13.02.2018
218.016.20c6

Способ герметизации дегазационных скважин

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при дегазации углепородного массива скважинами, пробуренными из горных выработок. Техническим результатом является снижение подсосов воздуха из горной выработки в рабочую часть дегазационной скважины через углепородный массив. В частности, предложен способ герметизации дегазационных скважин, включающий выполнение ориентированного гидроразрыва горных пород, создание в окружающем массиве воздухонепроницаемых экранов, создание слоя горных пород, препятствующего фильтрации воздуха в рабочую часть дегазационной скважины. При этом слой горных пород, препятствующий фильтрации воздуха в рабочую часть дегазационной скважины, создают между двумя параллельно расположенными воздухонепроницаемыми экранами за счет пропитывания горных пород жидкостью с пластовым давлением выше давления воздуха в горной выработке. 9 з.п. ф-лы, 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Предлагаемое изобретение относится к горному делу и может быть использовано при дегазации углепородного массива скважинами, пробуренными из горных выработок. Одним из элементов дегазации является герметизация скважин и предотвращение подсосов воздуха в интервал притока метана из горных выработок. Подсосы воздуха снижают эффективность дегазации, повышают содержание воздуха в извлекаемой газовой смеси, что затрудняет использование метана угольных пластов в народном хозяйстве. Для снижения подсосов воздуха применяют различные способы герметизации дегазационных скважин.

Известен способ герметизации дегазационных скважин по авторскому свидетельству СССР № 739246 (МПК E 21 F 7/00, опубл. 1980), заключающийся в том, что в скважине на границе обсадки устанавливают герметизатор, а кольцевое пространство между стенкой скважины и обсадной трубой заполняют цементным раствором с полимерными добавками и наносят на слой цемента газонепроницаемый слой из эластичного материала, например, используют латекс бутил-каучук. Данный способ обеспечивает надежную герметизацию стенок скважины на участке обсадки и кольцевого пространства между обсадной трубой и стенкой скважины.

Недостатком известного способа является возможность подсосов воздуха в рабочую часть скважины через трещины в массиве в обход обсаженного участка скважины. В зависимости от трещиноватости пород доля этих подсосов может составлять 36-60%.

Известен способ герметизации дегазационных скважин по патенту РФ № 2108464 (МПК 6 E 21 F 7/00, опубл. 10.04.1998), включающий обсадку участка скважины и установку герметизатора, отличающийся тем, что перед обсадкой на участке скважины между устьем и местом установки герметизатора производят поинтервальный ориентированный гидроразрыв, а полученные трещины заполняют твердеющим составом, например, водными растворами гелеобразующих составов, и создают в окружающем массиве воздухонепроницаемые экраны, после чего производят обсадку скважины и устанавливают герметизатор. Таким образом, в породах на участке между герметизатором и стенкой выработки создают ряд воздухонепроницаемых экранов, препятствующих поступлению воздуха из горной выработки в рабочую часть скважины по трещинам в горном массиве. Использование способа в объеме приведенных признаков позволяет снизить подсосы воздуха и повысить содержание метана в отсасываемой из горного массива смеси, а также уменьшить длину участка герметизации скважины с 7-10 и 1,5-2 м.

Недостатками известного способа по патенту РФ № 2108464 является возможность частичного нарушения сплошности воздухонепроницаемого экрана после отвердевания состава, например под действием техногенных или природных деформационных процессов в окружающем массиве, что приводит к нарушению герметизации дегазационной скважины.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ герметизации дегазационных скважин по патенту РФ № 2507378 (МПК 6 E 21 F 7/00, опубл. 20.07.2014), включающий выполнение ориентированного гидроразрыва горных пород, создание воздухонепроницаемого экрана и создание в горных породах между воздухонепроницаемым экраном и горной выработкой запирающего слоя с градиентом порового давления, препятствующим фильтрации воздуха в рабочую часть дегазационной скважины.

Недостатком известного способа по патенту РФ № 2507378 является возможность нарушения сплошности запирающего слоя из-за неоднородности градиента давления, которая возникает, например, под действием трещин и неоднородности фильтрационных свойств горных пород, расположенных между воздухонепроницаемым экраном и горной выработкой. Нарушение сплошности запирающего слоя может приводить к потере им свойства препятствовать фильтрации воздуха в рабочую часть дегазационной скважины, что ведет к нарушению герметизации дегазационной скважины.

Техническая задача, решаемая в предлагаемом изобретении, заключается в снижении подсосов воздуха из горной выработки в рабочую часть дегазационной скважины через углепородный массив.

Поставленная задача решается тем, что в отличие от прототипа слой горных пород, препятствующий фильтрации воздуха в рабочую часть дегазационной скважины, создают между двумя параллельно расположенными воздухонепроницаемыми экранами за счет пропитывания горных пород жидкостью с пластовым давлением выше давления воздуха в горной выработке.

