RU2393353C1 - Method for extracting methane on fields of abandoned coal mines - Google Patents
Method for extracting methane on fields of abandoned coal mines Download PDFInfo
- Publication number
- RU2393353C1 RU2393353C1 RU2008146494/03A RU2008146494A RU2393353C1 RU 2393353 C1 RU2393353 C1 RU 2393353C1 RU 2008146494/03 A RU2008146494/03 A RU 2008146494/03A RU 2008146494 A RU2008146494 A RU 2008146494A RU 2393353 C1 RU2393353 C1 RU 2393353C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- methane
- reservoirs
- well
- technogenic
- wells
- Prior art date
Links
Landscapes
- Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для извлечения метана из ликвидированных угольных шахт.The invention relates to the mining industry and can be used to extract methane from liquidated coal mines.
Известен способ извлечения метана на полях действующих угольных шахт, основанный на бурении с поверхности дегазационных скважин в зону дезинтеграции горных пород под действием горного давления по мере подвигания очистного забоя [1]. Эта зона характеризуется высоким притоком метана вследствие развития сети магистральных трещин, обеспечивающих аэродинамическую связь скважины с разгруженными угольными пластами и вмещающими породами.A known method for the extraction of methane in the fields of operating coal mines, based on drilling from the surface of degassing wells into the zone of disintegration of rocks under the influence of rock pressure as the moving face [1]. This zone is characterized by a high methane influx due to the development of a network of main cracks providing aerodynamic connection of the well with unloaded coal seams and host rocks.
Недостатком данного способа является то, что при отработке нижележащих пластов в свите необходимо бурение дополнительных дегазационных скважин.The disadvantage of this method is that when developing the underlying layers in the formation, it is necessary to drill additional degassing wells.
Известен способ извлечения метана из ликвидированных угольных шахт, основанный на бурении с поверхности дегазационных скважин в зону притока метана, при этом перед ликвидацией шахты осуществляют аэродинамическую изоляцию подземных горных выработок [2]. Зонами притока и скопления метана являются подземные горные выработки, выполняющие функцию газосборного коллектора, в который метан поступает из окружающего углепородного массива. Данный способ взят нами в качестве прототипа.There is a method of extracting methane from abandoned coal mines, based on drilling from the surface of degassing wells into the methane inflow zone, while aerodynamic isolation of underground mine workings is carried out before the mine is liquidated [2]. The zones of methane inflow and accumulation are underground mine workings, which serve as a gas collector, into which methane comes from the surrounding carbonaceous massif. This method is taken by us as a prototype.
Этот способ извлечения метана из ликвидированных шахт при своевременной аэродинамической изоляции подземных горных выработок, имеющих выход на дневную поверхность, позволяет извлекать кондиционные метановоздушные смеси.This method of extracting methane from abandoned mines with timely aerodynamic isolation of underground mines with access to the day surface allows the extraction of conditioned methane-air mixtures.
Недостатком прототипа является сложность точного попадания скважин в выработку, что требует применения дорогостоящих высокоточных средств управления процессом бурения для сокращения производственных рисков.The disadvantage of the prototype is the difficulty of accurately getting the wells into production, which requires the use of expensive high-precision means of controlling the drilling process to reduce production risks.
Задачей данного изобретения является повышение продуктивности дегазационных скважин и концентрации метана в газовой смеси, извлекаемой из породного массива на полях ликвидированных шахт при отсутствии аэродинамической изоляции подземных горных выработок с атмосферой, а также снижение затрат на бурение дегазационных скважин.The objective of this invention is to increase the productivity of degassing wells and the concentration of methane in the gas mixture extracted from the rock mass in the fields of liquidated mines in the absence of aerodynamic isolation of underground mine workings with the atmosphere, as well as reducing the cost of drilling degassing wells.
Это достигается тем, что в способе извлечения метана на полях ликвидированных угольных шахт, основанном на бурении с поверхности дегазационных скважин в зону притока метана, в массиве горных пород определяют техногенные коллекторы метана, образованные дезинтеграцией горных пород в процессе выемки угольных пластов, затем выбирают места заложения дегазационных скважин исходя из условия извлечения максимального количества метана из одного или нескольких техногенных коллекторов через каждую скважину при ее глубине, обеспечивающей оптимальные удельные затраты на извлечение метана из этих коллекторов.This is achieved by the fact that in the method for extracting methane from the fields of abandoned coal mines, based on drilling from the surface of degassing wells into the methane inflow zone, technogenic methane collectors formed by the disintegration of rocks during the extraction of coal seams are determined in the rock mass, then the location is chosen degassing wells based on the condition for extracting the maximum amount of methane from one or more technogenic reservoirs through each well at its depth, which provides optical cial unit cost of extraction of methane from these reservoirs.
