способ внутрипластовой добычи газа из угольных пластов

Формула изобретения

1. Способ внутрипластовой добычи газа из угольных пластов, заключающийся в том, что для создания в угле путей для прохождения газа структуру газоносного угля вскрывают подаваемыми под давлением по пробуренной внутрь угольного пласта скважине газами и/или жидкостями и затем для добычи газа в этой буровой скважине создают давление, величина которого меньше соответствующего измеренного десорбционного давления, отличающийся тем, что для вскрытия угольного пласта в скважине в течение периода времени, составляющего от одного дня до нескольких дней или недель, создают способствующее вскрытию имеющейся в угольном пласте системы трещин от макропор вплоть до микропористых структур давление, величина которого меньше наименьшего главного напряжения, измеренного в соответствующем намеченном для добычи газа горизонте угольного пласта, при этом в течение указанного отведенного на вскрытие пласта периода времени величину создаваемого в скважине давления циклически изменяют.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в течение отведенного на вскрытие угольного пласта периода времени циклически чередуют периоды создания давления в скважине с периодами добычи газа.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что давление в скважине создают закачиванием воды.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве воды закачивают пластовую воду, образующуюся непосредственно на месторождении.

5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что давление в скважине создают закачиванием газа.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что для создания давления в скважине используют поступающий к скважине поток добываемого газа, закачивая его обратно в скважину.

7. Способ по п.5, отличающийся тем, что в качестве газа в скважину закачивают СО₂.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области внутрипластовой добычи газа из угольных пластов. Известен способ внутрипластовой добычи газа из угольных пластов, заключающийся в том, что для создания в угле путей для прохождения газа структуру газоносного угля вскрывают подаваемыми под давлением по пробуренной внутрь угольного пласта скважине газами и/или жидкостями и затем для добычи газа в этой буровой скважине создают давление, величина которого меньше соответствующего измеренного десорбционного давления [1].

Возможность добычи содержащегося в угольных пластах метана с их горнотехнически не освоенных горизонтов путем внутрипластовой добычи из пробуренной внутрь соответствующего угольного пласта буровой скважины определяется такими параметрами, как содержание газа, проницаемость и пористость угля, а также десорбционным давлением метана, зависящим в каждом конкретном случае от содержания газа в угле. Для добычи метана при осуществлении известных на сегодняшний день способов применяют технологию интенсификации (воздействия на пласт), которая известна из нефтедобычи, при этом в скважину, пробуренную в намеченный для добычи газа угольный пласт, на непродолжительное время, т. е. на период от менее одного часа до нескольких часов, под постоянным высоким давлением, составляющим, например, 300-350 бар, закачивают воду или приемлемый газ.

Под действием этого давления происходит так называемый разрыв пласта, в результате которого макроструктура угля разрывается на таких ее естественных механически более слабых участках, как кливаж, трещины и т.п. Создание давления сопровождается одновременным введением соответствующего материала, такого как сыпучий песок, с помощью которого вскрытая макроструктура удерживается открытой и который одновременно обеспечивает создание путей для прохождения потока газа по этим раскрытым, механически более слабым участкам. В этом отношении известный способ позволяет лишь увеличить площадь поверхности для доступа газа в эксплуатационную скважину.

Недостаток, связанный с применением известного способа интенсификации, состоит в том, что при добыче газа из угольных пластов с низкой проницаемостью они позволяют получить удовлетворительные показатели дебита скважины лишь в тех случаях, когда насыщенность угля метаном высока и когда вследствие этого десорбционное давление имеет величину, относительно близкую к величие создаваемого давления. В противном случае при наличии ненасыщенного угля с низкой проницаемостью образующийся разрыв обеспечивает лишь небольшую глубину проникновения воронки давления, возникающей при сбросе этого давления с целью добычи газа. Поэтому давление добычи, устанавливающееся в скважине ниже десорбционного давления, действует лишь на сравнительно небольшой объем угольного пласта, а именно, на тот участок, который расположен непосредственно перпендикулярно соответствующему разрыву. Таким образом, известная технология интенсификации затрагивает лишь сравнительно небольшие участки пласта, при этом пласт по меньшей мере кратковременно не подвержен объемному воздействию, а скорость, с которой происходит распространяющееся в пласте снижение давления при добыче газа, слишком мала.

Вследствие этого при низкой проницаемости и низком десорбционном давлении намеченного для добычи газа угля период времени, необходимый для снижения давления ниже десорбционного в представляющем экономический интерес объеме угольного пласта, является соответственно продолжительным, и в этом случае достигаемый при добыче газа дебит скважины может быть настолько низким, что добыча газа окажется просто нерентабельной.

Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача усовершенствовать способ указанного в начале описания типа таким образом, чтобы повысить дебит газоносной скважины.

