способ добычи угольного метана из неразгруженных пластов

Формула изобретения

Способ вскрытия углеводородсодержащих пластов, включающий бурение добычных скважин, создание зоны добычи угольного метана инициирующими скважинами с формированием полостей и трещин гидроразрыва путем нагнетания жидкости под давлением в породы почвы пласта, присоединение инициирующей скважины, полостей и трещин гидроразрыва, составляющих гидродинамическую систему, к пульсирующим гидродинамическим источникам, вибровоздействие путем нагнетания в соответствующую гидродинамическую систему рабочей жидкости в пульсирующем режиме, отличающийся тем, что добычные скважины бурят вертикально за контуром зоны добычи угольного метана и вскрывают эту зону горизонтальными участками добычных скважин, при этом полости создают в инициирующих скважинах, формирование трещин гидроразрыва осуществляют нагнетанием в полости жидкости под давлением на расстоянии (0,5-1)m, где m - мощность пласта, соответственно выше кровли и ниже почвы пласта, гидродинамические системы герметизируют независимо друг от друга, при этом вибровоздействие осуществляют с совпадением по величине амплитуды, частоты и фазы вибровоздействия в гидродинамических системах.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при заблаговременном извлечении (добыче) метана угольных пластов.

Известен способ вскрытия углеводородсодержащего пласта, включающий вскрытие углеводородсодержащего пласта с помощью ориентированного гидроразрыва [1]. Этот способ заключается в бурении инициирующих скважин, создании в скважинах инициирующих полостей, герметизации этих полостей и формировании трещины гидроразрыва пород нагнетанием в них жидкости.

Недостатком этого способа является то, что он позволяет производить разупрочнение только кровли над угольным пластом, что не позволяет формировать в угольном пласте зону добычи угольного метана, расположенную между двумя трещинами гидроразрыва, образованными в кровле и почве угольного пласта.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу является способ вскрытия углеводородсодержащих пластов, включающий бурение добычных скважин с созданием зоны добычи угольного метана инициирующими скважинами с формированием полостей и трещин гидроразрыва [2].

Недостатком этого способа является то, что он не обеспечивает приемлемых для работы потребителей расходов добываемого метана из-за заиливания зоны добычи угольного пласта по мере релаксации напряжений горного давления.

Цель изобретения - образование в угольном пласте добычной зоны угольного метана, сформированной трещинами гидроразрыва в породах кровли и почвы, с возможностью оказывать на эту зону периодического вибровоздействия, интенсифицирующего газовыделение в горизонтальной части добычной скважины.

Указанная цель достигается тем, что создание зоны добычи угольного метана инициирующими скважинами с формированием полостей и трещин гидроразрыва нагнетанием жидкости под давлением в породы почвы и кровли угольного пласта на расстоянии (0,5-1)m, (где m - мощность пласта) соответственно выше кровли и ниже почвы пласта, независимо друг от друга герметизируют две гидродинамические системы, включающая каждая инициирующую скважину, полость и соответствующую трещину гидроразрыва, и присоединяют их к пульсирующим гидродинамическим источникам, а затем проводят вибровоздействие путем нагнетания в соответствующую гидродинамическую систему рабочей жидкости в пульсирующем режиме, причем вибровоздействие в гидродинамических системах должно осуществляться так, чтобы амплитуда, частота и фаза вибровоздействия в гидродинамических системах совпадали по величине.

Сущность изобретения заключается в бурении добычных скважин, создании зоны добычи угольного метана инициирующими скважинами с формированием полостей и трещин гидроразрыва путем нагнетания жидкости под давлением в породы почвы пласта, присоединении инициирующей скважины, полости и трещины гидроразрыва, составляющих гидродинамическую систему, к пульсирующим гидродинамическим источникам и вибровоздействии путем нагнетания в соответствующую гидродинамическую систему рабочей жидкости в пульсирующем режиме, при этом добычные скважины бурят вертикально за контуром зоны добычи угольного метана и вскрывают эту зону горизонтальными участками добычных скважин, полости создают в инициирующих скважинах, а формирование трещин гидроразрыва осуществляют нагнетанием в полости жидкости под давлением на расстоянии (0,5-1)m, где (m - мощность пласта) соответственно выше кровли и ниже почвы пласта, гидродинамические системы герметизируют независимо друг от друга, причем вибровоздействие осуществляют с совпадением по величине амплитуды, частоты и фазы вибровоздействия в гидродинамических системах.

На чертеже представлена схема вскрытия добычной зоны газонасыщенного угольного пласта.

Способ осуществляют следующим образом.

Бурят инициирующую скважину 1 так, чтобы забой скважины находился на расстоянии порядка (0,5-1) m, где m - мощность угольного пласта; выше кровли пласта создают в скважине инициирующую (зародышевую) полость 2 (чертеж). Затем бурение инициирующей скважины продолжают буром меньшего диаметра, а заканчивают, когда забой скважины 3 будет на 0,01m ниже почвы пласта, далее создают инициирующую полость 4. Далее полости 2 и 3 герметизируют независимо друг от друга, каждая из которых образует свою гидродинамическую систему нагнетания соответственно 5 и 6. После герметизации полостей 2 и 4 одновременно в породах почвы и кровли формируют трещины гидроразрыва 7 и 8 с помощью нагнетания в них жидкости под давлением. Далее гидродинамические системы 5 и 6, включающие инициирующую скважину, полость и трещину гидроразрыва, присоединяют к пульсирующим гидродинамическим источникам 9 и 10.

При этом трещины гидроразрыва формируют в породах почвы и кровли угольного пласта на расстоянии (0,5-1)m, где m - мощность угольного пласта. Такое значение породных прослоек, между которыми находится угольное вещество пласта, обусловлено, во-первых, необходимостью образовать прочную верхнюю и нижнюю границы добычной зоны угольного пласта, которые бы не разрушались в результате последующего виброволного воздействия на эту зону, а во-вторых, ограничением на вес добычной зоны, который определяется энергетическими возможностями пульсирующих источников, вибрирующих в целом добычную зону пласта.

Затем проводят вибровоздействие путем нагнетания в соответствующую гидродинамическую систему 5 и 6 рабочей жидкости в пульсирующем режиме, причем вибровоздействие в гидродинамических системах должно осуществляться так, чтобы амплитуда, частота и фаза вибровоздействия в гидродинамических системах совпадали по величине. Необходимость выполнения этих условий обусловлена созданием в угольном пласте сжимающих и растягивающих напряжений, при которых образуются микро- и макротрещины с образованием разветвленного фильтрационного пространства, проницаемость которого по мере осуществления внешнего воздействия только увеличивается, чем и обеспечивается необходимый приток метана к горизонтальному участку добычной скважины. Причем вертикальная часть 11 добычной скважины бурится вне контура добычной зоны пласта 12, а горизонтальная часть 13 ее пересекает добычную зону по всей длине.

В результате метан, выделяющийся из угольного пласта через системы микро- и макротрещин, образованные в результате вибровоздействия на добычную зону пласта 12, поступает в фильтрационное поровое хорошо проницаемое пространство, потом в горизонтальный участок 13 добычной скважины и далее на поверхность.

Источники информации

1. Патент РФ 1535992, кл. Е 21 В 41/18, Бюл. 2, 1990.

2. Авт. св. СССР 834352, кл. Е 21 F 7/00, опубл. 30.05.1981.