RU2472941C1 - Coal bed hydraulic fracturing method - Google Patents

Coal bed hydraulic fracturing method Download PDF

Info

Publication number
RU2472941C1
RU2472941C1 RU2011131300/03A RU2011131300A RU2472941C1 RU 2472941 C1 RU2472941 C1 RU 2472941C1 RU 2011131300/03 A RU2011131300/03 A RU 2011131300/03A RU 2011131300 A RU2011131300 A RU 2011131300A RU 2472941 C1 RU2472941 C1 RU 2472941C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
initiating
coal
cutting
slots
hydraulic fracturing
Prior art date
Application number
RU2011131300/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Иванович Клишин
Даньяр Иванович Кокоулин
Original Assignee
Учреждение Российской академии наук Институт горного дела Сибирского отделения РАН
Учреждение Российской академии наук Институт угля Сибирского отделения РАН
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 Учреждение Российской академии наук Институт горного дела Сибирского отделения РАН, Учреждение Российской академии наук Институт угля Сибирского отделения РАН filed Critical Учреждение Российской академии наук Институт горного дела Сибирского отделения РАН
Priority to RU2011131300/03A priority Critical patent/RU2472941C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2472941C1 publication Critical patent/RU2472941C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: method involves drilling of through holes in coal massif from outpost workings parallel to working face; cutting of initiating slots on walls of the above holes, their sealing and formation of coal hydraulic fracturing cracks by supplying the fluid to them. Besides, cutting of the next initiating slot is performed simultaneously with sealing of the previous initiating slot and by formation in it of coal hydraulic fracturing crack. Cutting of initiating slots in each subsequent hole is performed with a shift of cutting pitch relative to initiating slots of each preceding hole.
EFFECT: enlarging the area of uncovering of fractured coal massif.
3 dwg

Description

Техническое решение относится к горному делу и может быть использовано для дегазации угольных пластов.The technical solution relates to mining and can be used for the degassing of coal seams.

Известен способ дегазации угольного массива, включающий проведение дегазационных скважин из конвейерного штрека в область проведения вентиляционного штрека таким образом, чтобы скважины пересекали периметр будущей выработки. Для повышения эффективности дегазации угольного массива скважины бурят и подключают к дегазационной сети заблаговременно в 80÷90 м впереди забоя выработки (опыт применения дегазации разрабатываемых мощных пластов для снижения газообильности подготовительных выработок на шахте им. В.И.Ленина, Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности, №1, 2009, Кемерово, с.18-28).There is a known method of degassing a coal mass, including conducting degassing wells from a conveyor drift to the area where a ventilation drift is carried out so that the wells intersect the perimeter of future production. To increase the degassing efficiency of the coal massif, wells are drilled and connected to the degassing network well in advance 80–90 m ahead of the bottom of the mine (experience with the use of degassing of developed formations to reduce the gas mobility of the mine workings at the V.I. Lenin mine, Bulletin of the Scientific Center for Work Safety in the coal industry, No. 1, 2009, Kemerovo, p. 18-28).

Недостаток способа состоит в том, что через стенки скважин высвобождается газ из весьма незначительной зоны угольного пласта в окрестностях скважины. Поэтому эффективность газоотдачи угольными пластами таким способом недостаточна для обеспечения безопасного ведения работ в этих условиях.The disadvantage of this method is that through the walls of the wells gas is released from a very small zone of the coal seam in the vicinity of the well. Therefore, the efficiency of gas recovery by coal seams in this way is insufficient to ensure the safe conduct of work in these conditions.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является способ разупрочнения прочных углей по патенту РФ №2394991, Е21С 41/18, Е21В 43/26, опубл. 20.07.2010, включающий бурение шпуров в разупрочняемом массиве, нарезание на стенках указанных шпуров инициирующих щелей, их герметизацию и формирование трещин гидроразрыва угля нагнетанием в них жидкости. При этом шпуры бурят насквозь отрабатываемого подэтажа, а нарезание последующей инициирующей щели осуществляют одновременно с герметизацией предыдущей инициирующей щели и формированием в ней трещины гидроразрыва угля.The closest in technical essence and a combination of essential features is a method of softening of hard coals according to the patent of the Russian Federation No. 2394991, Е21С 41/18, Е21В 43/26, publ. 07/20/2010, including drilling holes in a weakened massif, cutting initiation slots on the walls of these holes, sealing them and forming hydraulic fractures in coal by injecting liquid into them. At the same time, the bore holes are drilled through the worked out sub-floor, and the cutting of the subsequent initiating gap is carried out simultaneously with the sealing of the previous initiating gap and the formation of a coal fracture in it.

