Способ дегазации угольного пласта

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 19) 1111 21 Г 7/00 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Институт горного дела АН(56) Авторское свидетельствой 911048, кл, Е 21 Е 5/02, 19Калиев С,Г, и др. Управлензовыделением на угольных шахтМ.:Недра, 1980, с. 116-147. азССР нбаев О.е га(54) СПОСОБ ДЕГАЗАЦИИ УГОЛ (57) ИзоЬретение относится делу и м,б. использовано д ции угольных пластов, Цель эффективности дегазации за жения Фильтрации жидкости На дегазируемый пласт (П) жину (С), Обсаживают С тру ЬНОГО ПЛАСТАк горному ля дегаза- повышение счет снив пласт, б скваб герурятами и бычной ть мидельное количествооды, заполнившее ч но и плас нен воо ним редеранстом о 1 Ф С э ичеств обычной Уф, - удельное кол едет ИзоЬретение относи промышленности, преим льной, и может быть и дегазации угольных плЦелью изобретения шение эффективности д снижения фильтрации жПри нагнетании в и воды водонасыщенность некоторого значения И заполняются в основно переходные поры, сост трационный объем, и ч ся к горной щественно угопользовано для стов.вляется повыгазации за сче дкости в пласт аст обычной угля достигаетпри котором макропоры и вляющие фильсть микропор:(1) метизируют затруЬное пространство. Внагнетают жидкость активированную магнитным полем. Предварительно определяют коэффициент магнитной активации для жидкости и оЬрабатываемого угля. Этот коэффициент представляет собой отношение величин удельного поглощения углем активированной и неактивированной жидкостей. Коэффициент определяют для нескольких вариантов напряженностей магнитного поля, Для обраЬотки пласта используется жид" кость, имеющая коэффициент активации меньше единицы. Величину магнитного поля для обработки жидкости выЬирают соответствующей коэффициенту активации меньше единицы. Эффект способа достигается за счет снижения степени Ьлокирования газа в порах пласта.1 ил. воды, заполнившее фильТрационный объем угля во.время ее нагнетания в пласт,мэ/т. кропор угля во время нетания в пласт, мэ/тТаким образом, непосредстве ле окончания нагнетания воды в фильтрационный оЬъем угля зало дой и выход вытесненного газа затруднен: происходит эффект Ь ровки газа. В процессе перерас ленияжидкости в пористом прос ве угля молекулы воды посрдиффузии перемещаются из фильтрационного оЬъема в микропоры, После окончания переноса жидкости в сорЬ- ционный оЬъем угля, длительность которого составляет 3-6 мес, в Фильтрационном оЬъеме угля остается жидкости в следующем количестве: Ф ф с 1Ос 1 удельное количество обычнойводы, перенесенной из фипьтрационного оЬъема и адсорбированной в микропорах, послеокончания нагнетания, м /т,Следовательно, максимум эффекта блокировки газа в порах угля приходится на период процесса переноса жидкости в сорбционный объем угля, эфФект блокировки газа может продолжать-,О ся и после окончания переноса жидкости в микропоры, Уровень эффекта блокировки газа зависит от количества воды, оставшейся в Фильтрационном оЬъеме угля Ыф Чем больше Ы тем 5 меньшее количество газа может пропустить часть Фильтрационного объема, свободная от жидкости.Учитывая, что продолжительность отсоса газа из угольного пласта после ЗО гидроразрыва оЬычно составляет 3- 12 мес, а продолжительность процесса переноса в сорбционный объем воды и Ьлокировки газа 3-6 мес, то низкий уровень газоотдачи характерен для большей части периода дегазации,При нагнетании в пласт воды с пониженной способностью к поглощению углем снижается степень Ьлокировки газа в порах пласта, Это позволяет уменьшить фильтрацию жидкости в пласт, в результате чего уменьшается влияние попутного увлажнения, снижаются длительность и уровень эффекта блокировки газа, повышается газоотдача и 45 эффективность дегазации пласта.Понижение способности жидкости к поглощению достигается путем ее магнитной оЬработки (активации).Как показали проведенные экспериментальные исследования, магнитная50 активация воды позволяет уменьшить или увеличить водопоглощение угля,изменяя при этом адсорЬционную спосоЬность жидкости. В случае уменьшения водопоглощения угля в результатеъ 5 магнитной активации воды влагонасыщенность угля Ы, равна1 м = 4 ф+ ся., (3)ф 1 1 ФсСравнивая уравнения (2) и (ч), можно сделать вывод о том, что Ы фс ( И, так как И ф (И ,. Это означает, что количество воды, оставшееся в фильтрационном объеме и являющееся препятствием для выхода вытесненного газа, из-за магнитной активации воды меньше, чем при гидрооЬработке обычной водой. Следовательно, благодаря применению магнитной активации воды уменьшаются уровень эффекта блокировки метана и продолжительность его действия, Для повышения эффективности гидроразрыва необходимо применять магнитную активацию рабочей жидкости в режиме, обеспечивающем снижение водопоглощения угля. Режим магнитной активации воды оценивается по величине коэффициента магнитной активации К, который определяется по Формуле(5) где- масса магнитоактивированной м воды, поглощенной 1 г угля,мг/г; М - масса обычной воды, поглощеннрй 1 г угля, мг/г,Если при данной напряженности маг" нитного поля коэффициент КА,1, то, где Ю - удельное количество магнитоИактивированной воды. заполнившее фильтрационный объемво время ее нагнетания впласт, мз/т;Ю - - удельное количество магнитосактивированной воды, заполнившее часть микропор угляво время ее нагнетания впласт, м/т.