Такая совокупность существенных признаков позволяет снизить подсосы воздуха через углепородный массив из горной выработки в рабочую часть дегазационной скважины за счет создания в горных породах между двумя параллельно расположенными воздухонепроницаемыми экранами слоя горных пород, пропитанных жидкостью с пластовым давлением выше давления воздуха. При этом воздухонепроницаемые экраны препятствуют оттоку жидкости в окружающий массив, что в слое горных пород между экранами способствует равномерному повышению пластового давления выше давления воздуха в горной выработке. При этом исключается нарушение сплошности слоя под действием трещин и неоднородности фильтрационных свойств горных пород, что повышает надежность герметизации дегазационной скважины за счет снижения подсосов воздуха через углепородный массив из горной выработки в рабочую часть дегазационной скважины.

Пропитывание горных пород жидкостью могут проводить через дренажные каналы, например через трещины гидроразрыва, в том числе заполненные раскрепляющим материалом (проппантом), которые создают в окружающем массиве между противофильтрационными экранами, что снижает влияние вязкости жидкости и размеров противофильтрационных экранов на равномерность повышения пластового давления и способствует созданию слоя горных пород, препятствующего фильтрации воздуха, между воздухонепроницаемыми экранами большого размера.

Горные породы могут пропитывать водой, что снижает стоимость создания слоя горных пород, препятствующего фильтрации воздуха в рабочую часть дегазационной скважины.

Горные породы могут пропитывать жидкостью с температурой кипения выше температуры окружающего массива, что исключает нарушение сплошности слоя горных пород, препятствующего фильтрации воздуха в рабочую часть дегазационной скважины, из-за перехода жидкости в парообразное состояние и фильтрации пара в окружающий массив, дегазационную скважину и горную выработку.

Горные породы могут пропитывать жидкостью с пластовым давлением выше минимального сжимающего напряжения горных пород, что способствует пропитыванию жидкостью горных пород с высокой неоднородностью фильтрационных свойств.

Горные породы могут пропитывать последовательно несколькими жидкостями, которые реагируют между собой и образуют продукт реакции, снижающий фильтрационные свойства горных пород, что дополнительно препятствует фильтрации воздуха в рабочую часть дегазационной скважины.

Слой горных пород, препятствующий фильтрации воздуха в рабочую часть дегазационной скважины, могут создавать между противофильтрационными экранами, расстояние между которыми меньше их максимального размера, что снижает объем горных пород, пропитываемых жидкостью, и стоимость герметизации дегазационной скважины.

Противофильтрационные экраны и дренажные каналы между ними могут создавать из вспомогательных скважин, пробуренных параллельно дегазационной скважине, что позволяет восстанавливать герметизацию действующих дегазационных скважин без их остановки.

Использование способа в объеме приведенных признаков позволит снизить подсосы воздуха через углепородный массив из горной выработки в рабочую часть дегазационных скважин, повысить содержание углеводородных газов в продукции дегазационных скважин, восстанавливать герметизацию действующих дегазационных скважин без их остановки и вмешательства в существующую технологию строительства и обустройства дегазационных скважин.

Предлагаемый способ герметизации дегазационных скважин поясняется фиг.1, где представлена схема дегазации массива газоносных горных пород с герметизацией дегазационной скважины по данному способу. Для дегазации углепородного массива 1 из горной выработки 2 бурят дегазационную скважину 3 и обустраивают ее. При этом устьевой участок дегазационной скважины на глубину не менее 10 м обсаживают трубой 4, заполняют пространство между трубой и стенкой скважины твердеющим составом, герметизируют устье обсадной трубы, через водоотделитель подсоединяют дегазационную скважину к шахтной системе дегазации и запускают в работу. При неудовлетворительном качестве герметизации дегазационной скважины и обнаружении подсосов воздуха из горной выработки в рабочую часть дегазационной скважины через углепородный массив параллельно дегазационной скважине на расстоянии 0,5 – 1 м от нее обурят вспомогательные скважины 5, 6 диаметром 48 – 76 мм. Скважину 4 бурят глубиной 4 - 8 м. Скважину 6 бурят глубиной на 0,3 – 0,5 м больше глубины скважины 5. Призабойную зону скважины 5 на расстоянии не более 0,2 м от забоя герметизируют пакером. В полученный изолированный интервал скважины 5 подают насосом рабочую жидкость гидроразрыва, например воду, и проводят направленный гидроразрыв с получением трещины, ориентированной поперек скважины. При этом применяют известные способы направленного гидроразрыва, например, нарезают в горной породе по окружности скважины кольцевую щель. Объем V0 закачки рабочей жидкости для получения трещины радиуса R рассчитывают по формуле , где E — модуль Юнга, ν - коэффициент Пуассона — вязкость разрушения горной породы. Значение R выбирают равным 5 – 10 м. Полученную трещину заполняют составом, например твердеющим полимерным составом на полиуретановой или акрилатной основе, и создают противофильтрационный экран 7.

