Схема включает угольный пласт 1, скважину 2, затампонированное затрубное пространство 3, перфорацию скважины 4, призабойную полость 5, трещину 6, экран 7. The scheme includes a coal seam 1, well 2, plugged annular space 3, perforation of the well 4, bottom hole 5, fracture 6, screen 7.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

Первоначально метаносодержащий угольный пласт 1 вскрывают скважиной 2. Затем последовательно тампонируют затрубное пространство 3, производят перфорацию 4 обсадной колонны (на чертеже не показана) и образуют призабойную полость 5 подачей воды. Затем осуществляют гидрорасчленение пласта 1 гидравлическим воздействием воды, закачиваемой под давлением 10-12 МПа. По мере образования трещин 6 осуществляют инициирование метана, содержащегося в угольном пласте. Initially, the methane-containing coal seam 1 is opened by the borehole 2. Then the annulus 3 is successively plugged, the casing string 4 is perforated (not shown in the drawing) and a bottom hole 5 is formed by water supply. Then carry out the hydraulic separation of the reservoir 1 by the hydraulic effect of water injected under a pressure of 10-12 MPa. As the formation of cracks 6 initiate methane contained in the coal seam.

Для этого в пласт 1 через скважину 2 подают углекислый газ, который замещает в угле метан и на поверхность практически впоследствии не извлекается. После завершения всех циклов инициирования производят съем метана, который постепенно выходит через скважину 2 на дневную поверхность. Через 5-10 лет дегазации угольного пласта 1 основное количество метана извлекается на поверхность и дебит скважины 2 по метану резко снижается. To do this, carbon dioxide is fed into the formation 1 through the well 2, which replaces methane in coal and is not subsequently recovered to the surface. After completion of all initiation cycles, methane is removed, which gradually exits through the well 2 to the day surface. After 5-10 years of degassing of coal seam 1, the main amount of methane is extracted to the surface and the flow rate of well 2 for methane decreases sharply.

После чего проработанный участок угольного пласта 1 экранируют от непроработанного массива экранами 7, а затем в него последовательно подают (совместно с продуктами, обеспечивающими жизнедеятельность) микроорганизмы, окисляющие свободный кислород, а после его окисления - водородообразующие бактерии. After that, the worked out section of the coal seam 1 is shielded from the unprocessed array by screens 7, and then microorganisms oxidizing free oxygen are fed into it sequentially (together with products providing vital functions), and after its oxidation, hydrogen-forming bacteria.

При этом необходимо учитывать известный в природных системах, но до настоящего времени не использовавшийся в технике и технологиях процесс возобновления метана. Так, микробиологические исследования показали, что бактериальное восстановление метана происходит исключительно за счет восстановления углекислого газа водородом. Условия многих шахт (температура 15-20o и pH 6,4-7,5) способствуют протеканию подобных микробиохимических процессов целенаправленного образования техногенного метана. А так как образование метана протекает в анаэробной среде, то для развития этих процессов необходимо понизить концентрацию кислорода в угольном пласте.In this case, it is necessary to take into account the methane renewal process known in natural systems, but not yet used in engineering and technology. Thus, microbiological studies have shown that bacterial methane reduction occurs solely due to the reduction of carbon dioxide by hydrogen. The conditions of many mines (temperature 15-20 o and pH 6.4-7.5) contribute to the occurrence of such microbiochemical processes of the targeted formation of technogenic methane. And since the formation of methane takes place in an anaerobic environment, for the development of these processes it is necessary to lower the oxygen concentration in the coal seam.

Таким образом, процесс микробиохимического техногенного метанообразования включает следующие стадии развития:
окисление свободного кислорода специальными бактериями;
микробиологическое образование водорода;
образование метана в результате реакции:
CO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O (1)
В результате сорбции синтезированного газа происходит образование техногенной залежи метана в угольном пласте. После приступают к его добыче через скважину 2.
Thus, the process of microbiochemical technogenic methane formation includes the following stages of development:
oxidation of free oxygen by special bacteria;
microbiological formation of hydrogen;
the formation of methane as a result of the reaction:
CO 2 + 4H 2 = CH 4 + 2H 2 O (1)
As a result of sorption of the synthesized gas, a technogenic methane deposit is formed in the coal seam. After proceed to its production through the well 2.