В результате магнитной активации воды влагонасыщенность угольного пласта после гидрооЬработки Ы меньше, чем влагонасыщенность пласта после гидрооЬработки оЬычной водой И т.е. Ч Ю соответственноУф, и И ( ы.Поскольку магнитоактивированная вода сохраняет свои свойства в течение примерно 1 ч, то после окончания нагнетания в пласт происходит процесс перераспределения обычной необработанной воды, В момент завершения переноса воды в микропоры в Фильтрационном объеме воды остается в количестве, равномследовательно, после магнитной активации воды произошло снижение водопоглощения угля, При осуществлении предлагаемого способа следует подбиратьэкспериментально напряженность маг 5нитного поля, при которой К1.На чертеже изображена схема осуществления способа.На схеме обозначены насос 1, емкость 2 для воды, нагнетательный трубопровод 3, противоположный став(труЬопровод) 4, скважина 5 гидрораэрыва, устройство 6 для магнитной активации воды, вентиль 7 и манометр 8. 15Способ осуществляется следующимобразом,На дегазируемый угольный пластбурят скважину, оЬсаживают ее устьетрубами и герметизируют затрубноепространство. Предварительно переднагнетанием жидкости в пласт в лабо"раторных условиях определяют коэффи"циенты магнитной активации жидкостипри различных уровнях напряженностимагнитного поля. Выбирают уровеньнапряженности магнитного поля и соответствующий режим магнитной активации, для которой наблюдается минимальная величина К . Причем выбирают .30мрежим, при котором К 1. В этом режиме проводят магнитную активациюжидкости и закачивают ее .в пласт.Жидкость нагнетают насосом 1 по труЬопроводу 4 в скважину 5 до осущест 35вления гидроразрыва пласта с темпом,превышающим естественную приемистостьпласта, После прекращения нагнетанияжидкость сливают из скважины, а скважину подключают к вакуумной линии и, 40осуществляют отвод выделяющегося метана из пласта. При нагнетании в пластжидкость пропускают через магнитноеполе устройства 6.П р и м е р. Из горной выработки 45на угольный пласт была пробурена,сква"жина гидроразрыва. Скважину обсадилитруЬами и загерметизировали ее устье;Предварительно, до осуществления гидроразрыва пласта, в лабораторных условиях определяли оптимальную напряженность магнитного поля, при которойпроизошло снижение водопоглощения угля и коэффициент магнитной активацииК (1. Весовым методом путем подборапостоянных магнитов и регулировкойнапряженности магнитного поля в аппаратах с электромагнитами определиликривую водопоглощения угля, из которой выбрали оптимальнь,е значения напряженности магнитного поля (когдаК (1),Для условий шахты оптимальныезначения напряженности магнитногополя, при которых К (1, составили200-230 кА/м и 270-300 кА/м. Поэтомув устройстве для магнитной активации воды при осуществлении предложенного способа на данной шахте использовались магниты марки 22 БА 220 и 15 БА,Устройство для магнитной активации воды с любыми магнитами иэ указанных марок было установлено в 5-10 м от устья гидроразрыеной скважины, Воду нагнетали насосом 1 по трубопроводу 4 в скважину 5 до осуществления гидроразрыва угольного пласта, После прекращения излива воды иэ скважины 5 произвели ее подключение к вакуумной линии для отсоса газа и приступили к извлечению метана из пласта. Формула изобретения Способ дегазации угольного пласта, включающий Ьурение скважин нагнетание через них жидкости в пласт с темпом, превышающим приемистость пласта до осуществления гидроразрыва, последующую откачку жидкости и каптаж газа, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности дегазации за счет снижения фильтрации жидкости в пласт, производят магнит" ную активацию жидкости перед нагнетанием ее в пласт, причем предварительно определяют коэффициент магнитной активации Кдля различных величин напряженности активирующего магнитного поля иэ соотношения=У/1 где 1 - масса магнитоактивированноймжидкости, поглощенной 1 гугля, мг/г;И, в , масса обычной неактивированной жидкости, поглощенной1 г угля, мг/г,а магнитную активацию жидкости производят в поле с напряженностью,при которой коэффициент магнитнойактивации жидкости меньше единицы. 51583636 61583636 Составитель И, федяковецкая Техред П,Олийнык орректор И. Ыарови едактор 0 нПроизводственно-издательский комбинат Патент , г. Ужг ул, Гагарина, 101 Заказ 22 ЙП Тираж 369 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С113035, Москва, Ж, Раущская наб д, 4/5