способ промышленной добычи метана из метаноугольного месторождения

Формула изобретения

1. Способ промышленной добычи метана из метаноугольного месторождения, включающий выделение эксплуатационного объекта, его разбуривание скважинами и эксплуатацию, отличающийся тем, что в случае многопластового месторождения эксплуатационные объекты разделяют на группы, разработку начинают с первоочередного объекта, который разрабатывают сеткой скважин, после чего переходят к разработке последующих объектов, при этом разработку последующего объекта начинают по достижении его разгрузки на 5-10% от начального горного давления.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в случае расположения последующих объектов выше первоочередного разработку ведут через существующую сетку скважин.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в случае расположения последующих объектов ниже первоочередного разработку ведут через самостоятельную сетку скважин.

Описание изобретения к патенту

Способ относится к горной промышленности, в частности к способам добычи метана из метаноугольных месторождений, и будет использован для многопластовых угольных месторождений с неоднородными по площади и разрезу геолого-физическими характеристиками угольных пластов. Например, кольчугинская серия в Кузнецком бассейне содержит свыше 130 угольных пластов суммарной мощностью более 100 м в интервале разреза около 2500 м, различающихся по петрографическому составу, метаморфизму, сорбционным и фильтрационным характеристикам. Применение способа возможно как на разгруженных, так и на не разгруженных от горного давления пластах метаноугольных месторождений на глубинах до 1500 м и более.

Известны способы извлечения метана из угольных пластов скважинами, пробуренными с поверхности, в частности по а.с. № 1177510, предусматривающие извлечение газа из угольного пласта с целью снижения газовыделений в горные выработки шахт. При использовании этих способов размещение и количество скважин определяется развитием горных выработок шахты. Дегазационные скважины не составляют единую схему разбуривания месторождения и их бурят на единичный пласт. При этом цель добычи метана как самостоятельного полезного ископаемого в промышленных объемах не ставится, что и является недостатком этих методов. Еще одним недостатком является то, что подобные скважины проектируются на глубины заложения шахтных выработок и вовлечение в эксплуатацию запасов газа, находящихся на больших глубинах, не предусматривается.

Добыча метана как самостоятельного полезного ископаемого наиболее активно осуществляется в США. Эксплуатация метаноугольных месторождений осуществляется скважинами, пробуренными с поверхности. В 2003 г в США эксплуатировалось более 15000 метанодобывающих скважин в 10 основных метаноугольных бассейнах. Плотность сетки скважин изменяется от 16-128 га/скв. Добыча метана из угольных пластов в 2003 году составила 47 млрд.м³.

Одним из наиболее близких предлагаемому способу добычи является способ, описанный в патенте США №3934649, предполагающий разбуривание месторождения по квадратной сетке скважин, закачки в одну из скважин ячейки инертного газа и добычи метана из других скважин. Поскольку особенностью основных, осваиваемых газовым промыслом метаноугольных бассейнов США является наличие одного пласта сложного строения или пачки сближенных пластов в небольшом интервале разреза (100-120 м), эти пласты разрабатываются одновременно единой сеткой скважин. Однако этот способ малопригоден в условиях Кузбасса, Донбасса, Печорского и др. бассейнов РФ.

Задачей предлагаемого способа является эффективная разработка метаноугольных месторождений с широкомасштабной добычей метана как самостоятельного полезного ископаемого при минимизации материальных затрат и наиболее полном извлечении метана из угольных пластов.

Поставленная задача решается следующим образом. В известном способе разработки метаноугольного месторождения, включающем выделение эксплуатационного объекта, его разбуривание скважинами и эксплуатацию, в случае применения его к разработке многопластового месторождения, эксплуатационные объекты разделяют на группы, разработку начинают с первоочередного объекта, который разрабатывают сеткой скважин, после чего переходят к разработке последующих объектов. Причем, разработку последующих объектов начинают по достижении предельных значений экономической рентабельности разработки первоочередного объекта. Разработку последующего объекта начинают по достижении его разгрузки на 5-10% от начального горного давления.

В случае расположения последующих объектов выше первоочередного, разработку ведут через существующую сетку скважин, в случае расположения последующих объектов ниже первоочередного, разработку ведут через самостоятельную сетку скважин.

Способ осуществляют следующим образом.

