Способ дегазации углеметановых месторождений

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при обработке метансодержащих угольных пластов. Способ дегазации углеметановых месторождений включает бурение скважин, расчленение пласта, инициирование сорбированного углем метана и его извлечение, последующую обработку угля. Дегазированный участок угольного пласта экранируют от остального массива, после чего в него для гидрорасчленения закачивают растворы, содержащие низкорадиоактивные отходы с периодом перехода в стабильное состояние, не превышающим 50 лет, в объемах, равных сорбционной емкости пласта. Затем производят консервацию пласта. При этом обеспечивают контрастность кислотно-щелочных свойств закачиваемой и захораниваемой жидкостями путем введения в них растворов щелочей или кислот. Оптимальный срок хранения радионуклидов должен превышать на 10% период их стабилизации, а перед выемкой угля необходимо осуществлять его промывку водой. Технический результат - комплексное освоение углеметанового месторождения, получение метана, использование свойств и возможностей угольного пласта для захоронения радионуклидов, обеспечение стабилизации радионуклидов, обработка угля. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при обработке метансодержащих угольных пластов.

Известен способ дегазации угольного пласта, включающий вскрытие угольной залежи и циклическое воздействие на нее жидкостью и хладоагентом (авт. св. СССР 1375839, 1988).

Недостатком данного способа является низкая комплексность освоения углеметанового месторождения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является известный способ дегазации угольного пласта, включающий бурение скважин, нагнетание жидкости в угольный пласт в режиме гидрорасчленения, подачу и выдержку жидкости в пласте и ее оттеснение из трещин и пор подачей воздуха или инертного газа (авт. св. СССР 1511435, 1989).

Основным недостатком этого способа является недостаток, указанный выше.

Задача предлагаемого изобретения заключается в повышении комплексности освоения углеметанового месторождения за счет промышленного извлечения метана, захоронения короткоживущих радионуклидов с последующим извлечением угля.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе дегазации углеметановых месторождений, включающем бурение скважин, расчленение пласта, инициирование сорбированного углем метана и его извлечение, последующую обработку угля, дегазированный участок угольного пласта экранируют от остального массива, после чего в него для гидрорасчленения закачивают растворы, содержащие низкорадиоактивные отходы с периодом перехода в стабильное состояние, не превышающем 50 лет, в объемах, равных сорбционной емкости пласта, а затем производят консервацию пласта.

При этом обеспечивают контрастность кислотно-щелочных свойств закачиваемой (для гидрорасчленения и инициирования пласта перед дегазацией) и захораниваемой (совместно с радионуклидами) жидкостям путем введения в них растворов щелочей или кислот. Оптимальный срок хранения радионуклидов должен превышать на 10% период их стабилизации, а перед выемкой угля необходимо осуществлять его промывку водой.

Таким образом обеспечивается комплексное освоение углеметанового месторождения: получение метана, использование свойств и возможностей угольного пласта для захоронения радионуклидов, обеспечение стабилизации радионуклидов, обработка угля.

На чертеже представлен вариант схемы дегазации углеметанового месторождения по предложенному способу.

Схема включает в себя содержащий метан угольный пласт 1, скважину 2, дегазированный участок 3, антифильтрационные экраны 4.

Способ осуществляется следующим образом.

Первоначально метансодержащий угольный пласт 1 вскрывают скважиной 2, после чего последовательно тампонируют затрубное пространство и производят перфорацию обсадной колонны (не показана). Затем подачей под давлением воды осуществляют гидрорасчленение пласта 1 и после образования системы трещин (не показана) обеспечивают инициирование метана, содержащегося в угольном пласте, для чего в пласт 1 через скважину 2 подают техническую воду, выпускаемую через определенное время.

После завершения всех циклов инициирования производят съем метана, который постепенно выходит через скважину 2 на дневную поверхность и собирается в аккумулирующих емкостях.

Через 5-10 лет дегазации угольного пласта 1 основное количество метана извлекается на поверхность и тогда приступают к операции захоронения короткоживущих радионуклидов (время стабилизации Sr⁹⁰составляет 28,5 лет и Cs¹³⁷ - 30,1 лет), образуемых в ядерно-энергетическом комплексе, для чего первоначально экранируют дегазированный участок 3 углеметанового пласта антифильтрационными экранами 4 и через скважину 2 осуществляют закачку растворов короткоживущих радионуклидов. Необходимо отметить, что объем растворов радионуклидов должен соответствовать возможностям дегазированного участка 3, а объем непосредственно радионуклидов - объему возможной их сорбции. Также необходимо достижение (путем введения в растворы щелочей или кислот) контрастных кислотно-щелочных свойств у рабочей жидкости (обеспечивающей гидрорасчленение и инициирование углеметанового пласта 1) и содержащей радионуклиды. Затем обеспечивают консервацию участка 3.