Эта задача решается тем, что по способу внутрипластовой добычи газа из угольных пластов, заключающемуся в том, что для создания в угле путей для прохождения газа структуру газоносного угля вскрывают подаваемыми под давлением по пробуренной внутрь угольного пласта скважине газами и/или жидкостями и затем для добычи газа в этой буровой скважине создают давление, величина которого меньше соответствующего измеренного десорбционного давления. Согласно изобретению, для вскрытия угольного пласта в скважине в течение периода времени, составляющего от одного дня до нескольких дней или недель, создают способствующее вскрытию имеющейся в угольном пласте системы трещин от макропор вплоть до микропористых структур давление, величина которого меньше наименьшего главного напряжения, измеренного в соответствующем намеченном для добычи газа горизонте угольного пласта, при этом в течение указанного отведенного на вскрытие пласта периода времени величину создаваемого в скважине давления циклически изменяют.

Основная идея изобретения заключается в том, чтобы для вскрытия угля создавать в скважине в течение длительного периода времени давление, величина которого меньше наименьшего главного напряжения, измеренного в соответствующем намеченном для добычи газа горизонте пласта, циклически изменяя при этом в течение указанного отведенного на вскрытие пласта периода времени величину создаваемого в скважине давления.

Связанное с изобретением преимущество состоит в том, что воздействие на намеченный для добычи газа угольный пласт давлением, величина которого меньше наименьшего измеренного в соответствующем пласте главного напряжения, позволяет вскрыть на уровне пор всю имеющуюся в угольном пласте сложную систему трещин от макропор вплоть до микропористых структур без образования или без необходимости образования новых трещин в макроструктуре. После вскрытия пористой структуры образовавшиеся микротрещины не переходят вновь в исходное закупоренное состояние, поскольку в результате более продолжительного воздействия давления, величина которого соизмерима с главным напряжением, происходит небольшое смещение поверхностей микротрещин друг относительно друга, и в результате связанного с этим отделения мельчайших частиц на соответствующей поверхности трещины образуется постоянная щель, преимущество чего состоит в возможности отказаться также от применения закрепляющего (расклинивающего) материала, такого как песок различных типов и т.д.

Кроме того, вскрытию системы трещин на уровне пор способствует и то, что согласно изобретению в течение отводимого на вскрытие пласта периода времени давление в скважине циклически изменяют, благодаря чему вскрываемый угольный пласт как бы "дышит" на уровне пор, что в результате препятствует закрытию или закупориванию уже однократно открытых пористых структур. Тем самым обеспечивается также относительный сдвиг поверхностей микротрещин и перенос отделившихся мелких частиц в пределах открытых микропористых структур.

Таким образом, предлагаемый в изобретении способ позволяет повысить проницаемость угля не только на длительный срок, но и на большой площади поверхности без необходимости при последующей эксплуатации создавать насосами в большем объеме угольного пласта давление, уровень которого ниже давления десорбции, благодаря чему этот больший объем угольного пласта с повышенной предлагаемым в изобретении способом проницаемостью может быть использован для добычи газа.

Для определения устанавливаемого в каждом отдельном случае давления измеряют, в частности, наименьшее главное напряжение, преобладающее в намеченном для газодобычи угольном пласте, и величину создаваемого давления устанавливают на уровне, ниже измеренного главного напряжения, при этом создаваемое давление действует в течение длительного периода времени, который может составлять от одного дня до нескольких дней или недель. Столь продолжительное действие давления, рассчитанного на основании существующего главного напряжения, приводит к целевому вскрытию пористой структуры угля без изменений в механическом строении угольного пласта.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения можно предусмотреть циклическое чередование в течение отводимого на вскрытие угольного пласта интервала времени периодов создания давления в скважине с периодами добычи газа.

Согласно другим вариантам осуществления изобретения давление в скважине можно создавать закачиванием воды или газа. При использовании воды для создания давления в скважине в последнюю можно также закачивать образующуюся непосредственно на месторождении пластовую воду, соответственно циклическим изменением давления "заставлять" пористую структуру "дышать" за счет повышения/понижения давления пластовой воды. Аналогичным образом в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения для создания давления в скважине можно использовать поступающий к скважине поток добываемого газа, закачивая его обратно в скважину. В альтернативном варианте можно закачивать также СО₂, преимущество которого состоит в том, что поступление СО₂ снижает связывание добываемого метана (СH₄) с углем, благодаря чему используемый для создания давления газообразный СО₂ одновременно способствует увеличению добычи газа.

Отличительные особенности объекта настоящего изобретения, рассмотренные в приведенном выше описании, формуле изобретения и реферате, могут иметь существенное значение для осуществления изобретения в различных вариантах как по отдельности, так и в любых сочетаниях.

Источник информации

1. US 5566755 A, 22.10.1996.