WO2015133938A2 - Способ добычи метана из угольных пластов и проницаемых вмещающих угольный пласт пород - Google Patents
Способ добычи метана из угольных пластов и проницаемых вмещающих угольный пласт пород Download PDFInfo
- Publication number
- WO2015133938A2 WO2015133938A2 PCT/RU2015/000188 RU2015000188W WO2015133938A2 WO 2015133938 A2 WO2015133938 A2 WO 2015133938A2 RU 2015000188 W RU2015000188 W RU 2015000188W WO 2015133938 A2 WO2015133938 A2 WO 2015133938A2
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- coal
- methane
- coal seam
- well
- coal bed
- Prior art date
Links
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 81
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 54
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 title abstract description 5
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000004880 explosion Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 6
- 238000003795 desorption Methods 0.000 claims description 5
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims 1
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 2
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 19
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 19
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- GMACPFCYCYJHOC-UHFFFAOYSA-N [C].C Chemical compound [C].C GMACPFCYCYJHOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002547 anomalous effect Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 230000004941 influx Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 238000005312 nonlinear dynamic Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/006—Production of coal-bed methane
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/25—Methods for stimulating production
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/25—Methods for stimulating production
- E21B43/26—Methods for stimulating production by forming crevices or fractures
- E21B43/263—Methods for stimulating production by forming crevices or fractures using explosives
Definitions
- the invention relates to methods for producing methane from coal seams and permeable enclosing rocks by periodically exposing the plasma energy to the productive coal seam and permeable enclosing rocks through slotted perforation, oriented taking into account the direction of the main stress vectors received from the explosion of a calibrated metal conductor, which leads to the creation of directed short broadband high-pressure pulses of a plasma-pulse generator placed in a slave than the interval of the vertical wellbore, which is opened by slit perforation to initiate compressive and tensile stresses in the coal seam, the occurrence of acoustic and hydrodynamic cavitation, which contributes to the formation of an extensive network of abnormal microcracks, which creates conditions for maximum desorption of methane from coal, cracks, microcracks, micropores, capillaries and microcapillaries, as well as from permeable enclosing rocks (Fig. 1).
- a method of plasma-pulsed exposure of hydrocarbon reservoirs is disclosed in Patents RU 2248591; RU 2373386; RU 2373387, as well as in the Application for American Patent # 61 / 684,988, 08.20.2012.
- All of these methods involve exposure of hydrocarbon formations through cumulative perforation or in an open wellbore. Cumulative perforation reduces the effectiveness of the initiated plasma pulse, and in the open hole due to the ductility and brittleness of coal, it can lead to collapse of the bottomhole zone of the well and seizure of plasma-pulse equipment.
- all methods do not provide for the extraction of methane from permeable enclosing rocks.
- the indicated method has direct access to the coal seam and permeable enclosing rocks through slit perforation, takes into account the physical, mechanical and geological and technical features of coal seams, as well as permeable enclosing rocks and, as a result of directed periodic broadband impulse exposure according to the developed program and mathematical model, creates the effect of self-modulation of coal seams, accompanied by active desorption and diffusion of methane.
- coal seams with lower permeability are characterized by higher capillary pressure, and, conversely, coal seams and rocks with higher permeability have lower capillary pressure;
- coal seam being in a stressed state and having increased sound conductivity, has the properties of a nonequilibrium, dissipative transfer medium in which natural frequency chaos is supported by replenishment of external energy (ebbs and flows, distant earthquakes, blasting in remote developed areas); - by electrical properties, most coals are semiconductors and conductors.
- external energy ebbs and flows, distant earthquakes, blasting in remote developed areas
- most coals are semiconductors and conductors.
- mechanical and concentration-diffusion forces arise, associated with the movement of a charged fluid in a porous fluid in a saturated medium.
- Third-party forces appear that have an electrokinetic origin, which create an electric field with each pulse, it goes into the energy of another field, and when the impulse action ceases, the accumulated third-party energy returns, with some losses, to its original form.
- the gas saturation of methane-coal seams consists of four components:
- methane molecules are distributed in the volume of coal, and the concept of an interstitial solid solution is applicable to the methane-coal system.
- Methane molecules introduced into the volume do not occupy voids in the crystal lattice, but vacancies in a solid in accordance with the sorption curve for coal seams.