Недостатком этого способа является то, что расстояние между соседними инициирующими щелями определяется габаритами щелеобразователя и герметизатора, и угольный массив на этом участке скважины остается в неразрушенном состоянии. Следовательно, газоотдача массива угля в этом месте будет осуществляться только через стенки скважины, что снижает эффективность последующей дегазации пласта при использовании способа для этой цели.The disadvantage of this method is that the distance between adjacent initiating slots is determined by the dimensions of the slot former and the sealant, and the coal mass in this section of the well remains in an undestroyed state. Therefore, the gas recovery of the coal mass in this place will be carried out only through the walls of the well, which reduces the effectiveness of subsequent degassing of the formation when using the method for this purpose.

Технической задачей предлагаемого решения является повышение эффективности последующей дегазации угольных пластов за счет увеличения площади обнажения разрываемого угольного массива путем уменьшения расстояния между трещинами гидроразрыва соседних скважин.The technical task of the proposed solution is to increase the efficiency of subsequent degassing of coal seams by increasing the area of exposure of the fractured coal mass by reducing the distance between hydraulic fractures of neighboring wells.

Поставленная задача достигается тем, что в способе гидроразрыва угольных пластов, включающем бурение сквозных скважин в угольном массиве из оконтуривающих выработок параллельно очистному забою, нарезание на стенках указанных скважин инициирующих щелей, их герметизацию и формирование трещин гидроразрыва угля нагнетанием в них жидкости, причем нарезание последующей инициирующей щели осуществляют одновременно с герметизацией предыдущей инициирующей щели и формированием в ней трещины гидроразрыва угля, согласно техническому решению нарезание инициирующих щелей в каждой последующей скважине производят со сдвигом шага нарезания относительно инициирующих щелей каждой предыдущей скважины.The problem is achieved in that in a method of hydraulic fracturing of coal seams, including drilling through holes in a coal mass from contouring workings parallel to the face, cutting initiating slits on the walls of said wells, sealing them and forming fractures of coal by injecting liquid into them, and cutting the subsequent initiating cracks are carried out simultaneously with sealing the previous initiating cracks and the formation of coal hydraulic fractures in it, according to the technical solution arezanie initiating slits in each subsequent well produce step cutting with a shift with respect to each previous initiating crevices wells.

Указанная совокупность признаков позволяет значительно увеличить площадь обнажения разрываемого угольного массива за счет увеличения количества трещин гидроразрыва угольного массива на единицу длины соседних скважин и тем самым увеличить его газоотдачу, что повышает эффективность дегазации угольных пластов.The specified set of features allows you to significantly increase the exposure area of the fractured coal mass due to the increase in the number of fractures in the coal mass per unit length of neighboring wells and thereby increase its gas recovery, which increases the efficiency of degassing of coal seams.

Целесообразно указанный сдвиг выбирать равным половине расстояния между инициирующими щелями, что обеспечит равномерное распределение трещин гидроразрыва в угольном массиве вдоль соседних скважин и поставит их в равные условия для процесса газоотачи, что способствует повышению эффективности дегазации угольных пластов.It is advisable to choose this shift equal to half the distance between the initiating slots, which will ensure uniform distribution of hydraulic fractures in the coal mass along neighboring wells and put them in equal conditions for the gas recovery process, which improves the efficiency of degassing of coal seams.

Сущность технического решения поясняется примером реализации способа разработки угольных пластов и чертежами фиг.1-3, гдеThe essence of the technical solution is illustrated by an example implementation of a method for developing coal seams and drawings 1-3, where

на фиг.1 изображена технологическая схема подготовки, отработки и гидроразрыва угольного пласта в плане;figure 1 shows a flow chart of the preparation, development and fracturing of a coal seam in plan;

на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;figure 2 is a section aa in figure 1;

на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.2.figure 3 is a section bB in figure 2.

Способ реализуют следующим образом.The method is implemented as follows.