Месторождение разбуривают с поверхности системой скважин, расположенных по площадной схеме размещения скважин различного назначения, обеспечивающей добычу метана как самостоятельного полезного ископаемого в заданных объемах из продуктивных пластов с неоднородными по площади и разрезу геолого-физическими характеристиками. С целью добычи метана обеспечивают вовлечение в активную скважинную разработку угольных пластов, содержащих метан по всему разрезу угленосной толщи до глубин технологически доступных и экономически целесообразных. Новизной предлагаемого способа широкомасштабной добычи метана из многопластового метаноугольного месторождения является выделение эксплуатационных объектов, выбор первоочередного объекта, разбуривание и эксплуатацию первоочередного объекта, вовлечение в разработку последующих объектов эксплуатации после их разгрузки на 5-10% от начального горного давления, разбуривание самостоятельной системой скважин и эксплуатация пластов, не охваченных разгрузкой. Тем самым осуществляется одновременно-последовательная добыча метана из всех продуктивных пластов многопластового метаноугольного месторождения. Экономический эффект предложенного метода достигается за счет наиболее полного извлечения метана из пластов при снижении капитальных затрат на проводку скважин.

При этом снижение газоносности угольных пластов уменьшит себестоимость и газоопасность их последующей разработки шахтами.

Реализацию предлагаемого способа добычи метана из многопластового метаноугольного месторождения начинают с выделения промысловых объектов и определения порядка их ввода в эксплуатацию, основой чего служат конкретные горно-геологические условия месторождения и предпроектные технико-экономические исследования.

Промысловый объект представляет собой группу угольных пластов (суммарной мощностью более 10 м) в интервале залегания 100-250 м. Тем самым осуществляется одновременное дренирование 3-х и более угольных пластов.

В случае если первоочередным объектом является нижняя группа пластов, то месторождение разбуривают по площадной схеме размещения скважин, плотность которой определяют экономической целесообразностью. По мере разгрузки последующих объектов эксплуатации от горного давления на 5-10% от начального, сетка скважин для их разработки формируется из скважин, первоначально эксплуатирующих нижний объект, по площадной схеме размещения скважин. По мере истощения запасов метана первоочередного объекта эксплуатации, скважины переводят на вышележащие объекты, увеличивая площадь дренирования и объемы добываемого метана.

При наличии в разрезе месторождения высокопродуктивного углеметанового пласта, для его опережающей разработки формируют сетку скважин из скважин первоочередного объекта. В последствии их изолируют и возвращают на первоочередной объект или включают в сетку скважин, эксплуатирующих другой объект.

В случае если первоочередным объектом является группа продуктивных пластов в средней части разреза, то эксплуатацию нижележащего объекта осуществляют самостоятельной сеткой скважин с последующим их переводом на вышележащие пласты. Плотность сетки скважин определяют экономической целесообразностью.Поскольку эксплуатацию этих объектов будут вести одновременно, то это приведет к увеличению объемов добычи.

В случае промысловой равнозначности групп пластов их эксплуатацию производят по самостоятельным схемам размещения скважин.

С целью интенсификации добычи и полноты извлечения метана из угольных пластов в рамках реализуемой схемы размещения скважин, используют различные методы повышения газоотдачи пластов, в том числе, скважинные и поверхностные источники дилатационно-волнового воздействия.

До настоящего времени добычи метана из угольных пластов в промышленных масштабах в России не производится. Предлагаемый способ позволит вовлечь в промышленную разработку запасы и ресурсы метана метаноугольных бассейнов Российской Федерации, оцениваемых почти в 50 трлн.м³, и обеспечит наиболее полное извлечение метана из угольных пластов.

Источники информации

1. Карасевич А.М., Хрюкин В.Т., Зимаков Б.М. и др. Кузнецкий бассейн - крупнейшая сырьевая база промысловой добычи метана из угольных пластов. Академия горных наук, М., 2001 - 63 с.

2. Ножкин Н.В. Заблаговременная дегазация угольных месторождений - М.: Недра, 1979-571 с.

3. Ножкин Н.В., Буханцов А.И. Анализ дебитов скважин при заблаговременной дегазации угленосной толщи. - Экотехнология и ресурсосбережение (Научно-технический журнал НАН Украины), №1, 1994 - с.12-19.

4. Пучков Л.А., Ярунин С.А., Красюк Н.Н. Дегазация и добыча метана угольных месторождений. Горный информационно-аналитический бюллетень. - М.: МГГУ, 1995, № 1, с.7-13.

5. Ярунин С.А., Лукаш А.С., Конарев В.В. Опыт гидродинамического воздействия на углепородный массив через скважину с горизонтальным окончанием ствола. - Уголь, № 7, 1990. - с.18-20.

6. Сластунов С.В. Заблаговременная дегазация и добыча метана из угольных месторождений. - М,: МГГУ, 1996 - 356 с.

7. Пучков Л.А., Сластунов С.В., Федунец Б.И. Перспективы добычи метана в Печорском угольном бассейне. -М.: МГГУ, 2004. - 496 с.