- Water penetrating a coal seam with dissolved gas has low strength, which is associated with the presence of cavitation nuclei in it: poor wettable surfaces of coal, coal particles with cracks and microcracks that are filled with gas.
- the number of high-pressure pulses and the duration of exposure in each interval of a methane-coal deposit is determined by the section thickness wells, petrophysical and grade composition of coals, as well as geological and technical characteristics of the host permeable rocks.
- the methane extraction by the proposed method is carried out on a methane-coal deposit not unloaded from the rock pressure through vertical wells drilled from the day surface, cased with various diameter production cores having slotted perforations in the region of the working interval, which unload both the coal seam and permeable enclosing rocks.
- FIG. 1 shows a diagram of the result of periodic exposure to plasma energy on a coal deposit.
- a finished well is taken (pre-drilled), the thickness of the formation is determined in the section of the well, the brand composition of coal is determined, the characteristics of the permeable enclosing rocks are determined, and then a source of periodic directed short broadband pulses of high pressure and begin to influence the reservoir, in the form of periodic directed short pulses of high pressure, while the number of pulses of high pressure and duration of exposure at each interval methanoinden-coal deposits determined by the capacity formation into the borehole sectional branded coal composition and characteristics of the host species.
- a source of periodic directed broadband short pulses of high pressure is affected by the plasma energy generated by the explosion of a calibrated metal conductor.
- the source of periodic directed short pulses of high pressure is a plasma-pulse generator.
- a plasma-pulse generator usually such the source works as follows High-voltage current - 3000-5000V - from the battery of storage capacitors is supplied to the electrodes, which are closed by a calibrated conductor, which leads to its explosion and the formation of plasma in a confined space.
- energy is released that passes into a state of very hot gas with a very high pressure, which, in turn, forms a shock wave that acts with great force on the environment, causing it to compress, which continues until the pressure in the shock wave equals reservoir pressure, after which the process of stretching the formation towards the well with an excitation source begins.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geology (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Способ добычи метана из угольных пластов включает создание акустических, электрических, механических и гидродинамических сжимающих-растягивающих напряжений путем воздействия периодическими короткими импульсами, получаемыми за счет взрыва калиброванного проводника, размещенного в рабочем интервале скважины источника колебаний, энергия которого подводится к угольному пласту. При этом в скважине создают щелевую перфорацию ориентируемую по направлениям основных напряжений в угольном пласте, создают дополнительную щелевую перфорацию в проницаемых вмещающих угольный пласт породах, причем направление дополнительной щелевой перфорации, ориентируют по направлениям основных напряжений вмещающих угольный пласт пород, усиливающих акустическую и гидродинамическую кавитацию пузырей газа, выделяемых из угля, трещин, микротрещин, пор, микропор, капилляров, микрокапилляров угольного пласта, а также трещин и микротрещин, создаваемых в проницаемых вмещающих угольный пласт породах. Технический результат предлагаемого способа - увеличение добычи угольного метана, уменьшение энергозатрат, повышение безопасности и экологичности процесса.
Description
СПОСОБ ДОБЫЧИ МЕТАНА ИЗ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ И ПРОНИЦАЕМЫХ ВМЕЩАЮЩИХ УГОЛЬНЫЙ ПЛАСТ ПОРОД
Изобретение относится к способам добычи метана из угольных пластов и проницаемых вмещающих пород путем периодического воздействия энергией плазмы, подведенной к продуктивному угольному пласту и к проницаемым вмещающим породам через щелевую перфорацию, ориентируемую с учетом направления векторов главных напряжений, получаемой от взрыва калиброванного металлического проводника, что приводит к созданию направленных коротких широкополосных импульсов высокого давления генератора плазменно-импульсного воздействия, размещенного в рабочем интервале вертикального ствола скважины, который вскрыт щелевой перфорацией для инициирования сжимающих и растягивающих напряжений в угольном пласте, возникновению акустической и гидродинамической кавитации, способствующей образованию обширной сети аномальной микротрещиноватости, что создает условия для максимальной десорбции метана из угля, трещин, микротрещин, микропор, капилляров и микрокапилляоров, а также из проницаемых вмещающих пород (фиг.1).