Примером конкретного выполнения предложенного способа служит следующее. An example of a specific implementation of the proposed method is the following.

После вскрытия угольного пласта 1 скважиной 2 и завершения работ по тампонированию затрубного пространства 3, перфорированию 4 обсадной колонны производят гидрорасчленение пласта 1. Давление нагнетания рабочей жидкости (воды) в пласт 1, объем и темп закачки определяют по общепринятой методики. Нагнетание воды производят насосными агрегатами 4АН-700. After opening the coal seam 1 with the well 2 and completing the plugging of the annulus 3, perforating the casing 4, the hydrodisintegration of the seam 1 is performed. The pressure of injection of the working fluid (water) into the seam 1, the volume and rate of injection are determined by the generally accepted method. Water injection is carried out by pumping units 4AN-700.

После нагнетания расчетного объема рабочей жидкости скважину 2 закрывают на 2-3 месяца. Затем к скважине 2 подключают четыре компрессора КПУ-16/250, которые закачивают углекислый газ в пласт 1 с общим темпом 64 м3/мин, обеспечивающим его нагнетание под давлением 12 МПа. После закачки расчетного объема углекислого газа скважину закрывают на 10-15 суток, а затем ведут извлечение метана из пласта в режиме самоистечения.After injection of the calculated volume of the working fluid, the well 2 is closed for 2-3 months. Then, four KPU-16/250 compressors are connected to well 2, which pump carbon dioxide into reservoir 1 with a total rate of 64 m 3 / min, which ensures its injection at a pressure of 12 MPa. After pumping the calculated volume of carbon dioxide, the well is closed for 10-15 days, and then methane is extracted from the reservoir in the self-flow mode.

Через 5-10 лет дегазации угольного пласта 1 основное количество метана извлекается на поверхность и дебит скважины 2 резко снижается. Тогда проработанный участок угольного пласта 1 отделяют от остального массива экраном 7 (например, инъекцией цементного раствора через скважины - на чертеже не показаны), после чего совместно с веществами, обеспечивающими жизнедеятельность, подают растворы микроорганизмов (из класса аэробов), окисляющих свободный кислород. Затем скважину 2 закрывают и выдерживают до окисления 90% кислорода. После этого в пласт 1 подают растворы микроорганизмов, образующих водород (главные продуценты водорода - хемотрофные бактерии, осуществляющие анаэробное разложение по типу брожения различных органических субстратов, например, представители рода Clostridium, см. "Роль микроорганизмов в круговороте газов в природе. М.: Наука, 1979, с. 131-132" или Rhodospirillaceae - см. Заварзин Г.А. "Бактерии и состав атмосферы. М.: Наука, 1984, с. 71-72" - или цианобактерии, - там же, с. 116, 118) и вновь закрывают скважину до образования по формуле (I), в результате взаимодействия водорода с углекислым газом, техногенного метана до промышленных концентраций (например, до 10 - 15 м3/т).After 5-10 years of degassing of coal seam 1, the main amount of methane is extracted to the surface and the flow rate of well 2 decreases sharply. Then, the worked out section of the coal seam 1 is separated from the rest of the array by a screen 7 (for example, injection of cement mortar through wells — not shown in the drawing), after which, together with substances providing vital functions, microorganism solutions (from the aerobic class) that oxidize free oxygen are supplied. Then, well 2 is closed and maintained until 90% oxygen is oxidized. After that, solutions of microorganisms forming hydrogen are fed into reservoir 1 (the main producers of hydrogen are chemotrophic bacteria that carry out anaerobic decomposition by the type of fermentation of various organic substrates, for example, representatives of the genus Clostridium, see "The role of microorganisms in the gas cycle in nature. M .: Science , 1979, pp. 131-132 "or Rhodospirillaceae - see Zavarzin GA" Bacteria and the composition of the atmosphere. M: Nauka, 1984, pp. 71-72 "- or cyanobacteria, - ibid., P. 116, 118) and close the well again until it is formed according to formula (I) as a result of the interaction of hydrogen with coal acid gas, technogenic methane to industrial concentrations (for example, up to 10 - 15 m 3 / t).

