SU1723342A1 - Способ дегазации угольных пластов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к горному делу и может быть использовано дл  дегазации и попутной добычи метана при различных способах обработки угольных месторождений подземным способом. Цель - повышение эффективности дегазации за счет увеличени  проницаемости угл  и трещино- ватости угольного пласта, а также предупреждение динамических про влений горного давлени . Угольный пласт подвергают вибровоздействи м с частотой 60 - 120 Гц в совокупности с .нагнетанием в пласт разупрочн ющих растворов и последующим отсосом газов из пласта. В пласте осуществл ют непрерывные замеры температуры во избежание самовозгорани . Осу- ществл ют также вибровоздействие частотой, равной частоте собственных колебаний угольного пласта, в совокупности с нагнетанием в пласт сжиженного инертного газа под давлением с расклиниваюш.ими агентами. Производ т гидроразрыв угольного пласта. Повышают его гидро- и аэродинамические св зи. Осуществл ют отсос газа с вакуумированием. По сравнению с известным предлагаемый способ позвол ет повысить эффективность дегазации и сократить затраты времени на подготовку пласта к вскрытию 2 з.п. ф-лы, 1 ил. ел С

Description

Изобретение относитс  к горному делу и может быть использовано дл  дегазации и попутной добычи метана при различных способах отработки угольных пластов подземным способом.

Цель изобретени -повышение эффективности дегазации путем увеличени  проницаемости угл  и трещиноватости угольного пласта.

На чертеже приведена схема осуществлени  способа.

На схеме прин ты следующие обозначени : 1 - горный массив; 2 - угольный пласт; 3 и 4 - горные выработки; 5 - скважины с размещенными в них невзрывными сейсмическими источниками 6, заполненными упругов зким телом 7; 8 - компрессор высокого давлени ; 9 - электронный пульт

управлени  дл  синхронизации работы группы источников колебаний во врем  вибровоздействи ; 10 и 12 - нагнетательные и откачные скважины; |1 - гидропульсатор; 13 - вакуумный насос.

Способ осуществл ют следующим образом .

С помощью датчиков давлени , устанавливаемых в контрольную скважину, определ ют поле напр жений и векторы максимального и минимального главных напр жений в угольном пласте, подлежащем дегазации.

Параллельно простиранию угольного пласта 2 в горном массиве 1 бур т скважины 5 и размещают в них источники 6 колебаний. Диаметр скважин 300 - 500 мм, глубина 5 VI

hO CJ CJ

Јь

Ю

8 м. Источники размещают в один р д с шагом 15 - 30 м, причем направление воздействи  совпадает с одним из главных напр жений в угольном пласте. Источники устанавливают в плоскости, проход щей через линию действи  минимального главного напр жени .

Максимальный диаметр и глубину скважин 5 дл  размещени  источников 6 выбирают исход  из оптимальных условий возбуждени  сейсмических колебаний на частотах 60-120 Гц, при которых имеет место максимальна  закачка упругой энергии в тело угольного пласта 2, составл юща  3 - 9% энергии, поступающей в источник от компрессора 8 высокого давлени  до 300 атм. Глубина скважины 5 зависит от величины давлени  на источник 6 упруго- в зкого тела 7, в качестве которого используют воду, мокрый штыб или мокрый кварцевый песок, которым заполн ют скважину. Эти давлени  определены экспериментально и составл ют дл  частот 60- 120 Гц 5 - 8 атмосфер. Скважины бур т на рассто нии от угольного пласта, равном 3 - 5 длинам волн основной частоты, излучаемой в пласт, исход  из условий волнового подоби : при скорости волн в пласте 2400 м/с и частотах 60-120 Гц длины волн равны 20-40 м,что на удалении вЗ -5 длин волн составл ет 60 - 200 м. Это обусловлено тем, что на таких удалени х поле упругих напр жений от источника распределено равномерно , в то врем , как на других удалени х оно неравномерно.

Врем  воздействи  - врем  синхронной работы группы источников до приведени  угольного пласта в неударопасное состо ние , регулируют посредством электронного пульта 9 управлени . Врем  зависит от обводненности пласта и геомеханических условий его залегани .

При синхронной работе группы источников амплитуду колебаний поднимают от минимального до максимального уровн , определ емого уровнем смены деформаций сжати  угольного пласта деформаци ми раст жени .

Колебани  вызывают в пласте относительную подвижку структурных отдельных элементов, перераспределение напр жений на пути распространени  колебаний и уменьшение динамики про влени  горного давлени  за счет истечени  газов из пор и трещин в пласте при вибровоздействии. Эти  влени  имеют место как в случае работы одиночного источника, так и при работе группы источников.

Работу группы источников контролируют методом разгрузки с использованием тензодатчиков.