Все известные способы добычи метана заключаются в извлечении газа исключительно только из угольных пластов и не предусматривают извлечение метана из проницаемых вмещающих пород, что не обеспечивает в полной мере будущую безопасность работы шахтеров. Из применяемых способов известны:
- вымывание пласта вокруг скважины при помощи спонтанных выбросов угля и газа;
провоцирование и поддержание саморазрушения с формированием коллекторной зоны с помощью гидродинамического воздействия;
- закачка в угольный пласт воды и воздуха, а также углекислого газа;
- добыча газа метана из одноствольных и многоствольных горизонтальных скважин;
- образование полостей вокруг скважины;
- добыча газа метана через дегазационные скважины;
- гидроразрыв угольных пластов .
Однако данные способы являются дорогостоящими, трудоемкими, экологически небезопасными, энергозатратными и малоэффективными, о чем свидетельствует большое количество как вертикальных, так и горизонтальных скважин без притока угольного метана.
Известны также способы, раскрытые в патентах US 2005/009831 А1 и US 2006/0108111 А1, предлагающие физическое и акустическое воздействие на угольный пласт с дневной поверхности и акустическими излучателями, размещенными в вертикальной скважине.
Однако воздействие с дневной поверхности (US 2005/009831 А1) энергозатратно, а энергия создаваемых широкополосных колебаний затухает с увеличением глубины залегания пластов. Кроме того, такое воздействие экологически небезопасно, вблизи разломов может привести к непредсказуемым последствиям.
Акустические излучатели (патенты US 2005/009831 А1 и US 2006/0108111 А1), размещенные в вертикальной скважине с целью увеличения проницаемости, излучают одну частоту, в то время как метаноугольная залежь является многофакторной, нелинейной динамической системой, в которой постоянно идут незатухающие неупорядоченные многочастотные колебания, выделить доминантную частоту не представляется возможным и, следовательно, решить проблему увеличения проницаемости на значительном удалении от источника возбуждения.
Способ щелевой гидромеханической перфорации скважин известен в Патенте RU 2254451 cl, МПК Е 21/В 43/112, а также в Патенте РФ i ° 2369728. Однако щелевая разгрузка происходит только в прискважинной зоне и не распространяется на весь угольный пласт.
Способ плазменно-импульсного воздействия на продуктивные пласты углеводородов раскрыт в Патентах RU 2248591; RU 2373386; RU 2373387, а также в Заявке на американский Патент #61/684,988, 20.08.2012. Однако все эти способы предусматривают воздействие на продуктивные пласты углеводородов через кумулятивную перфорацию или в открытом стволе скважины. Кумулятивная перфорация снижает эффективность инициированного плазменного импульса, а в открытом стволе из-за пластичности и хрупкости угля может привести к обрушению призабойной зоны скважины и прихвату плазменно-импульсной аппаратуры. Кроме того все способы не предусматривают извлечение метана из проницаемых вмещающих пород.
Сочетание щелевой перфорации рабочего интервала скважины по продуктивному угольному пласту любого метаморфизма и одновременно по более проницаемой вмещающей породе позволяет ударной волне, возникающей после образования плазмы радиально беспрепятственно проникать в пласт, и вмещающие породы и, при периодическом повторении импульсов, многократно создавать сжимающие и растягивающие напряжения, что позволяет за счет синергетического эффекта
(микротрещиноватость, кавитация, тепломассообмен, снятие поверхностного натяжения в капиллярах, появление концентрационно-диффузионной силы, накопленной сторонней энергии) максимально извлекать метан, не прибегая к дополнительным другим геолого-техническим мероприятиям.
.Указанный способ имеет прямой доступ к угольному пласту и проницаемым вмещающим породам через щелевую перфорацию, учитывает физические, механические и геолого-технические особенности угольных пластов, а также проницаемых вмещающих пород и, в результате направленного периодического широкополосного импульсного воздействия по разработанной программе и математической модели, создает эффект самомодуляции угольных пластов, сопровождаемый активной десорбцией и диффузией метана.