В результате происходит образование техногенной залежи метана в угольном пласте 1. После чего вновь приступают к его извлечению через скважину 2. As a result, a technogenic methane deposit is formed in the coal seam 1. After that, recovery is started again through the well 2.

Положительный эффект предложенного технического решения заключается в повышении эффективности получения метана из угольного пласта за счет его микробиологического воспроизводства путем взаимодействия углекислого газа с водородом. The positive effect of the proposed technical solution is to increase the efficiency of methane production from a coal seam due to its microbiological reproduction by the interaction of carbon dioxide with hydrogen.

Предлагаемое изобретение может быть использовано при осуществлении промышленной добычи метана из угольного пласта. The present invention can be used in the industrial production of methane from a coal seam.

Claims (3)

1. Способ создания в угольном пласте техногенной залежи метана, включающий бурение скважин, подачу в угольный пласт бактерий, образующих метан, выдерживание до образования метана и извлечение метана, отличающийся тем, что подачу бактерий осуществляют после прекращения извлечения метана в режиме самоистечения и в проработанный участок угольного пласта, полученный нагнетанием рабочей жидкости в режиме гидрорасчленения с выдержкой ее в пласте с последующим оттеснением из фильтрующих пор и трещин путем закачки углекислого газа, и извлечения метана, отделенный экраном от остального массива, причем последовательно подают кислородоокисляющие и водородобразующие бактерии и выдержку осуществляют без доступа кислорода до образования промышленных концентраций метана. 1. A method of creating a man-made methane deposit in a coal seam, which includes drilling wells, feeding bacteria forming methane into the coal seam, holding until methane is formed, and extracting methane, characterized in that the bacteria are fed after methane extraction is stopped in self-discharge mode and into the developed section coal seam obtained by injecting the working fluid in the mode of hydraulic separation with holding it in the seam, followed by displacement from the filter pores and cracks by injection of carbon dioxide, and extracted methane, separated by a screen from the rest of the array, and oxygen-oxidizing and hydrogen-forming bacteria are subsequently supplied and exposure is carried out without oxygen until industrial methane concentrations are formed. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что водородобразующие бактерии подают после 90% окисления свободного кислорода в угольном пласте. 2. The method according to claim 1, characterized in that the hydrogen-forming bacteria are fed after 90% oxidation of free oxygen in the coal seam. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве водородобразующих используют бактерии рода Clostridium. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that bacteria of the genus Clostridium are used as hydrogen-forming.
RU97112707A 1997-07-24 1997-07-24 Method of forming methane technogenic reservoir in coal seam RU2166072C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97112707A RU2166072C2 (en) 1997-07-24 1997-07-24 Method of forming methane technogenic reservoir in coal seam

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97112707A RU2166072C2 (en) 1997-07-24 1997-07-24 Method of forming methane technogenic reservoir in coal seam

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU97112707A RU97112707A (en) 1999-05-27
RU2166072C2 true RU2166072C2 (en) 2001-04-27

Family

ID=20195661

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97112707A RU2166072C2 (en) 1997-07-24 1997-07-24 Method of forming methane technogenic reservoir in coal seam