На чертеже схематично в разрезе показаны варианты взаимного расположения техногенных коллекторов в горном массиве.The drawing schematically in section shows options for the mutual arrangement of technogenic collectors in the mountain range.
Способ извлечения метана на полях ликвидированных угольных шахт осуществляют следующим путем.The method of methane extraction in the fields of liquidated coal mines is carried out in the following way.
Угольная шахта до ликвидации разрабатывала угольные пласты 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8, между которыми залегают некондиционные пласты. После завершения добычных работ над выработанными пространствами сформировались зоны обрушения и дезинтеграции породного массива - техногенные коллекторы, в которые по трещинам поступает метан из неотработанных и некондиционных угольных пластов и прилегающего породного массива. По горно-геологическим и горнотехническим данным анализируют информацию о взаимном расположении выработанных пространств шахтного поля на вертикальных разрезах участков А, В, С, D и определяют техногенные коллекторы метана: на участке А - коллекторы А1, А2 и А4, на участке В - коллекторы В1, В2 и В3, на участке С - коллекторы С4 и С5, на участке D - коллекторы D1, D3, D6, D7 и D8. Площадь каждого техногенного коллектора в плане равна площади соответствующего выработанного пространства, а высота зависит от геологических и технологических факторов и находится в интервале (20…40)m, где m - вынимаемая мощность пласта. Техногенные коллекторы находятся в ненарушенном породном массиве. После определения размеров техногенных коллекторов метана выбирают места заложения дегазационных скважин исходя из условия извлечения максимального количества метана через каждую скважину при ее глубине, обеспечивающей оптимальные удельные затраты на извлечение метана из этих техногенных коллекторов. Дегазацию техногенных коллекторов на участках А, В, С, D можно осуществить с помощью скважин 9, 10, 11, 12 соответственно. Бурение скважин осуществляют с пересечением техногенных коллекторов или вскрытием коллектора при наличии аэродинамической связи между ним и нижележащими коллекторами. При одинаковом суммарном количестве метана в коллекторах А1, А2, А4 и В1, В2, В3 предпочтительным вариантом является второй, поскольку глубина скважины 10 меньше скважины 9, а следовательно, удельные затраты на извлечение метана из скважины 10 меньше удельных затрат на извлечение метана из скважины 9. Извлечение метана на участке С будет менее эффективным по сравнению с участком А по критерию меньшего количества метана в коллекторах, а по сравнению с участком В - по критериям меньшего количества метана и большей глубины скважины. Извлечение метана на участках D и А может иметь одинаковую эффективность при одинаковых удельных затратах на извлечение метана. В случаях если удельные затраты на извлечение метана соответствуют оптимальным значениям, бурение скважин целесообразно. В случае если удельные затраты на извлечение метана из всех техногенных коллекторов, вскрываемых одной скважиной на одном участке, превышают оптимальные значения, то целесообразно рассмотреть вариант, при котором будут обеспечены оптимальные удельные затраты на извлечение метана за счет уменьшения глубины скважины. При этом оптимальная величина удельных затрат определяется необходимой рентабельностью предприятия и конъектурой рынка. В каждой из этих скважинах осуществляют перфорацию обсадных труб в интервалах пересечения и вскрытия техногенных коллекторов. Продуктивность дегазационных скважин повышают за счет дегазации нескольких техногенных коллекторов одной скважиной. Высокое качество извлекаемого газа обеспечено ограниченным подсосом воздуха в скважину ввиду высокого аэродинамического сопротивления деформированного массива на участке от непогашенных горных выработок до каналов перфорации скважины. В условиях случайного нарушения герметичности шахтных выработок с атмосферой или отсутствия герметичности в широко применяемых технологиях ликвидации шахт данный способ также позволяет извлекать кондиционные метановоздушные смеси ввиду высокого аэродинамического сопротивления деформированного массива.Before liquidation, a coal mine developed coal seams 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, and 8, between which substandard seams lie. After completion of mining operations on the mined-out spaces, zones of collapse and disintegration of the rock mass formed — technogenic reservoirs into which methane from cracks and substandard coal seams and the adjacent rock mass flow through cracks. According to geological and mining data, information is analyzed on the relative position of the worked out mine field spaces on vertical sections of sections A, B, C, D and technogenic methane collectors are determined: collectors A1, A2 and A4 on section A, collectors B1 on section B , B2 and B3, in section C - collectors C4 and C5, in section D - collectors D1, D3, D6, D7 and D8. The area of each technogenic reservoir in plan is equal to the area of the corresponding worked out space, and the height depends on geological and technological factors and is in the range (20 ... 