Программой широкополосного, периодического плазменно-импульсного воздействия, подведенного к угольному пласту через щелевую перфорацию для максимального извлечения метана, органично используются следующие природные специфические особенности:
- не разгруженная от горного давления угольная залежь, зажатая вмещающими породами, представляет собой пористую систему, зачастую менее плотную, чем толща пород;
- флюид (вода) пронизывающий угольную залежь, его распространение по вертикали контролируется капиллярными и гравитационными силами;
угольные пласты с меньшей проницаемостью отличаются большим капиллярным давлением, и, наоборот, угольные пласты и породы с большей проницаемостью имеют меньшее капиллярное давление;
- капиллярное давление растет со снижением водонасыщенности угольного пласта и способствует процессу десорбции и диффузии газа;
- механическая прочность угля намного ниже, чем у других пород, и он не способен выдерживать высокий градиент воздействия, не разрушаясь. Установлен парадокс известный как эффект П.В.Бриджмена, а именно, разрыв связей в угле происходит при снятии напряжения, а не при приложении. В этих условиях уголь разрушается на вафлеподобные пластины;
- угольный пласт, находясь в напряженном состоянии и, имея повышенную звукопроводность, обладает свойствами неравновесной, диссипативной передаточной среды, в которой природный частотный хаос поддерживается подпиткой внешней энергии (приливы-отливы, удаленные землетрясения, взрывные работы на удаленных разрабатываемых площадях);
- по электрическим свойствам большинство углей относятся к полупроводникам и проводникам. При плазменно-импульсном воздействии на угольный пласт или вмещающую проницаемую породу, возникают механические и концентрационно- диффузионные силы, связанные с перемещением заряженной жидкости в пористой флюид онасыщеной среде. Появляются сторонние силы, имеющие электрокинетическое происхождение, которые при каждом импульсе создают электрическое поле, происходит его переход в энергию другого поля, а при прекращении импульсного воздействия, накопленная сторонняя энергия возвращается, с некоторыми потерями, к своей первоначальной форме.
Газонасыщенность метано-угольных пластов складывается из четырех составляющих:
- свободный газ, заполняющий поры и трещины 5-6 %;
- газ, адсорбированный на стенках микропор, капилляров и трещин (физическая сорбция и объемное заполнение) 28 - 35 %;
-газ, находящийся в объеме угля в растворенном виде 40 - 50 %;
-газ, частично растворенный в пленках воды, при этом, согласно закону Генри, растворимость газа в водных растворах повышается прямо пропорционально давлению с глубиной 3 -8 %.
В газоносных пластах основная масса молекул метана распределена в объеме угля и к системе «метан-уголь» применимо понятие твердого раствора внедрения. Внедрившиеся в объем молекулы метана занимают не пустоты в кристаллической решетке, а вакансии в твердом теле в соответствии с сорбционной кривой для угольных пластов.
Существует лишь единственный способ выделения газа - это диффузионный механизм. Для его запуска необходимо, чтобы уголь при разгрузке подвергся диспергированию с образованием частиц размером примерно 10"6 см. Концентрация метана в угле упадет в разы, и он перейдет в свободное состояние.
Единственным механизмом, способным привести к диспергированию угля и развитию аномальной сети микротрещиноватости является взрыв пузырьков газа, вкрапленных в структуру угольного пласта, которые начнут активно выделяться при периодическом направленном широкополосном плазменно-импульсном воздействии, имеющим прямой доступ к угольному пласту через щелевую перфорацию., создавая акустическую и гидродинамическую кавитацию.
Вода, пронизывающая угольный пласт с растворенным газом обладает низкой прочностью, что связано с наличием в ней кавитационых зародышей: плохо
смачиваемые поверхности угля, угольные частицы с трещинами и микротрещинами, которые заполнены газом.
При образовании плазмы в районе рабочего щелевого интервала происходит излучение звука в жидкость со звуковым давлением свыше 100 Дцб., что приводит к образованию кавитационных пузырьков во время полупериодов разряжения на кавитационных зародышах газовых включений, содержащихся в жидкости и на колеблющихся поверхностях акустического излучателя. Пузырьки захлопываются во время полупериодов сжатия, создавая кратковременную за одну микросекунду давление до 10000 кг/см2, которые способны разрушить более прочные материалы чем уголь.
При испытании на стенде широкополосного плазменно-импульсного прямого периодического воздействия на образцы угля, находившиеся в зоне ударной волны, подтвержден диспергирующий эффект а также расслоение угля на вафлеподобные пластины (фиг. 2).
Томографическое просвечивание образцов, подвергшихся плазменно- импульсному периодическому широкополосному воздействию через щелевую перфорацию, показало развитие микротрещиновантости в образце при этом большинство микротрещин располагались ортогонально направлению напластования (фиг. 3).
Применение технологии плазменно-импульсного воздействия в скважине УМ-5.9, имеющей щелевую перфорацию, на Таллинской площади в Кузбассе подтвердило увеличение проницаемости после воздействия на 6 метаноугольных пластах (фиг. 4).
