Способ извлечения метана из угольного пласта

Авторы патента:

Романенко Владислав Александрович (RU)

E21F7/00 - Способы или устройства для отсасывания рудничных газов без последующего использования или с использованием этих газов для каких-либо целей

Владельцы патента RU 2562353:

ООО "Научно-производственная компания "ТехСервис" (RU)

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено для извлечения метана из угольного пласта. Способ включает вскрытие угольного пласта скважиной с поверхности, обсадку ее трубами, тампонаж затрубного пространства, перфорацию обсадной колонны, гидрорасчленение пласта, выдержку рабочей жидкости в пласте и оттеснение ее из фильтрующих трещин в дальнюю зону пласта, извлечение метана в режиме самоистечения до истощения скважины. При этом с целью доизвлечения метана в пласт закачивают озон, обладающий большей эффективностью замещения по объему десорбируемого метана, чем азот, воздух, окись углерода и углекислый газ, в объеме, определяемом по специальной формуле. Техническим результатом изобретения является более полное извлечение метана из угольных пластов. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для извлечения метана из угольного пласта.

Известен способ дегазации из угольного пласта, включающий вскрытие угольной залежи и циклическое нагнетание газа [1].

Недостатком данного способа является низкая эффективность извлечения метана с течением времени.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ извлечения метана из угольного пласта, включающий бурение скважин с поверхности, нагнетание в пласт рабочей жидкости в режиме гидрорасчленения, выдержку ее в пласте и оттеснение из фильтрующих трещин путем нагнетания в пласт воздуха, извлечение метана при его самоистечении, закачку в угольный пласт углекислого газа после прекращения самоистечения метана, выдержку углекислого газа в пласте до прекращения процесса десорбции метана, вывод метана через одну из скважин [2].

Основным недостатком этого способа является низкая эффективность извлечения метана с течением времени.

Техническим результатом изобретения является более полное извлечение метана из угольных пластов.

Технический результат достигается тем, что предлагаемый способ извлечения метана включает вскрытие угольного пласта скважиной с поверхности, обсадку ее трубами, тампонаж затрубного пространства, перфорацию обсадной колонны, гидрорасчленение пласта, выдержку рабочей жидкости в пласте и оттеснение ее из фильтрующих трещин в дальнюю зону пласта, извлечение метана в режиме самоистечения до истощения скважины, последующую закачку в пласт газообразного озона, обладающего большей эффективностью замещения по объему десорбируемого метана, чем азот, воздух, окись углерода и углекислый газ, выдержку его до прекращения процесса десорбции метана из угля и возобновление добычи метана.

Способ поясняется чертежом.

На фиг.1 представлена схема извлечения метана из угольного пласта по предложенному способу.

Способ заключается в следующем.

Метаносодержащий угольный пласт 1 вскрывают скважинами или одной скважиной 2 с поверхности, обсаживают ее трубами 3 (обсадная колонна), тампонируют затрубное пространство 4, производят перфорацию обсадной колонны 3 на уровне пласта 1. Далее осуществляют нагнетание в пласт 1 рабочей жидкости в режиме гидрорасчленения. После раскрытия трещин 5 и выдержки рабочей жидкости в пласте 1 осуществляют ее оттеснение путем нагнетания в пласт 1 воздуха. В результате чего происходит самоистечение метана из угольного пласта 1. Процесс самоистечения метана продолжается в течение нескольких лет. После этого в угольном пласте 1 остается 25-30% метана от его первоначального количества. Для обеспечения извлечения оставшегося метана в угольный пласт 1 закачивают газообразный озон в объеме, определяемом из следующего выражения:

где

l - длина раскрытых при гидрорасчленении трещин, м;

h - мощность пласта или свиты пластов, м;

m_ф - фильтрующая пористость пласта (на момент закачивания десорбирующего метан вещества);

K₁ - коэффициент, учитывающий потери вещества из угольного массива (1,2÷1,8).

Такое количество закачиваемого озона обеспечивает заполнение фильтрующего объема угольного пласта 1, что позволяет осуществить процесс десорбции метана из угля. Данный газ выдерживают в пласте 1 до прекращения процесса десорбции метана из угля. Окончание процесса десорбции метана в пласте устанавливают путем известных методов газодинамических испытаний скважины. После чего возобновляется процесс истечения метана из пласта и производят его доизвлечение из угольного пласта через скважину 2.