40) m, where m is the taken-out thickness of the formation. Man-made reservoirs are in undisturbed rock mass. After determining the dimensions of the technogenic methane collectors, the locations of the degassing wells are selected based on the condition for extracting the maximum amount of methane through each well at its depth, which ensures the optimal unit costs for the extraction of methane from these technogenic collectors. Degassing of technogenic reservoirs in sections A, B, C, D can be done using wells 9, 10, 11, 12, respectively. Well drilling is carried out with the intersection of man-made reservoirs or opening the collector in the presence of aerodynamic communication between it and the underlying reservoirs. With the same total amount of methane in the reservoirs A1, A2, A4 and B1, B2, B3, the second option is preferred, since the depth of the well 10 is less than the well 9, and therefore, the specific cost of extracting methane from the well 10 is less than the specific cost of extracting methane from the well 9. The extraction of methane in section C will be less efficient compared to section A by the criterion of a lower amount of methane in the reservoirs, and compared to section B, according to the criteria of less methane and a greater depth of the well. Extraction of methane in sections D and A can have the same efficiency at the same specific costs for the extraction of methane. In cases where the specific costs for the extraction of methane correspond to the optimal values, well drilling is advisable. If the specific costs of methane extraction from all technogenic reservoirs opened by one well in one section exceed the optimal values, then it is advisable to consider the option in which the optimal specific costs of methane extraction will be ensured by reducing the depth of the well. In this case, the optimal unit costs are determined by the necessary profitability of the enterprise and the market environment. In each of these wells, casing is perforated at the intervals of intersection and opening of technogenic reservoirs. The productivity of degassing wells is increased due to the degassing of several technogenic reservoirs in one well. The high quality of the extracted gas is ensured by a limited suction of air into the borehole due to the high aerodynamic resistance of the deformed massif in the area from the outstanding mine workings to the borehole perforation channels. In conditions of accidental violation of the tightness of mine workings with the atmosphere or lack of tightness in widely used technologies for the elimination of mines, this method also allows the extraction of conditioned methane-air mixtures due to the high aerodynamic resistance of the deformed massif.
Пример реализации. Ликвидированная шахта «Капитальная» расположена в Кузнецком угольном бассейне, на юге Кемеровской области (г.Осинники). Продуктивная толща при общей мощности 680 м включает 34 пласта и пропластка угля. Из 21 пласта, имеющих промышленное значение, разрабатывались 19 пластов.Implementation example. The liquidated mine “Capital” is located in the Kuznetsk coal basin, in the south of the Kemerovo region (Osinniki). Productive stratum with a total thickness of 680 m includes 34 seams and a layer of coal. Of the 21 layers of industrial importance, 19 layers were developed.
Из анализа горно-геологической и горнотехнической информации определены прогнозируемые массовые притоки метана в течение проектного срока 10 лет эксплуатации дегазационных скважин и стоимость бурения и освоения соответствующих скважин. Результаты представлены в таблице.From the analysis of geological and mining information, the predicted mass methane inflows during the design period of 10 years of operation of degassing wells and the cost of drilling and development of the corresponding wells are determined. The results are presented in the table.
Затраты Зi на бурение скважин определяются конъектурой рынка и зависят от глубины скважин и крепости пород. Массовый приток метана в течение срока эксплуатации дегазационных скважин, пробуренных в один или несколько техногенных коллекторов метана, вычисляют на базе решения известных уравнений фильтрации метана из угольного пласта и прилегающего к коллектору породного массива при следующих исходных физических свойствах:Costs Z i for drilling wells are determined by market conditions and depend on the depth of the wells and rock strength. The mass influx of methane during the life of degassing wells drilled into one or more technogenic methane reservoirs is calculated based on the solution of the known equations for filtering methane from a coal seam and a rock mass adjacent to the reservoir with the following initial physical properties:
- пластовое давление метана - 2,0…2,5 МПа;- reservoir pressure of methane - 2.0 ... 2.5 MPa;
- газоносность угля - 10…25 м3/т;- gas content of coal - 10 ... 25 m 3 / t;
- проницаемость угля - 0,3…0,5 мД;- coal permeability - 0.3 ... 0.5 mD;
- проницаемость породного массива - 0,1…0,3 мД;- permeability of the rock mass - 0.1 ... 0.3 mD;
- пористость угля - 0,02…0,03;- porosity of coal - 0.02 ... 0.03;
- пористость породного массива - 0,01…0,02.- porosity of the rock mass - 0.01 ... 0.02.