Воздейству  на угольный пласт вибрационными нагрузками, измер ют его напр женно-деформированное состо ние и при достижении в нем смены деформации сжати  деформаци ми раст жени  нагнетают в пласт воздух. При этом непрерывно измер ют температуру. Окисл ют уголь и способствуют выделению метана из пласта в совокупности с вибровоздействи ми и при

0 повышении температуры в пласте до уровн  ниже температуры самовозгорани  угл  нагнетают в пласт жидкости с щелочной реакцией .

При залегании пласта на больших глу5 бинах и значительной мощности пласта вначале производ т гидроразрыв в угольном пласте по его простиранию одновременно в нескольких местах нагнетанием в скважины , пробуренные с верхнего горизонта, сни0 женного под давлением инертного газа с расклинивающими агентами, в качестве которых обычно используют сажу, кварц, графит . Гидроразрыв производ т нагнетанием в скважины газа при вибровоздействи х,

5 что повышает параметры гидроразрыва и увеличивает его площадь при одновременном снижении напр жений в дегазируемом пласте. Дл  улучшени  гидро- и аэродинамических св зей в угольном пласте нагнета0 ют в него гор чие растворы гидроокиси натри  или гидроокиси натри  с метанолом при 60 - 90° С. Дл  повышени  эффективности газоотдачи и увеличени  зоны разгрузки в угольном пласте нагнетают в пласт тринат5 рийфосфат и щавелевую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%: Тринатрийфосфат0,9-6,7

Щавелева  кислота1,5-3,0

ВодаОстальное

0 Дл  избежани  динамических про влений горного давлени  во врем  вибровоздействи  контролируют напр женно-деформационное состо ние угольного пласта геомеханическими и геофизически5 ми методами.

Пример. Проводили дегазацию угольного пласта с геостатическим давлением в пласте 600 кг/см2.

В пласт были пробурены скважины дл 

0 извлечени  газа и нагнетани  разупрочн ю- щих растворов. В горный массив на рассто нии 100 м от пласта были пробурены 4 скважины дл  вибровоздействи . В скважинах были размещены виброисточники Им5 пульс-1 на глубине 5 м от усть . Частота виброисточника 100 Гц, давление в источнике 100 кг/см2. Была определена амплитуда давлени  в первой полуволне вибровоздействи  1, кг/см2. Дл  развити  знакопеременного давлени  в пласте, равного

геостатическому, необходимо было совершить 600 кг/см2/1,2-102 кг/см 5 104 виб- роколебаний.

Во врем  вибровоздействи  на горный массив в нагнетательные скважины закачивали воду с добавками 2% поверхностно-активных веществ (ПАВ). Врем  вибровоздействи  и нагнетани  раствора ПАВ 30 - 90 мин. После по влени  в пласте деформаций раст жени  была установлена частота вибровоздействий 400 Гц, соответствующа  частоте собственных колебаний пласта. В нагнетательные скважины подавали водный раствор карбоната натри . После этого из дегазационных скважин извлекали метан до полной дегазации пласта в зоне активного вибровоздействи .

Claims (3)

1. Формула изобретени  1. Способ дегазации угольных пластов, включающий бурение скважин в массив горных пород из выработок разных горизонтов, определение векторов максимального и минимального главных напр жений в породном массиве, размещение в скважинах источников вибровоздействи  на горные породы в плоскости, параллельной линии действи  минимального главного напр жени , вибровоздействие на горный массив , возбуждение колебаний в массиве горных пород и угольном пласте и отсос газа, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности дегазации за

   счет увеличени  проницаемости угл  и тре- щиноватости угольного пласта, скважины в породный массив бур т на рассто нии от угольного пласта, равном 3-5 длинам волн

   вибровоздействи , размещают в них источники вибровоздействи  и заполн ют упругов зким веществом, осуществл ют вибровоздействие на породный массив в диапазоне частот 60 - 120 Гц, при этом одповременно нагнетают через скважины другого горизонта в угольный пласт воду с добавками поверхностно-активного вещества и измер ют деформации и температуру в угольном пласте, а после изменени  в пласте деформаций сжати  на деформации раст жени  осуществл ют вибровоздействие на частоте собственных колебаний пласта, причем в угольный пласт дополнительно нагнетают воздух и прекращают его нагнетание при приближении температуры в пласте к температуре его самовозгорани , а затем в пласт нагнетают жидкости с щелочной реакцией .
2. 2.Способ по п. 1,отличающийс  тем, что в качестве жидкости с щелочной

   реакцией используют растворы карбоната натри  или жидкого стекла.
3. 3.Способ по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ и й- с   тем, что, с целью предупреждени  динамических про влений горного давлени , во врем  вибровоздействи  осуществл ют контроль напр женно-деформированного состо ни  угольного пласта, .

   I. г

   Ж

   43