Положительный эффект предложенного технического решения заключается в повышении эффективности извлечения метана из угольного пласта за счет доизвлечения оставшегося сорбированного метана озоном.

Источники информации

1. Авторское свидетельство №1548463 по классу E21F 5/00, 1987.

2. Авторское свидетельство №2121062 по классу E21F 7/00, 1997.

Способ извлечения метана из угольного пласта, включающий вскрытие угольного пласта скважиной с поверхности, обсадку ее трубами, тампонаж затрубного пространства, перфорацию обсадной колонны, гидрорасчленение пласта, выдержку рабочей жидкости в пласте и оттеснение ее из фильтрующих трещин в дальнюю зону пласта, извлечение метана в режиме самоистечения до истощения скважины, отличающийся тем, что с целью доизвлечения метана в пласт закачивают газообразный озон, обладающий большей эффективностью замещения по объему десорбирующего метана, чем азот, воздух, окись углерода и углекислый газ, в объеме, определяемом из следующего выражения: , где - длина раскрытых при гидрорасчленении трещин, м; - мощность пласта или свиты пластов, м; - фильтрующая пористость пласта (на момент закачивания десорбирующего метан вещества); - коэффициент, учитывающий потери вещества из угольного массива (1,2÷1,8).

Изобретение относится к угольной промышленности и может быть использовано при подготовке шахтного метана к утилизации различными потребителями. Техническим результатом является повышение эффективности работы установки подготовки шахтного метана к утилизации, путем обеспечения возможности предварительного разделения утилизируемых каптируемых метановоздушных смесей, и повышение безопасности работы установки.

Способ улавливания метана при отработке угольных пластов с помощью механизированного комплекса // 2553699

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке полезного ископаемого. Способ улавливания метана при отработке угольных пластов с помощью механизированного комплекса включает отработку угольного пласта с использованием секций механизированной крепи с коробчатыми верхними перекрытиями забойного конвейера и комбайна.

Способ определения газоотдачи разрабатываемого пласта в очистной забой // 2553121

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности. Техническим результатом является повышение точности определения газоотдачи разрабатываемого пласта.

Способ ликвидации метанообильной шахты // 2549659

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для извлечения шахтного метана в процессе и после ликвидации метанообильной шахты. Техническим результатом является увеличение срока работы дегазационных скважин и повышение объемов извлекаемого метана, пригодного для утилизации.

Способ воздействия на угольный пласт через скважины, пробуренные из горных выработок // 2547873

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для дегазации угольных пластов. Техническим результатом является повышение эффективности дегазации угольного пласта.

Способ определения протяженности зоны опорного давления от очистного забоя // 2541343

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности. Техническим результатом является повышение точности определения протяженности зоны опорного давления от очистного забоя.

Способ прогноза газового баланса очистного забоя // 2541342

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности, и может быть использовано для прогноза газообильности очистного забоя по источникам метана в призабойном пространстве при работе углеразрушающего механизма (комбайн, струга и пр.).

Комплексный способ предварительной дегазации рабочего угольного пласта, выработанного пространства и пластов-спутников и управляемого обрушения тяжелой кровли // 2540750

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к подземной угледобыче. Техническим результатом является повышение безопасности работы в очистном забое в пластах, опасных по газовому фактору.

Способ ударно-волнового разрушения угольного пласта через скважины пробуренные из горных выработок // 2540709

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для дегазации угольных пластов. Техническим результатом изобретения является развитие равномерной сети трещин и разрушение массива угольного пласта по длине дегазационных скважин за малое время и при использовании минимального количества оборудования.

Способ предотвращения геодинамических явлений при подземной разработке газоносного угольного пласта // 2539074

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке газоносных угольных пластов в условиях проявления опасных геодинамических явлений.