Компьютерное моделирование нестационарной задачи фильтрации метана в трещиновато-пористой среде при указанных исходных физических свойствах позволяет определить искомый массовый приток метана в дегазационную скважину за время ее эксплуатации. Данные компьютерного моделирования подтверждаются текущим мониторингом содержания газов в ликвидированной шахте. Прогнозируемые результаты притоков метана представлены в приведенной выше таблице.Computer simulation of the non-stationary problem of methane filtration in a fractured-porous medium with the indicated initial physical properties allows us to determine the desired mass flow of methane into a degassing well during its operation. Computer simulation data are confirmed by the current monitoring of the gas content in the liquidated mine. The predicted results of methane inflows are presented in the table above.
Расчет удельных затрат рассмотренных вариантов по данным таблицы позволяет считать оптимальным первоочередное бурение и освоение дегазационных скважин по варианту i=2 с показателем З2/Q2=0,174 руб./кг. Вторым по значимости является вариант i=1 со следующим по возрастанию показателем З1/Q1=0,191 руб./кг. Таким образом, в соответствии с заявленным способом извлечения метана выбирают оптимальные места заложения дегазационных скважин по вариантам 2 и 1. Последующую оптимальную последовательность реализации вариантов освоения скважин выбирают аналогичным путем в зависимости от запросов потребителей метана.The calculation of the unit costs of the considered options according to the table allows us to consider optimal the priority drilling and development of degassing wells according to option i = 2 with an indicator of Z 2 / Q 2 = 0.174 rubles / kg. The second most important option is i = 1 with the next ascending indicator Z 1 / Q 1 = 0.191 rubles / kg. Thus, in accordance with the claimed method for methane extraction, the optimal location of degassing wells is chosen according to options 2 and 1. The subsequent optimal sequence of implementation of development options for wells is chosen in a similar way depending on the needs of methane consumers.
Разработанный способ извлечения метана обеспечивает максимальную технико-экономическую эффективность при минимальных производственных рисках на стадии бурения скважин вне зависимости от герметичности горных выработок, при высокой концентрации метана в смеси извлекаемых газов и оптимальных удельных затратах на практическую реализацию.The developed methane extraction method provides maximum technical and economic efficiency with minimal production risks at the stage of well drilling, regardless of the tightness of the mine workings, with a high concentration of methane in the mixture of recoverable gases and optimal unit costs for practical implementation.
Источники информацииInformation sources
1. Авт. свидетельство №1011865 по кл. E21F 7/00 от 04.08.81, бюл. 14 от 15.04.83.1. Auth. certificate No. 1011865 by class E21F 7/00 from 08/04/81, bull. 14 from 04/15/83.
2. В.А.Безпфлюг, Ю.Майер. Оценка состояния эмиссионных проектов JI/ПСО и CDM/МЧР по шахтному газу. // Глюкауф. - 2006. Декабрь, №4. - С.36-40 (прототип).2. V.A. Bezpflyug, J. Mayer. Assessment of the status of JI / PSO and CDM / CDM mine gas projects. // Gluckauf. - 2006. December, No. 4. - S.36-40 (prototype).