Из скважины 5 извлекают оборудования гидроразрыва, продолжают бурение скважины 5 и увеличивают ее глубину на 0,8-1 м. Во вновь полученной призабойной зоне скважины 5 повторяют работы по установке противофильтрационного экрана и создают второй противофильтрационный экран 8. Призабойный интервал скважины 5 с противофильтрационными экранами герметизируют пакером и заполняют твердеющим полимерным составом. После отвердевания состава пакер извлекают из скважины 5.

Призабойную зону скважины 6 на расстоянии не более 0,2 м от забоя герметизируют пакером. В полученный изолированный интервал скважины 6 насосом нагнетают жидкость 9 с температурой кипения выше температуры окружающего массива, например воду, пропитывают слой горных пород 10 между противофильтрационными экранами 7 и 8 нагнетаемой жидкостью с пластовым давлением выше давления воздуха в горной выработке. Пропитывание горных пород жидкостью может быть проведено через дренажные каналы, например через трещину гидроразрыва 11, которую создают тем же способом, что и трещины противофильтрационных экранов 7 и 8. Для повышения приемистости дренажной трещины она может быть заполнена раскрепляющим материалом (проппантом), например алюмосиликатными полыми микросферами (ценосферами). Для более равномерного пропитывания слоя горных пород нагнетаемой жидкостью дренажных трещин (каналов) может быть несколько, а нагнетание жидкости может быть выполнено под давлением выше минимального сжимающего напряжения горных пород. Для пропитывания горных пород используют жидкость с температурой кипения выше температуры окружающего массива, что исключает перехода жидкости в парообразное состояние и фильтрацию пара в окружающий массив, дегазационную скважину и горную выработку.

Горные породы могут пропитывать последовательно несколькими жидкостями, которые реагируют между собой и образуют продукт реакции, снижающий фильтрационные свойства горных пород, что дополнительно препятствует фильтрации воздуха в рабочую часть дегазационной скважины. Такими жидкостями, например, могут быть гидравлическое масло с 3-5% добавкой диэтиламина и органическая жидкость, содержащая изоцианаты. В результате химической реакции диэтиламина с изоцианатом происходит загущение гидравлического масла (повышение вязкости), что способствует снижению скорости фильтрации воздуха из горной выработки 2 в зону отбора метана 12 и рабочую часть дегазационной скважины 3 через горные породы, пропитанные такими составом.

Комбинация таких операций, как проведение ориентированного гидроразрыва горных пород, создание противофильтрационных экранов, нагнетание в горные породы жидкости и создание между воздухонепроницаемыми экранами слоя горных пород с пластовым давлением выше давления воздуха в горной выработке, препятствует фильтрации воздуха из горной выработки в рабочую часть дегазационной скважины через горные породы, снижает подсосы воздуха в дегазационную скважину, обеспечивают повышение содержания метана в продукции дегазационных скважин и рентабельность использования метана угольных пластов в народном хозяйстве.


Способ герметизации дегазационных скважин
Способ герметизации дегазационных скважин
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 10.
20.02.2014
№216.012.a2bf

Способ герметизации дегазационных скважин

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для дегазации газоносных горных пород при подземной добыче полезных ископаемых, преимущественно угля. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и долговечности герметизации дегазационных скважин. В способе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507378
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.07.2014
№216.012.de3b

Способ направленного гидроразрыва массива горных пород

Изобретение относится к геотехнологическим способам добычи полезных ископаемых и может быть применено для разрушения, осушения, дегазации горных пород, извлечения или закачки пластовых флюидов, разгрузки горных пород от сжимающих напряжений, создания противофильтрационных экранов. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522677
Дата охранного документа: 20.07.2014
10.08.2014
№216.012.e622

Привод вибровозбудителя газовых скважин

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для повышения отдачи сырья углеводородной залежи на различных стадиях ее эксплуатации путем непосредственного воздействия на залежь упругими механическими колебаниями заданной интенсивности и частоты. Обеспечивает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524707
Дата охранного документа: 10.08.2014
25.08.2017
№217.015.b134

Способ контроля напряжённо-деформированного состояния массива горных пород

Изобретение относится к горному делу, предназначено для осуществления контроля напряженно-деформированного состояния (НДС) массива горных пород, в том числе имеющего блочную структуру, и может быть использовано для оценки и прогноза устойчивости горных выработок при производстве добычных работ....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613229
Дата охранного документа: 15.03.2017
13.02.2018
№218.016.2073