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2166072C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106321046A (en) * 2016-08-31 2017-01-11 山西宏厦第建设有限责任公司 Hydraulic sand fracturing gas extraction method for underground coal seam with low air permeability
CN109577934A (en) * 2018-11-29 2019-04-05 中国矿业大学(北京) A kind of coal seam anti-reflection method using anaerobic methane oxidation bacterium
CN110652847A (en) * 2019-11-14 2020-01-07 河南理工大学 Device and method for treating carbon dioxide in industrial waste gas based on coal mine goaf
CN117187050A (en) * 2023-11-08 2023-12-08 中国煤炭地质总局勘查研究总院 Experimental device for researching coalbed methane biological injection and migration rules

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106321046A (en) * 2016-08-31 2017-01-11 山西宏厦第建设有限责任公司 Hydraulic sand fracturing gas extraction method for underground coal seam with low air permeability
CN106321046B (en) * 2016-08-31 2019-01-29 山西宏厦第一建设有限责任公司 A kind of low air permeability coal seam underground water sand pressure break gas pumping method
CN109577934A (en) * 2018-11-29 2019-04-05 中国矿业大学(北京) A kind of coal seam anti-reflection method using anaerobic methane oxidation bacterium
CN110652847A (en) * 2019-11-14 2020-01-07 河南理工大学 Device and method for treating carbon dioxide in industrial waste gas based on coal mine goaf
CN110652847B (en) * 2019-11-14 2024-01-19 河南理工大学 Device and method for disposing carbon dioxide in industrial waste gas based on coal mine goaf
CN117187050A (en) * 2023-11-08 2023-12-08 中国煤炭地质总局勘查研究总院 Experimental device for researching coalbed methane biological injection and migration rules
CN117187050B (en) * 2023-11-08 2024-02-23 中国煤炭地质总局勘查研究总院 Experimental device for researching coalbed methane biological injection and migration rules

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Belyaev et al. Use of microorganisms in the biotechnology for the enhancement of oil recovery
US9434872B2 (en) Biogenic fuel gas generation in geologic hydrocarbon deposits
CA2100328C (en) Method of microbial enhanced oil recovery
CN1102953C (en) Chemically induced stimulations of subterranean carbonaceous formations with aqueous oxidizing solutions
US20040033557A1 (en) Method of generating and recovering gas from subsurface formations of coal, carbonaceous shale and organic-rich shales
UA45348C2 (en) METHOD OF METHANE EXTRACTION FROM WATER-CONTAINING UNDERGROUND COAL DEPOSIT (OPTIONS).
CN101122217A (en) Down-hole pump drainage laneway exploitation system for mixing gas dispelling coal gas, and the method
UA52647C2 (en) Method for increase of the rate of methane extraction from underground coal bed
CN103154430A (en) Control of fluid flow during treatment of subterranean sites using well fluid injection
CN110259427A (en) Hydrofrac fluid, gas drainage system and gas pumping method
RU2322586C2 (en) Method for methane removal from coal deposit seams
RU2166072C2 (en) Method of forming methane technogenic reservoir in coal seam
RU2166073C2 (en) Method of forming methane technogenic reservoir in coal seam
WO1979000201A1 (en) A process for the recovery of organic gases from ground,bedrock or bottom sediments in lakes
El-Nagar et al. Capture of CO2 from natural gas using ionic liquids
CN101122222A (en) Down-hole horizontal hole exploitation system for mixing gas displacing coal gas, and the method
UA49853C2 (en) Method for methane extraction from a subsoil coal bed and method for termination of a well drilled in subsoil coal bed
US20220364441A1 (en) Systems, Methods and Devices for Geologic Storage of CO2 from Modular Point Sources
US20170321228A1 (en) Method for Enhancing Microbial Methane Produciton
CN110652847B (en) Device and method for disposing carbon dioxide in industrial waste gas based on coal mine goaf
RU2095560C1 (en) Method for treating down-hole zone of oil bed
JPS5814560B2 (en) Method for reducing gas and/or coal dust outflow from coal seams
RU2321732C2 (en) Method for non-uniform oil reservoir development
RU2156353C1 (en) Method of treatment of bottom-hole zone of oil producing well
US3542431A (en) Bacteriological mining of sulphur bearing deposits