Станком 1 (фиг.1) бурят сквозные скважины 2 в отрабатываемом угольном массиве 3 параллельно очистному забою 4 (фиг.2 и 3) из оконтуривающих выработок, например из конвейерного штрека 5 в вентиляционный штрек 6. Затем со стороны конвейерного штрека 5 производят монтаж в скважине 2 оборудования, включающего буровой став 7, щелеобразователь 8 с герметизирующим устройством 9. Через гибкий трубопровод 10 герметизирующее устройство 9 подсоединяют к насосной станции 11, расположенной в вентиляционном штреке 6. Далее со стороны конвейерного штрека 5 производят нарезание инициирующих щелей 12, выдерживая шаг L нарезания (фиг.1), равный сумме длин герметизирующего устройства 9 и щелеобразователя 8. Это дает возможность при нарезании каждой последующей инициирующей щели 12 герметизировать и разрывать каждую предыдущую инициирующую щель 12, что позволяет совмещать операции по нарезанию инициирующих щелей 12 и их гидроразрыву. Для разрыва нарезанных инициирующих щелей 12 от насосной станции 11 через гибкий трубопровод 10 в герметизирующее устройство 9 под давлением подают рабочую жидкость - происходит герметизация области скважины, в которой расположена инициирующая щель 12. При превышении уровня давления, на которое настроено герметизирующее устройство 9, происходит подача рабочей жидкости в инициирующую щель 12 и производят гидроразрыв и формирование трещины 13 гидроразрыва.Drilling machine 1 (Fig. 1) drills through holes 2 in the coal mine 3 in parallel to the mine face 4 (Figs. 2 and 3) from contouring workings, for example, from a conveyor drift 5 to a ventilation drift 6. Then, from the conveyor drift 5, installation is carried out in borehole 2 of the equipment, including the drilling rig 7, a slotting machine 8 with a sealing device 9. Through a flexible pipe 10, the sealing device 9 is connected to a pumping station 11 located in the ventilation drift 6. Then from the side of the conveyor drift 5 They cut the initiating slots 12 while maintaining the cutting step L (Fig. 1), which is equal to the sum of the lengths of the sealing device 9 and the slot former 8. This makes it possible to seal and break each previous initiating slit 12 when cutting each subsequent initiating slit 12, which allows combining operations cutting initiating slots 12 and their hydraulic fracturing. To rupture the cut initiating slots 12 from the pumping station 11 through the flexible pipe 10, the working fluid is supplied under pressure to the sealing device 9 - the area of the well in which the initiating slot 12 is located is pressurized. working fluid in the initiating gap 12 and produce hydraulic fracturing and the formation of cracks 13 hydraulic fracturing.

После окончания работ по гидроразрыву угольного массива 3 по всей длине первой скважины 2 переходят к аналогичным работам в соседней с ней последующей скважине 2, при этом нарезание инициирующих щелей 12 производят тем же способом и с таким же шагом L нарезания. Однако нарезание инициирующих щелей 12 в последующей скважине 2 производят со сдвигом шага нарезания относительно инициирующих щелей 12 предыдущей скважины 2 на величину, равную половине расстояния между инициирующими щелями 12. Таким образом расстояние между трещинами 13 гидроразрыва угольного массива соседних скважин уменьшается вдвое и становится равным L/2 (фиг.1), следовательно, площадь обнажения угольного массива будет вдвое больше, что повышает эффективность последующей дегазации угольного пласта.After the completion of the hydraulic fracturing of the coal mass 3 along the entire length of the first well 2, they proceed to similar work in the subsequent subsequent well 2 adjacent to it, while the initiation slots 12 are cut in the same way and with the same cutting step L. However, the cutting of the initiation slots 12 in the subsequent well 2 is carried out with a shift of the cutting step relative to the initiating slots 12 of the previous well 2 by an amount equal to half the distance between the initiating slots 12. Thus, the distance between the fractures 13 of the hydraulic fracturing of the coal mass of neighboring wells is halved and becomes equal to L / 2 (figure 1), therefore, the area of exposure of the coal mass will be twice as large, which increases the efficiency of subsequent degassing of the coal seam.

Последующие скважины 2 обрабатывают в той же последовательности.Subsequent wells 2 are treated in the same sequence.