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008146494/03A RU2393353C1 (en) | 2008-11-26 | 2008-11-26 | Method for extracting methane on fields of abandoned coal mines |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008146494/03A RU2393353C1 (en) | 2008-11-26 | 2008-11-26 | Method for extracting methane on fields of abandoned coal mines |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2393353C1 true RU2393353C1 (en) | 2010-06-27 |
Family
ID=42683693
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008146494/03A RU2393353C1 (en) | 2008-11-26 | 2008-11-26 | Method for extracting methane on fields of abandoned coal mines |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2393353C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2549659C1 (en) * | 2014-04-10 | 2015-04-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ НЕДР РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИПКОН РАН) | Method of abandonment of methane saturated mine |
EA028615B1 (en) * | 2014-08-26 | 2017-12-29 | Ауганбаев, Нурлан Жолдасович | Method for recovering methane on the fields of abandoned coal mines and device for its implementation |
CN110566155A (en) * | 2019-10-29 | 2019-12-13 | 中国矿业大学 | circulating grouting and hole sealing method for deformation-resistant gas extraction drill hole in mining area |
CN117034804A (en) * | 2023-08-08 | 2023-11-10 | 中国矿业大学(北京) | Prediction method and system for coal mine carbon dioxide sealing and mining-promoting gas model |
-
2008
- 2008-11-26 RU RU2008146494/03A patent/RU2393353C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
БЕЗПФЛЮГ В.А., МАЙЕР Ю. Оценка состояния эмиссионных проектов Л/ПСО и CDM/M4P по шахтному газу. Глюкауф, 2006, декабрь, №4, с.36, 40. * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2549659C1 (en) * | 2014-04-10 | 2015-04-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ НЕДР РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИПКОН РАН) | Method of abandonment of methane saturated mine |
EA028615B1 (en) * | 2014-08-26 | 2017-12-29 | Ауганбаев, Нурлан Жолдасович | Method for recovering methane on the fields of abandoned coal mines and device for its implementation |
CN110566155A (en) * | 2019-10-29 | 2019-12-13 | 中国矿业大学 | circulating grouting and hole sealing method for deformation-resistant gas extraction drill hole in mining area |
CN117034804A (en) * | 2023-08-08 | 2023-11-10 | 中国矿业大学(北京) | Prediction method and system for coal mine carbon dioxide sealing and mining-promoting gas model |
CN117034804B (en) * | 2023-08-08 | 2024-02-23 | 中国矿业大学(北京) | Prediction method and system for coal mine carbon dioxide sealing and mining-promoting gas model |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Palchik | Formation of fractured zones in overburden due to longwall mining | |
US10030491B2 (en) | Method for increasing gas recovery in fractures proximate fracture treated wellbores | |
US20040122640A1 (en) | System and process for optimal selection of hydrocarbon well completion type and design | |
RU2013135493A (en) | SYSTEM AND METHOD FOR PERFORMING OPERATIONS OF INTENSIFICATION OF PRODUCTION IN A WELL | |
Reynolds et al. | A comparison of the effectiveness of various fracture fluid systems used in multi-stage fractured horizontal wells: Montney formation, unconventional gas | |
Rasdi et al. | Diagnosing fracture network pattern and flow regime aids production performance analysis in unconventional oil reservoirs | |
RU2393353C1 (en) | Method for extracting methane on fields of abandoned coal mines | |
CN109519149A (en) | A kind of coal bed gas passes through the full well cementing method of goaf well | |
CN111155952B (en) | Method for recycling abandoned coal bed gas well in goaf | |
Karacan | Reconciling longwall gob gas reservoirs and venthole production performances using multiple rate drawdown well test analysis | |
US10519768B2 (en) | Systems and methods for operating hydrocarbon wells to inhibit breakthrough based on reservoir saturation | |
Ren et al. | Goaf gas modeling techniques to maximize methane capture from surface gob wells | |
CN111417766A (en) | System and method for operating a downhole inflow control valve | |
CN103835748A (en) | Method and device for surface well-drilling gas extraction | |
Ren et al. | Firedamp drainage optimization using geotechnical and CFD modelling techniques | |
Hawkes et al. | Overview of wellbore integrity research for the IEA GHG Weyburn-Midale CO2 Monitoring and Storage Project | |
Black et al. | Actions to improve coal seam gas drainage performance | |
Aidoo et al. | Installation of longest openhole solid expandable tubular technology on a deepening well in western Kazakhstan | |
Muslimov | Solving the Fundamental Problems of the Russian Oil Industry is the Basis for a Large-Scale Transition to Innovative Development | |
Smith et al. | Heavy oil carbonate: Primary production in Cuba | |
Li et al. | Construction and Application of Mathematical Model of Stable Fracture Development Zone of Roof | |
Oyeneyin | Fundamental Principles of Management of Reservoirs with Sanding Problems | |
US20230167718A1 (en) | Method for determining secondary reservoir formation boundaries and combined extraction of multiple asymmetric mining coalbed methane | |
RU2663889C1 (en) | Method of production of hydrocarbon gas from multiplate methano-deposit fields | |
Beltrán-Jiménez et al. | Comparative Analysis of Permanent P & A Requirements and Consequences in Terms of Leakage-A Case Study |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111127 |