Применение технологии плазменно-импульснеого воздействия в Китае, в уезде Пиндиншань в пластах имеющих проницаемость 0,014 мД подтвердило увеличение проницаемости пласта поступлением метана в скважину и рспространением сжимающих и растягивающих напряжений на расстояние более 200 метров, которые сопровождались активным выделением метана (фиг. 5).
Экономическая эффективность, достигаемая при реализации данного изобретения, сводится к максимальному объему добываемого газа как из угольных пластов, так из более проницаемых вмещающих пород, при минимальных энергозатратах , высокой безопасности и экологичное™ процесса.
Технический результат достигается за счет того, что осуществляют:
- бурение вертикальной скважины на предварительно исследованной метано- угольной залежи (либо уже используют старую разработанную/неразработанную скважину),
- определение мощности пласта в разрезе скважины,
- определение марочного состава углей, пластового давления, температуры, гидрологии, пористости и проницаемости угольных пластов и вмещающих пород;
- определение газонасыщенности угольных пластов,
- подведение к метано-угольной залежи, включая непосредственно угольный пласт и проницаемые вмещающие породы, через щелевую перфорацию рабочего интервала вертикальной скважины источника периодических направленных широкополосных коротких импульсов высокого давления,
- воздействие на пласт и проницаемые вмещающие породы энергией плазмы, образуемой взрывом калиброванного металлического проводника, в виде периодических направленных сжимающих и растягивающих коротких импульсов высокого давления, при этом количество импульсов высокого давления и длительность воздействия в каждом интервале метано-угольной залежи определяется мощностью пласта в разрезе скважины, петрофизическим и марочным составом углей, а также геолого-техническими характеристика вмещающих проницаемых пород.
Добыча метана предлагаемым способом осуществляется на не разгруженной от горного давления метано-угольной залежи через вертикальные скважины, пробуренные с дневной поверхности, обсаженные различными по диаметру эксплуатационными колоннами, имеющими щелевую перфорацию в районе рабочего интервала, разгружающую как угольный пласт, так и проницаемые вмещающие породы.
На фиг. 1 показана схема результата периодического воздействия энергии плазмы на угольную залежь. В данном случае берется готовая скважина (предварительно пробуренная), определяют мощность пласта в разрезе скважины, выясняют марочный состав угля, характеристика проницаемых вмещающих пород, после чего подводят к метано-угольной залежи через щелевую перфорацию рабочего интервала вертикальной скважины источник периодических направленных коротких широкополосных импульсов высокого давления и начинают воздействие на пласт, в виде периодических направленных коротких импульсов высокого давления, при этом количество импульсов высокого давления и длительность воздействия в каждом интервале метано-угольной залежи определяется мощностью пласта в разрезе скважины, марочным составом углей и характеристикой вмещающих пород. Источник периодических направленных широкополосных коротких импульсов высокого давления воздействует энергией плазмы, образуемой взрывом калиброванного металлического проводника. По своей сути источник периодических направленных коротких импульсов высокого давления представляет собой генератор плазменно-импульсного воздействия. Обычно такой
источник работает следующим образом Ток высокого напряжения - 3000-5000В - от батареи накопительных конденсаторов подается на электроды, которые замыкаются калиброванным проводником, что приводит к его взрыву и образованию плазмы в замкнутом пространстве. Во время взрыва происходит освобождение энергии, переходящей в состояние сильно нагретого газа с очень высоким давлением, который, в свою очередь, формирует ударную волну, воздействующую с большой силой на окружающую среду, вызывая ее сжатие, которое продолжается пока давление в ударной волне не сравняется с пластовым давлением, после чего начинается процесс растяжения пласта в сторону скважины с источником возбуждения. Многократное повторение периодических широкополосных коротких импульсов, в среде, имеющей хорошую электропроводность и звукопроводность, вызывающих сжимающие и растягивающие напряжения, приводит к развитию сети аномальной микротрещиноватости в пласте, кавитации, тепломассобмену, самомодуляции пласта, что способствует максимальной десорбции метана.
В случае наличия более проницаемых вмещающих пород плазменно-импульсное воздействие проводится также в этих породах, поскольку метан диффундирует в более проницаемые породы при этом его объем может превосходить объем метана в угольном пласте. Проницаемые вмещающие породы ведут себя как нефте-газовый продуктивный коллектор, который не имеет угольной пыли и, следовательно, газоотдача будет максимальной.