Способ разработки мощных пологих угольных пластов // 2563003

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для разработки мощных пологих пластов угля. Способ разработки мощных пологих угольных пластов включает подготовку выемочного столба, монтаж механизированного комплекса, подрезку нижнего слоя пласта очистным комбайном, разрушение подкровельной толщи тонкими гидравлическими струями, выпуск горной массы на подзавальный конвейер. В подкровельной толще направленным бурением закладывают параллельно дегазационные скважины диаметром 90-110 мм на длину выемочного столба на расстоянии 15-30 м друг от друга по ширине выемочного столба и 1-1,5 м от кровли, которые подключают к дегазационной сети, связанной с вакуум-насосом. Разрушение подкровельной толщи тонкими гидравлическими струями и выгрузку горных пород производят на расстоянии, равном двойной ширине вынимаемой полосы очистным комбайном от хвоста секции крепи. Изобретение позволяет повысить уровень безопасности ведения горных работ путем дегазации выемочного столба и улучшения условий проветривания очистного забоя. 3 ил.

Способ определения притечек рудничного воздуха в дегазационную скважину // 2564887

Изобретение относится к горному делу, в частности к угольной промышленности, и может быть использовано для рекомендаций по повышению содержания метана в каптируемых газовоздушных смесях, пригодных для утилизации. Техническим результатом является снижение трудоемкости процесса определения притечек рудничного воздуха в дегазационную скважину за счет сокращения числа операций и времени на их выполнение. Предложен способ определения притечек рудничного воздуха в дегазационную скважину, включающий герметизацию ее устья обсадной трубой, подсоединение ее к дегазационному трубопроводу и измерение в действующей скважине давления каптируемой смеси, ее расхода и концентрации метана. При этом дополнительно измеряют давление рудничного воздуха в выработке на уровне устья скважины. После измерения газовых параметров действующей скважины ее отключают от вакуума, затем измеряют давление смеси в отключенной скважине в момент достижения его величины, равной давлению рудничного воздуха в выработке. При этом концентрацию метана в отключенной скважине измеряют на уровне конца обсадной трубы, а притечки рудничного воздуха в скважину определяют произведением расхода каптируемой смеси действующей скважины на разность измеренных концентраций метана.

Способ гидравлической добычи угля из газонасыщенных пластов // 2564888

Изобретение относится к подземной разработке месторождений полезных ископаемых, склонных к внезапным выбросам угля и газа, и в частности к скважинной разработке угольных месторождений. Техническим результатом является повышение безопасности ведения горных работ при разработке свиты газоносных угольных пластов. Предложен способ гидравлической добычи угля из газонасыщенных пластов, заключающийся во вскрытии месторождения скважинами, разрушении и переводе полезного ископаемого в гидросмесь, перемешивании, осаждении пустой породы на дно образованной полости, откачивании водоугольной суспензии на поверхность и транспортировки ее по трубам к потребителю. При этом осуществляют предварительную дегазацию и разгрузку вышележащих и нижележащих выбросоопасных угольных пластов и вмещающего массива горных пород производят путем скважинной добычи угля из пласта, опасного по выбросам угля породы и газа, принятого в качестве защитного. Причем добычные скважины располагают таким образом, чтобы границы защитных зон разрабатываемого пласта располагались равномерно по защищаемым пластам. 2 ил.

Способ дегазации угленосной толщи // 2565311

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности. Предложен способ дегазации угленосной толщи, включающий оконтуривание участка угольного пласта подготовительными выработками и его отработку очистным забоем, определение метанообильности участка из сближенных пластов угля в зонах разгрузки, проведение скважин на сближенные пласты, измерение интенсивности метановыделения из скважин и установление удаленности от линии очистного забоя зон начального и максимального метановыделения из сближенных пластов и параметры заложения скважин. При этом расстояния активной разгрузки углевмещающих толщ кровли и почвы отрабатываемого пласта и метанообильность участка устанавливают в зависимости от заданной скорости подвигания очистного забоя. По данным измерений интенсивности метановыделения из скважин и удаленности зон максимального метановыделения из сближенных пластов угля определяют газодинамический показатель интенсивности метановыделения из сближенных пластов в скважины соответствующих угленосных толщ. Причем параметры заложения скважин и расстояния между ними определяют по интенсивности метановыделения из сближенных пластов угля на участке, величинам газодинамического показателя и междупластья до наиболее метанообильного сближенного пласта в подрабатываемой и/или надрабатываемой угленосной толще и обеспечивают заданный расход каптируемого метана регулированием числа работающих скважин и разрежения на их устьях. Внедрение способа позволит установить параметры заложения скважин и режима их работы с учетом влияния скорости подвигания очистного забоя в течение времени отработки выемочного участка.