Claims (2)

1. Способ гидроразрыва угольных пластов, включающий бурение сквозных скважин в угольном массиве из оконтуривающих выработок параллельно очистному забою, нарезание на стенках указанных скважин инициирующих щелей, их герметизацию и формирование трещин гидроразрыва угля нагнетанием в них жидкости, причем нарезание последующей инициирующей щели осуществляют одновременно с герметизацией предыдущей инициирующей щели и формированием в ней трещины гидроразрыва угля, отличающийся тем, что нарезание инициирующих щелей в каждой последующей скважине производят со сдвигом шага нарезания относительно инициирующих щелей каждой предыдущей скважины.1. The method of hydraulic fracturing of coal seams, including drilling through holes in a coal mass from contouring workings parallel to the face, cutting initiating slots on the walls of these wells, sealing them and forming coal fractures by injecting liquid into them, and cutting the subsequent initiating gap is carried out simultaneously with sealing previous initiating slit and the formation of coal fracture in it, characterized in that the cutting of the initiating slots in each subsequent the well is produced with a shift of the cutting step relative to the initiating slots of each previous well. 2. Способ гидроразрыва угольных пластов по п.1, отличающийся тем, что указанный сдвиг выбирают равным половине расстояния между инициирующими щелями. 2. The method of hydraulic fracturing of coal seams according to claim 1, characterized in that said shift is chosen equal to half the distance between the initiating slots.
RU2011131300/03A 2011-07-26 2011-07-26 Coal bed hydraulic fracturing method RU2472941C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011131300/03A RU2472941C1 (en) 2011-07-26 2011-07-26 Coal bed hydraulic fracturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011131300/03A RU2472941C1 (en) 2011-07-26 2011-07-26 Coal bed hydraulic fracturing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2472941C1 true RU2472941C1 (en) 2013-01-20

Family

ID=48806583

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011131300/03A RU2472941C1 (en) 2011-07-26 2011-07-26 Coal bed hydraulic fracturing method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2472941C1 (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103939077A (en) * 2014-05-04 2014-07-23 山东科技大学 Perforation fracturing permeability-improvement method for high-stress low-porosity coal seam
CN105909225A (en) * 2015-12-24 2016-08-31 天地科技股份有限公司 Fully mechanized caving face inter-frame oriented hydraulic fracturing top-coal weakening method
CN106089289A (en) * 2016-06-08 2016-11-09 中国矿业大学 Alternately protected type stope concordant boring hydraulic flushing in hole makes cave construction method
CN106194245A (en) * 2016-09-29 2016-12-07 陈清泉 A kind of three-in-one gas pumping method and structure thereof
CN106869894A (en) * 2017-03-21 2017-06-20 阳泉煤业(集团)有限责任公司 The many pumps of weak seam top board concordant rock long drilled holes coordinate pressure break anti-reflection method
RU2672296C1 (en) * 2018-02-07 2018-11-13 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Method of developing adjacent of coal seams
RU2703021C1 (en) * 2018-10-03 2019-10-15 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук (ИГД СО РАН) Method of hydraulic fracturing of coal bed
RU2730689C1 (en) * 2019-12-09 2020-08-25 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук Method of hydraulic fracturing of coal bed
RU2730688C1 (en) * 2019-12-09 2020-08-25 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук Method of directed hydraulic fracturing of coal bed
CN111119978B (en) * 2019-12-04 2021-12-14 湖南科技大学 Method for extracting coal seam gas by drilling holes in bedding and hydraulically cutting seams

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3825071A (en) * 1972-12-18 1974-07-23 Amoco Prod Co Method and apparatus for fracturing of subsurface formations
SU825962A1 (en) * 1979-08-23 1981-04-30 Inst Gornogo Dela Sibirskogo O Method of controlling hard-to-cave roofs
SU1535992A1 (en) * 1988-04-07 1990-01-15 Институт Горного Дела Со Ан Ссср Method of oriented rupture of rock
RU2292456C1 (en) * 2005-06-06 2007-01-27 Институт горного дела Сибирского отделения Российской академии наук Method for estimating strained condition of rock masses and device for realization of method
RU2394991C1 (en) * 2009-06-11 2010-07-20 Учреждение Российской академии наук Институт горного дела Сибирского отделения РАН Procedure for solid coal weakening