Литература:
1. Агеев П.Г., Стрельченко В.В., Казанцев О.Е., Интенсификация притока метана из угольных пластов методом плазменно-импульсного воздействия.// 2013, Газовая промышленность, спецвыпуск M 696, с.95 - 98.
2. Молчанов А.А., Блохин Е.С., Бакланов А.А. «Интенсификация режима работы нефтяных скважин и месторождений углеводородов с применением технологии скважинного плазменно-импульсного воздействия на продуктивные пласты. -Тверь, издательство «АИС». - НТ вестник «Каротажник». - No 5 (170). -2008..
3. Молчанов А.А., Агеев П.Г. «Плазменно-импульсное воздействие на нефтяную залежь как на многофакторную динамическую диссипативную систему». - Тверь, издательство «АИС».- НТ вестник «Каротажник». - N° « (200). - 201 1.
Claims
1. Способ добычи метана из угольных пластов, включающий создание акустических, электрических, механических и гидродинамических сжимающих-растягивающих напряжений путем воздействия периодическими короткими импульсами, поучаемыми за счет взрыва калиброванного проводника, размещенного в рабочем интервале скважины источника колебаний, энергия которого подводится к угольному пласту, отличающийся тем, что с целью увеличения добычи угольного метана, в скважине создают щелевую перфорацию ориентируемую по направлениям основных напряжений в угольном пласте, создают дополнительную щелевую перфорацию в проницаемых вмещающих угольный пласт породах, причем направление дополнительной щелевой перфорации, ориентируют по направлениям основных напряжений вмещающих угольный пласт пород, усиливающих акустическую и гидродинамическую кавитацию пузырей газа, выделяемых из угля, трещин, микротрещин, пор, микропор, капилляров, микрокапилляров угольного пласта, а также трещин и микротрещин, создаваемых в проницаемых вмещающих угольный пласт породах, что способствует развитию сети аномальной микротрещиноватости в угольном пласте и дополнительных трещин и микротрещин в проницаемых вмещающих угольный пласт породах и максимальной десорбции и диффузии метана.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP15758369.1A EP3115547A4 (en) | 2014-03-04 | 2015-03-27 | Method for extracting methane from coal beds and from penetrating rock enclosing a coal bed |
| AU2015224617A AU2015224617B2 (en) | 2014-03-04 | 2015-03-27 | Method for extracting methane from coal beds and from penetrating rock enclosing a coal bed |
| EA201650012A EA033490B1 (ru) | 2014-03-04 | 2015-03-27 | Способ добычи метана из угольных пластов и проницаемых вмещающих угольный пласт пород |
| CA2928816A CA2928816C (en) | 2014-03-04 | 2015-03-27 | Method for extracting methane from coal beds and from penetrating rock enclosing a coal bed |
| US15/150,996 US9816356B2 (en) | 2015-03-27 | 2016-05-10 | Method for extracting methane from coal beds and from penetrating rock enclosing a coal bed |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014108013 | 2014-03-04 | ||
| RU2014108013/03A RU2554611C1 (ru) | 2014-03-04 | 2014-03-04 | Способ добычи метана из угольных пластов |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| US15/150,996 Continuation US9816356B2 (en) | 2015-03-27 | 2016-05-10 | Method for extracting methane from coal beds and from penetrating rock enclosing a coal bed |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2015133938A2 true WO2015133938A2 (ru) | 2015-09-11 |
| WO2015133938A3 WO2015133938A3 (ru) | 2015-11-05 |
Family
ID=53498569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2015/000188 WO2015133938A2 (ru) | 2014-03-04 | 2015-03-27 | Способ добычи метана из угольных пластов и проницаемых вмещающих угольный пласт пород |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP3115547A4 (ru) |
| CN (1) | CN104895543B (ru) |
| AU (2) | AU2014203426A1 (ru) |
| CA (1) | CA2928816C (ru) |
| EA (1) | EA033490B1 (ru) |
| HK (1) | HK1210246A1 (ru) |
| RU (1) | RU2554611C1 (ru) |