Способ гидравлической обработки угольного пласта // 2566883

Предложенное изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для дегазации угольных пластов. Техническим результатом изобретения является обеспечение создания равномерной сети трещин для повышения эффективности газоотдачи пласта. Предложен способ гидравлической обработки угольного пласта, включающий периодически повторяющиеся подачу жидкости через скважину в пласт с максимально быстрым увеличением давления на устье скважины, гидроимпульсное воздействие жидкости на пласт с поддержанием давления в течение времени, необходимого для формирования заданных размеров и конфигурации трещин пласта, и сброс устьевого давления жидкости с максимально быстрым снижением до атмосферного с последующим истечением жидкости из скважины. При этом дополнительно пробуривают радиальные каналы и создают гидроударное импульсное воздействие в этих каналах, а затем изменяют движение потока жидкости. Причем гидроимпульсные воздействия производят одновременно во всех радиально пробуренных каналах или последовательно в каждом радиальном канале с последующим гидроразрывом пласта.

Способ предварительной дегазации свиты угольных пластов и выработанного пространства // 2571464

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к подземной угледобыче, и предназначено для предварительной дегазации зоны повышенного горного давления со стороны погашенной лавы при отработке свиты пластов с прочной и слабопроницаемой кровлей/почвой и выработанного пространства. Техническим результатом является увеличение производительности лавы за счет эффективной подземной дегазации и разгрузки свиты отрабатываемых пластов и повышение безопасности горных работ. Предложен способ предварительной дегазации свиты угольных пластов и выработанного пространства, в котором из передовой подземной выработки бурят скважины, подают через них обсадную перфорированную трубу, через которую осуществляют гидрорасщепление. При этом предварительно производят надработку/подработку угольного пласта для разгрузки и создания порово-трещинного объема массива прочных и слабопроницаемых пород. Наклонные скважины с горизонтальным окончанием бурят во вмещающие угольный пласт породы и далее в выработанное пространство с обеспечением буровых дегазирующих заходок на пласт шпурами меньшего диаметра. Через перфорированную трубу при отступающем в направлении от лавы к устью скважин порядке образуют продольные трещины и разгружающие массив от горизонтальной тектонической составляющей горного давления поперечные трещины, подают флюид с поверхностно-активным веществом для расщепления пород почвы и кровли и устанавливают пропантовую заглушку, тем самым предотвращают преждевременное метаноудаление, впоследствии заглушку размывают водой. При этом сначала через нагнетательные скважины оттесняют метан к добычным скважинам, по завершении цикла метан оттесняют через добычные скважины к нагнетательным. Для получения объективной информации о разгрузке массива и безопасности проводят контрольно-мониторинговые мероприятия. 3 ил.

Сброс давления пневматического взрыва высокого давления и способ усиления передачи // 2588095

Изобретение относится к горному делу и может быть применено для дегазации угольных пластов. Способ включает сооружение взрывной скважины в угольном слое и выполнение операции резки слоя угля струей воды под давлением во взрывной скважине с интервалом, так, что ведущая канавка слоя образуется в угольном массиве вокруг взрывного пробуренного отверстия; подачу взрывной стальной трубы с закрытой пробкой верхней частью во взрывную скважину, образование множества воздушных выпусков на передней части взрывной стальной трубы и герметизация участка внутри проема отверстия скважины на 8-10 м, так, чтобы образовать цементную пробку; и соединение взрывной стальной трубы со станцией высокого давления воздуха через трубопровод на обнаженном конце стальной взрывной трубы и открывание клапана, устроенного на трубопроводе для инжектирования газа под высоким давлением. Газ под высоким давлением выбрасывается струей взрывной стальной трубой из воздушных выпусков. На основе образования трещин и разрывов, образованных в разрывах и прорезанных канавках первоначального угольного массива, газ под высоким давлением мгновенно воздействует взрывным эффектом, так что трещины и разрывы могут непрерывно расширяться, и может быть образовано множество новых разрывов. Технический результат заключается в повышении эффективности дегазации пласта. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ прогноза метанового баланса очистной выработки // 2600000