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3825071A (en) * 1972-12-18 1974-07-23 Amoco Prod Co Method and apparatus for fracturing of subsurface formations
SU825962A1 (en) * 1979-08-23 1981-04-30 Inst Gornogo Dela Sibirskogo O Method of controlling hard-to-cave roofs
SU1535992A1 (en) * 1988-04-07 1990-01-15 Институт Горного Дела Со Ан Ссср Method of oriented rupture of rock
RU2292456C1 (en) * 2005-06-06 2007-01-27 Институт горного дела Сибирского отделения Российской академии наук Method for estimating strained condition of rock masses and device for realization of method
RU2394991C1 (en) * 2009-06-11 2010-07-20 Учреждение Российской академии наук Институт горного дела Сибирского отделения РАН Procedure for solid coal weakening

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103939077A (en) * 2014-05-04 2014-07-23 山东科技大学 Perforation fracturing permeability-improvement method for high-stress low-porosity coal seam
CN105909225A (en) * 2015-12-24 2016-08-31 天地科技股份有限公司 Fully mechanized caving face inter-frame oriented hydraulic fracturing top-coal weakening method
CN106089289A (en) * 2016-06-08 2016-11-09 中国矿业大学 Alternately protected type stope concordant boring hydraulic flushing in hole makes cave construction method
CN106194245A (en) * 2016-09-29 2016-12-07 陈清泉 A kind of three-in-one gas pumping method and structure thereof
CN106869894A (en) * 2017-03-21 2017-06-20 阳泉煤业(集团)有限责任公司 The many pumps of weak seam top board concordant rock long drilled holes coordinate pressure break anti-reflection method
RU2672296C1 (en) * 2018-02-07 2018-11-13 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Method of developing adjacent of coal seams
RU2703021C1 (en) * 2018-10-03 2019-10-15 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук (ИГД СО РАН) Method of hydraulic fracturing of coal bed
CN111119978B (en) * 2019-12-04 2021-12-14 湖南科技大学 Method for extracting coal seam gas by drilling holes in bedding and hydraulically cutting seams
RU2730689C1 (en) * 2019-12-09 2020-08-25 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук Method of hydraulic fracturing of coal bed
RU2730688C1 (en) * 2019-12-09 2020-08-25 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук Method of directed hydraulic fracturing of coal bed

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2472941C1 (en) Coal bed hydraulic fracturing method
WO2018201706A1 (en) Method for efficient gas drainage in coal roadway strips and regional outburst elimination through staged fracturing with long borehole floor beddings
RU2704997C1 (en) Method and device for control of coal bed upper part collapse area due to application of technology of pulsed hydraulic fracturing of a formation
US8740310B2 (en) Mining method for co-extraction of non-combustible ore and mine methane
US20180080320A1 (en) Method for over-pit and under-pit cooperative control of roofs of far and near fields of an extra-large stoping space
RU2014108321A (en) METHOD OF MULTI-PLAST HYDRAULIC FRACTURE IN A WELL BORE
RU2510461C1 (en) Complex control method of gas emission in extraction sections at development of thick and superimposed highly gas-bearing gently sloping coal beds
CN105134286B (en) L-type well goaf gas pumping method
CN104790951A (en) Method for weakening high hard roof having distance of 100-350m to coal seam, and apparatus thereof
CN113982582B (en) Method for treating triangular area overhead of end head by hydraulic fracturing of underground coal face of coal mine
RU2441160C1 (en) Method for underground mining of coal beds
RU2419723C1 (en) Degasation method of developed coal beds
RU2396429C1 (en) Procedure for weakening marginal massif of mine workings at development of coal beds
RU2347070C1 (en) Method of underground gasification of steep and steeply inclined coal series
EA201991640A1 (en) LINE INTENSIFICATION, INCLUDING HYDRAULIC BREAKTHROUGH LAYER THROUGH SPEED CHANNELS
CN114320292A (en) Coal seam rock burst prevention and control method based on solution modification effect
RU2571464C1 (en) Preliminary degassing of coal series and worked-out area
RU2394991C1 (en) Procedure for solid coal weakening
RU2441167C1 (en) Method for draining out of gases in superimposed seam
CN113090264B (en) Horizontal deep borehole CO for hard coal seam and hard rock stratum 2 Fracturing safety roof control method
RU2520669C1 (en) Coal seam degassing
RU2345216C2 (en) In-situ coal series gasification method
CN115788558A (en) Pressure relief control blasting guide hydraulic fracturing integrated outburst elimination construction method
RU2730688C1 (en) Method of directed hydraulic fracturing of coal bed
RU2480589C2 (en) Method for degassing of coal bed

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150727