| WO (1) | WO2015133938A2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114934765A (zh) * | 2022-05-19 | 2022-08-23 | 贵州一和科技有限公司 | 一种煤巷水力切缝-松动爆破联合增强瓦斯抽采效率方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2626104C1 (ru) * | 2016-07-15 | 2017-07-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Георезонанс" | Способ заблаговременной дегазации угольных пластов |
| CN112780243B (zh) * | 2020-12-31 | 2022-03-29 | 中国矿业大学 | 一体化强化煤层瓦斯抽采系统以及抽采方法 |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4756367A (en) * | 1987-04-28 | 1988-07-12 | Amoco Corporation | Method for producing natural gas from a coal seam |
| SU1693265A1 (ru) * | 1989-09-06 | 1991-11-23 | Московский Горный Институт | Способ гидрообработки угольного пласта |
| SU1765465A1 (ru) * | 1990-08-07 | 1992-09-30 | Государственный Макеевский Научно-Исследовательский Институт По Безопасности Работ В Горной Промышленности | Способ импульсного воздействи на газоносный угольный пласт |
| RU2129209C1 (ru) * | 1996-12-09 | 1999-04-20 | Акционерная нефтяная компания "Башнефть" | Устройство для щелевой перфорации стенок скважины |
| US6427774B2 (en) * | 2000-02-09 | 2002-08-06 | Conoco Inc. | Process and apparatus for coupled electromagnetic and acoustic stimulation of crude oil reservoirs using pulsed power electrohydraulic and electromagnetic discharge |
| RU2181446C1 (ru) * | 2001-07-18 | 2002-04-20 | Фатихов Василь Абударович | Способ добычи, сбора и утилизации метана и других углеводородных газов из каменноугольных залежей |
| RU2188322C1 (ru) * | 2001-09-07 | 2002-08-27 | Московский государственный горный университет | Способ гидравлической обработки угольного пласта |
| DE10320402A1 (de) * | 2003-05-06 | 2004-11-25 | Udo Adam | Verfahren zur Gewinnung von Grubengas in nicht standfestem Gebirge |
| RU2244106C1 (ru) * | 2003-07-28 | 2005-01-10 | Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (Технический университет) | Способ интенсификации добычи нефти |
| CN201045293Y (zh) * | 2006-12-13 | 2008-04-09 | 中国兵器工业第二一三研究所 | 油气井用高孔密多级脉冲携砂延缝射孔装置 |
| CN101004133B (zh) * | 2007-01-17 | 2010-07-28 | 中国兵器工业第二一三研究所 | 声波震荡及脉冲燃烧式压裂器 |
| RU2369728C2 (ru) * | 2007-08-28 | 2009-10-10 | Валерий Степанович Вячеславов | Секторный способ щелевой гидромеханической перфорации скважины |
| EA013445B1 (ru) * | 2008-07-14 | 2010-04-30 | Открытое Акционерное Общество "Белгорхимпром" (Оао "Белгорхимпром") | Способ подземной разработки залежи каменного угля |
| US8613312B2 (en) * | 2009-12-11 | 2013-12-24 | Technological Research Ltd | Method and apparatus for stimulating wells |
| RU2456042C1 (ru) * | 2011-05-19 | 2012-07-20 | Олег Савельевич Кочетов | Пеногенератор эжекционного типа |
| CN202370487U (zh) * | 2011-10-08 | 2012-08-08 | 龚大建 | 一种煤层气井下超声波增产抽采装置 |
| US9181788B2 (en) * | 2012-07-27 | 2015-11-10 | Novas Energy Group Limited | Plasma source for generating nonlinear, wide-band, periodic, directed, elastic oscillations and a system and method for stimulating wells, deposits and boreholes using the plasma source |
| CN102865058B (zh) * | 2012-09-14 | 2015-09-16 | 中北大学 | 多脉冲增效射孔装置 |
-
2014
- 2014-03-04 RU RU2014108013/03A patent/RU2554611C1/ru active
- 2014-06-24 CN CN201410286161.1A patent/CN104895543B/zh active Active
- 2014-06-24 AU AU2014203426A patent/AU2014203426A1/en not_active Abandoned
-
2015
- 2015-03-27 EA EA201650012A patent/EA033490B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2015-03-27 EP EP15758369.1A patent/EP3115547A4/en not_active Withdrawn
- 2015-03-27 AU AU2015224617A patent/AU2015224617B2/en not_active Ceased
- 2015-03-27 WO PCT/RU2015/000188 patent/WO2015133938A2/ru active Application Filing
- 2015-03-27 CA CA2928816A patent/CA2928816C/en active Active
- 2015-10-30 HK HK15110766.4A patent/HK1210246A1/xx unknown