После протекания времени, достаточного для стабилизации короткоживущих радионуклидов, производят промывку технической водой через скважину 2 участка 3. Затем приступают к выемке угля из месторождения. В результате обеспечивается дегазация углеметанового месторождения.

Примером конкретного выполнения предложенного способа служит следующее.

Первоначально метансодержащий угольный пласт 1 вскрывают скважиной 2, после чего последовательно тампонируют затрубное пространство и производят перфорацию обсадной колонны (не показана). Затем подачей под давлением воды осуществляют гидрорасчленение пласта 1 и после образования системы трещин (не показана) обеспечивают инициирование метана, содержащегося в угольном пласте, для чего в пласт 1 через скважину 2 подают техническую воду, выпускаемую через определенное время. Давление нагнетания рабочей жидкости (воды) в пласт 1, объем и темп закачки определяют по общепринятой методике. Нагнетание воды производят насосными агрегатами 4АН-700.

В других случаях инициирование может быть достигнуто подачей и выпуском сжатого воздуха. Например, после нагнетания расчетного объема рабочей жидкости скважину 2 на 2-3 месяца закрывают, после чего к скважине 2 подключают четыре компрессора КПУ-16/250, которые закачивают воздух в пласт 1 с общим темпом 64 м³/мин, обеспечивающим его поступление в пласт 1 под давлением 12 МПа. После закачки расчетного объема воздуха скважину 2 закрывают на 10-15 суток.

После завершения всех циклов инициирования производят съем метана, который постепенно в режиме самоистечения через скважину 2 выходит на дневную поверхность и собирается в аккумулирующих емкостях.

Через 5-10 лет дегазации угольного пласта 1 основное количество метана извлекается на поверхность и тогда приступают к операции захоронения коротко живущих радионуклидов (время стабилизации Sr⁹⁰составляет 28,5 лет и Cs¹³⁷ - 30,1 лет), образуемых в ядерно-энергетическом комплексе, для чего первоначально экранируют дегазированный участок 3 углеметанового пласта антифильтрационными экранами 4 (например, подачей жидкого или цементного раствора через дополнительные скважины - не показаны). Затем через скважину 2 осуществляют закачку растворов короткоживущих радионуклидов, с общим объемом растворов, соответствующим возможности дегазированного участка 3, а объем непосредственно радионуклидов - объему возможной их сорбции углем. При этом необходимо обеспечение контрастных кислотно-щелочных свойств у рабочей (например, щелочных за счет введения 12 г/л NaOH) и захораниваемой (например, кислых за счет введения 15 г/л H₂SО₄) жидкостях. Затем обеспечивают консервацию участка 3 (заглушку всех скважин).

После протекания времени, достаточного для стабилизации короткоживущих радионуклидов (с превышением 10% периода их стабилизации) - 50 лет, производят промывку технической водой через скважину 2 (и вспомогательные - не показаны) участка 3. Затем приступают к выемке угля из месторождения.

Положительный эффект предложенного технического решения заключается в повышении комплексности освоения углеметанового месторождения за счет извлечения сорбированного газа метана, захоронения и хранения до стабилизации радионуклидов, выемки угля.

Предлагаемое изобретение может быть использовано при осуществлении промышленной добычи метана из угольного пласта.

Формула изобретения

1. Способ дегазации углеметановых месторождений, включающий бурение скважин, гидрорасчленение пласта, инициирование сорбированного углем метана, отличающийся тем, что дегазированный участок угольного пласта экранируют от остального массива, после чего в него для гидрорасчленения закачивают растворы, содержащие низкорадиоактивные отходы с периодом перехода в стабильное состояние, не превышающим 50 лет, в объемах, равных сорбционной емкости пласта, а затем производят консервацию участка.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обеспечивают контрастность кислотно-щелочных свойств жидкостей, используемых для гидрорасчленения пласта и захораниваемых веществ, путем введения в них растворов щелочей или кислот.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что период консервации участка превышает период распада радиоактивных элементов на 10%.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что перед вовлечением законсервированного участка угольного пласта в обработку производят его промывку технической водой.

РИСУНКИ

Рисунок 1