Изобретение относится к горному делу. Предложен способ прогноза метанового баланса очистной выработки, включающий определение метаноносности угольного пласта, измерение интенсивности метановыделения в призабойное пространство лавы из отрабатываемого пласта и выработанного пространства. При этом полосе захода комбайна дополнительно устанавливают метаноносность угольного массива, интенсивность выделения метана измеряют после посадки основной кровли последовательно до работы комбайна по разрушению угля и при его разрушении, при этом метановый баланс очистной выработки устанавливают по интенсивности метановыделения из выработанного пространства до разрушения угля комбайном и из отрабатываемого пласта во время его разрушения комбайном. Внедрение способа позволит установить метановый баланс очистной выработки при работе комбайна по разрушению угля, когда интенсивность метановыделения наиболее высокая и является отправной величиной по выбору способов и параметров предварительной дегазации отрабатываемого угольного пласта и производительности очистного комбайна по метановому фактору.

Саморегенеративное интегрированное устройство для синергетического окисления газа низкой концентрации и вентиляционного газа в угольной шахте // 2613378

Изобретение относится к области энергосбережения в технологии безопасности в угольных шахтах. Техническим результатом является обеспечение высокой эффективности энергосбережения и сокращения выбросов газовых смесей в атмосферу. Предложено саморегенеративное комплексное устройство для синергетического окисления низкоконцентрированного газа и вентиляционного газа в угольной шахте. Комплексное устройство содержит металлическую оболочку (5) и окислительный слой (13) из керамики в виде сот, который расположен внутри металлической оболочки (5) и разделен на регенеративную секцию (40) и секцию (41) окисления посредством теплообменной камеры (14). Первая полость между регенеративной секцией (40) и внутренней стенкой металлической оболочки (5) разделена на первую впускную камеру (6) и выпускную камеру (8) посредством впускной разделительной перегородки (7), вторая полость между секцией (41) окисления и внутренней стенкой металлической оболочки (5) разделена на вторую впускную камеру (22) и смесительную камеру (20) разделительной перегородкой (21) для усреднения газа, и множество газораспылительных форсунок (28), расположенных на разделительной перегородке (21) для усреднения газа. Внутренний теплообменник (35) расположен внутри камеры (14) теплообмена, а впуск (16) теплообменника и выпуск (15) теплообменника внутреннего теплообменника (35) соединены соответственно с барабаном (18) котла. Первая впускная камера (6) соединена с впуском (1) вентиляционного газа через регулирующий клапан (38) пропорционального действия, вторая впускная камера (22) соединена с впуском (31) для извлечения низкоконцентрированного газа через смеситель (33) пропорционального действия, и регулирующий клапан (38) пропорционального действия соединен со смесителем (33) пропорционального действия посредством соединительного трубопровода (36). Два конца трубы (9) предварительного нагрева впускаемого газа на окислительном слое (13) из керамики в виде сот соответственно сообщаются с первой впускной камерой (6) и смесительной камерой (20). 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ улучшенного извлечения горючего газа путем подземного двухфазного газожидкостного переменного, основанного на фазах, разрыва угольного массива в угольной шахте // 2616635

Изобретение относится к способу улучшения извлечения газа путем подземного двухфазного газожидкостного переменного, основанного на фазах, разрыва угольного массива в угольной шахте. В угольном пласте или проницаемом слое сооружают разрываемый ствол скважины и водонаправляющий ствол и уплотняют оба ствола так, чтобы выдерживать высокое давление. Присоединяют оборудование разрыва и нагнетают воду под давлением не более 3 МПа в разрываемый ствол 1 скважины, причем водяной насос отключают после 10 минут гидравлического разрыва разрываемого ствола скважины, останавливая таким образом гидравлический разрыв. Включают компрессор сжатого воздуха для газофазного разрыва разрываемого ствола скважины и, когда давление достигает 3 МПа, отключают компрессор сжатого воздуха, останавливая таким образом газофазный разрыв. Эти операции повторяют многократно, при этом, когда вода вытекает из водонаправляющего ствола скважины, расположенного на расстоянии от боковой стенки разрываемого ствола скважины, гидравлический разрыв останавливают, но продолжают газофазный разрыв. Когда вода перестает вытекать из водонаправляющего ствола или когда из водонаправляющего ствола прорывается газ, газофазный разрыв останавливают. Затем с разрываемым стволом скважины и с водонаправляющим стволом соединяют сеть трубопровода отвода газа для извлечения горючего газа. Технический результат заключается в повышении эффективности способа извлечения горючего газа. 1 ил.