Полимерный состав для изоляции и укрепления горных пород

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при изоляции горных выработок от притоков воды и газа и инъекционном химическом укреплении горных пород и грунтов. Полимерный состав содержит раздельно нагнетаемые в породный массив в объемном соотношении 1:1 преполимер с короткими...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641553
Дата охранного документа: 18.01.2018
29.05.2018
№218.016.56da

Способ прессиометрических испытаний горных пород

Изобретение относится к способу исследования скважин и может быть использовано для определения физико-механических свойств горных пород в их естественном залегании. Технический результат заключаются в повышении информативности и достоверности прессиометрических исследований необсаженных скважин...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002655007
Дата охранного документа: 23.05.2018
02.10.2019
№219.017.cd4c

Компрессионно-вакуумная ударная машина двойного действия

Изобретение относится к горному делу и строительству - к машинам ударного действия, применяется при отбойке монолитов, для разрушения устаревших фундаментов при реконструкции зданий и забивке свай, а также в сейсморазведке как источник возбуждения сейсмических волн на малых глубинах. Машина...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002701006
Дата охранного документа: 24.09.2019
04.10.2019
№219.017.d1fd

Устройство для забивания стержневого элемента в грунт

Изобретение относится к горной и строительной технике, предназначено для погружения в грунт трубы-кожуха, шпунта и других металлопрокатных изделий при нанесении удара по их заднему торцу. Устройство для забивания стержневого элемента в грунт содержит ударный узел, установленный в отверстии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002701903
Дата охранного документа: 02.10.2019
10.10.2019
№219.017.d3df

Безвзрывной способ отделения крупноразмерных гранитных блоков от массива

Изобретение относится к горному делу – к безвзрывным способам отделения блоков от массива высокопрочных пород природного камня и предназначено для отделения крупноразмерных гранитных блоков от массива. Безвзрывной способ отделения крупноразмерных гранитных блоков от массива включает бурение в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002702483
Дата охранного документа: 08.10.2019
17.10.2019
№219.017.d6de

Способ гидравлического разрыва угольного пласта

Изобретение относится к горному делу и может быть применено для интенсификации дегазации угольного пласта методом гидравлического разрыва. Способ включает бурение в пласте скважины, нарезание инициирующей щели на её боковой поверхности, герметизацию интервала разрыва скважины, нагнетание в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002703021
Дата охранного документа: 15.10.2019
Показаны записи 1-7 из 7.
20.02.2014
№216.012.a2bf

Способ герметизации дегазационных скважин

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для дегазации газоносных горных пород при подземной добыче полезных ископаемых, преимущественно угля. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и долговечности герметизации дегазационных скважин. В способе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507378
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.07.2014
№216.012.de3b

Способ направленного гидроразрыва массива горных пород

Изобретение относится к геотехнологическим способам добычи полезных ископаемых и может быть применено для разрушения, осушения, дегазации горных пород, извлечения или закачки пластовых флюидов, разгрузки горных пород от сжимающих напряжений, создания противофильтрационных экранов. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522677
Дата охранного документа: 20.07.2014
10.08.2014
№216.012.e622

Привод вибровозбудителя газовых скважин

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для повышения отдачи сырья углеводородной залежи на различных стадиях ее эксплуатации путем непосредственного воздействия на залежь упругими механическими колебаниями заданной интенсивности и частоты. Обеспечивает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524707
Дата охранного документа: 10.08.2014
25.08.2017
№217.015.b134

Способ контроля напряжённо-деформированного состояния массива горных пород

Изобретение относится к горному делу, предназначено для осуществления контроля напряженно-деформированного состояния (НДС) массива горных пород, в том числе имеющего блочную структуру, и может быть использовано для оценки и прогноза устойчивости горных выработок при производстве добычных работ....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613229
Дата охранного документа: 15.03.2017
13.02.2018
№218.016.2073

Полимерный состав для изоляции и укрепления горных пород

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при изоляции горных выработок от притоков воды и газа и инъекционном химическом укреплении горных пород и грунтов. Полимерный состав содержит раздельно нагнетаемые в породный массив в объемном соотношении 1:1 преполимер с короткими...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641553
Дата охранного документа: 18.01.2018
29.05.2018
№218.016.56da

Способ прессиометрических испытаний горных пород

Изобретение относится к способу исследования скважин и может быть использовано для определения физико-механических свойств горных пород в их естественном залегании. Технический результат заключаются в повышении информативности и достоверности прессиометрических исследований необсаженных скважин...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002655007
Дата охранного документа: 23.05.2018
17.10.2019
№219.017.d6de

Способ гидравлического разрыва угольного пласта

Изобретение относится к горному делу и может быть применено для интенсификации дегазации угольного пласта методом гидравлического разрыва. Способ включает бурение в пласте скважины, нарезание инициирующей щели на её боковой поверхности, герметизацию интервала разрыва скважины, нагнетание в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002703021
Дата охранного документа: 15.10.2019

Похожие РИД в системе