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114934765A (zh) * | 2022-05-19 | 2022-08-23 | 贵州一和科技有限公司 | 一种煤巷水力切缝-松动爆破联合增强瓦斯抽采效率方法 |
| CN114934765B (zh) * | 2022-05-19 | 2022-12-06 | 贵州一和科技有限公司 | 一种煤巷水力切缝-松动爆破联合增强瓦斯抽采效率方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2015133938A3 (ru) | 2015-11-05 |
| HK1210246A1 (en) | 2016-04-15 |
| AU2014203426A1 (en) | 2015-09-24 |
| RU2554611C1 (ru) | 2015-06-27 |
| EA201650012A1 (ru) | 2017-05-31 |
| CA2928816A1 (en) | 2015-09-11 |
| AU2015224617A1 (en) | 2016-04-21 |
| CN104895543B (zh) | 2018-04-24 |
| CN104895543A (zh) | 2015-09-09 |
| CA2928816C (en) | 2018-03-13 |
| EP3115547A4 (en) | 2017-12-06 |
| EP3115547A2 (en) | 2017-01-11 |
| EA033490B1 (ru) | 2019-10-31 |
| AU2015224617B2 (en) | 2017-08-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10746006B2 (en) | Plasma sources, systems, and methods for stimulating wells, deposits and boreholes | |
| Alhomadhi et al. | Experimental application of ultrasound waves to improved oil recovery during waterflooding | |
| RU2343275C2 (ru) | Способ интенсификации добычи природного газа из угольных пластов | |
| US9896917B2 (en) | Oil production intensification device and method | |
| US9816356B2 (en) | Method for extracting methane from coal beds and from penetrating rock enclosing a coal bed | |
| Sun et al. | Seismic vibration for improved oil recovery: A comprehensive review of literature | |
| RU2554611C1 (ru) | Способ добычи метана из угольных пластов | |
| Mingwei et al. | Imbibition law of shale oil reservoirs in the Lucaogou formation in Jimsar sag | |
| RU2521098C2 (ru) | Способ добычи метана из угольных пластов | |
| Agarwal et al. | Comparing the performance of supercritical CO2 fracking with high energy gas fracking in unconventional shale | |
| US20070295500A1 (en) | Method of treating bottom-hole formation zone | |
| WO2015002544A2 (en) | Method and system for natural gas production | |
| Abdullahi et al. | Seismic Wave Excitation of Mature Oil Reservoirs for Green EOR Technology | |
| Poplygin et al. | Assessment of the Elastic-Wave Well Treatment in Oil-Bearing Clastic and Carbonate Reservoirs | |
| RU2584191C2 (ru) | Способ гидравлического разрыва продуктивного пласта | |
| CN111502606A (zh) | 一种天然气水合物共振储层的改造装置 | |
| RU2706039C1 (ru) | Способ добычи газа путем разложения газогидратов на газ и воду физическими полями вызванной самогазификации | |
| RU2065035C1 (ru) | Способ снижения прочности песчаников нефтешахтных пластов | |
| RU2507389C1 (ru) | Способ гидравлического разрыва пласта | |
| US20110108268A1 (en) | Method of treating bottom-hole formation zone | |
| RU1838595C (ru) | Способ извлечени флюидов из скважин | |
| Alghamdi et al. | Low Carbon Foot-Print Reservoir Stimulation Technologies for Improved Oil Recovery | |
| Fan et al. | Modelling of enhanced gas extraction in low permeability coal seam by controllable shock wave fracturing | |
| Bazhaluk et al. | Oil production increase due to formation stimulation with the help of mechanical oscillations train | |
| Mohammadian | Ultrasonic Assisted Water Flooding |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 15758369 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A2 |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 201650012 Country of ref document: EA |
|
| ENP | Entry into the national phase in: |
Ref document number: 2015224617 Country of ref document: AU Date of ref document: 20150327 Kind code of ref document: A |
|
| ENP | Entry into the national phase in: |
Ref document number: 2928816 Country of ref document: CA |
|
| REEP | Request for entry into the european phase |
Ref document number: 2015758369 Country of ref document: EP |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 2015758369 Country of ref document: EP |
|
| NENP | Non-entry into the national phase in: |
Ref country code: DE |