Способ добычи углеводородного газа из многопластовых метаноугольных месторождений

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам добычи метана из метаноугольных месторождений, и может быть использовано для разработки многопластовых метаноугольных месторождений с неоднородными по площади и по разрезу геолого-физическими свойствами угольных пластов.

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ промышленной добычи метана из метаноугольного месторождения, описанный в патенте RU №2292449, опубл. 27.01.2007. Указанный источник информации принят за прототип. Способ предусматривает разделение угольных пластов на группы, при этом разработку начинают с первоочередного объекта, который разрабатывается сеткой скважин, после чего переходят к разработке последующих объектов, а разработку последующего объекта начинают после достижения его разгрузки на 5-10% от начального горного давления.

Использование описанного метода сопряжено с рядом недостатков:

- последовательная эксплуатация нескольких групп угольных пластов растягивает накопленную добычу газа по времени, что снижает экономическую эффективность;

- определение разгрузки на 5-10% от начального горного давления технически затруднено;

- угольные пласты предусматриваются к разбуриванию по площадной схеме, однако в условиях сложного рельефа равномерные схемы расположения скважин мало пригодны для реализации, например, в условиях центральной части Кузнецкого угольного бассейна.

Задача предложенного способа заключается в эффективной разработке многопластовых метаноугольных месторождений, а также достижении максимального коэффициента извлечения метана из угольных пластов (величина конечной газоотдачи угольных пластов), эффективной добыче метана из метаноугольных месторождений при минимизации материальных затрат.

Техническим результатом является возможность одновременной эксплуатации метаноугольных пластов месторождения.

Способ добычи углеводородного газа из многопластовых метаноугольных месторождений включает определение положения подошвы зоны газового выветривания, выделение пластов ниже зоны газового выветривания и их разделение на группы. При этом к первой группе относят пласты, имеющие мощность более 1 м и проницаемость более 0,986⋅10^-15 м² (1 мили Дарси), ко второй группе пласты мощностью более 3 м с проницаемостью менее 0,986⋅10^-15 м² (1 мили Дарси). Пласты первой группы вскрывают вертикальными скважинами, пласты второй группы вскрывают скважинами, пройденными вдоль пласта, а эксплуатацию пластов первой и второй групп ведут одновременно через скважины.

Способ осуществляется следующим образом. Метаноугольное месторождение разбуривают скважинами с поверхности по заранее определенной схеме разработки месторождения, с целью вовлечения максимального количества угольных пластов для добычи углеводородного газа (метана) и достижения требуемого коэффициента извлечения газа из разрабатываемых угольных пластов.

На заранее подготовленной площадке монтируется буровая установка с требуемой грузоподъемностью, а также монтируется необходимое буровое оборудование и инструмент. Первая скважина на площадке бурится вертикально. В процессе бурения, как правило, вскрываются намеченные к эксплуатации угольные пласты, в которых может проводиться отбор керна, газогидродинамические или другие исследования. После достижения проектной глубины в открытом стволе скважины проводятся геофизические исследования и определение горно-геологических условий залегания угольных пластов, после проведения исследований в скважину спускается обсадная колонна и проводится цементирование. Далее эксплуатационные объекты (газоносные угольные пласты с газоносностью более 10 м³/т угля) разделяются на две группы.

При этом к первой группе относят пласты, имеющие мощность более 1 м и проницаемость более 0,9869⋅10^-15 м² (1 мД), ко второй группе пласты мощностью более 3 м с проницаемостью менее 0,9869⋅10^-15 м² (1 мД),

В дальнейшем, в интервале залегания угольных пластов, отнесенных к первой группе и намеченных к эксплуатации, проводятся перфорационные работы, после перфорационных работ в интервале угольного пласта осуществляется процесс интенсификации угольного пласта.

Пласты первой группы вскрывают вертикальными скважинами, пласты второй группы вскрывают скважинами, пройденными вдоль угольного пласта, например, вблизи его подошвы.

При этом на угольные пласты, отнесенные ко второй группе, бурятся скважины с горизонтальным окончанием, с расположением горизонтального участка ствола скважины в угольном пласте, далее интервал горизонтального участка обсаживается фильтром, интенсификация притока не проводится.

После проведения интенсификации на намеченных к эксплуатации угольных пластах в скважину спускается глубинно-насосное оборудование. При помощи него осуществляется освоение скважины и вывод скважины на стабильный приток газа. Из скважины начинается откачка жидкости, в процессе откачки жидкости появляются первые признаки газовыделения - начало десорбции метана из угольного пласта, при освоении, как правило, депрессия на угольные пласты создается не более 0,1 МПа в сутки. В процессе освоения скважины динамический уровень жидкости, поступающей из угольных пластов, должен быть понижен ниже интервала залегания эксплуатируемых пластов, а давление эксплуатации выведено на величину не более 1 МПа для получения более высоких дебитов скважины по газу.

Одновременная эксплуатация скважин для добычи метана из угольных пластов позволяет вовлекать 15 и более угольных пластов, так как устьевое давление газа при эксплуатации скважин на метаноугольных месторождениях, как правило, не превышает 1 МПа, находясь в среднем в диапазоне 0,05-0,5 МПа и при близких значениях к нормальному пластовому давлению угольного пласта, коэффициент аномальности пластового давления варьируется в районе 1,0. Таким образом, при расположении эксплуатируемого угольного пласта, находящегося ниже зоны газового выветривания, как правило, подошва зоны газового выветривания расположена ниже 150 м, тем самым давление эксплуатации газа не позволит вызвать межпластовых перетоков пластового давления вышележащего угольного пласта, тем самым обеспечив одновременную эксплуатацию 15 и более угольных пластов.

Снижение газоностности угольных пластов при добыче метана как самостоятельного полезного ископаемого позволит уменьшить затраты на дегазацию при разработке угольного месторождения шахтным способом.

Объединение угольных пластов в 1-ю или 2-ю группу осуществляют на основе конкретных геолого-промысловых характеристик.

Способ иллюстрируется следующим примером.

На метаноугольном месторождении монтируется буровая установка и бурится вертикальная скважина до проектной глубины 800 м. В процессе бурения отбирается керновый материал в интервалах залегания угольных пластов. Проводятся гидродинамические исследования в угольных пластах. Определяется подошва зоны газового выветривания, определяется мощность пластов и их проницаемость.

Граница зоны газового выветривания определена на глубине 150 м. При этом ниже зоны газового выветривания скважиной пересечено 12 угольных пластов, которые приведены в таблице 1.

Далее в угольных пластах проводятся гидродинамические исследования для определения проницаемости угольных пластов и последующего отнесения к группе I или II.

В последующем на угольные пласты, отнесенные к I группе угольных пластов, бурятся наклонно направленные скважины, которые обсаживаются, обсадная колонна в интервале целевых угольных пластов перфорируется, в угольных пластах проводится интенсификация притока, после чего проводится освоение и последующая эксплуатация.

Одновременно или последовательно бурятся наклонно направленные скважины с горизонтальным окончанием в угольных пластах, отнесенных ко II группе, скважина обсаживается, в интервал угольного пласта спускается фильтр. Далее проводится освоение и эксплуатация скважины.

Скважины, построенные на I и II группах пластов, эксплуатируются одновременно.

Применение способа предполагается в горно-геологических условиях Кузнецкого и других угольных бассейнов Российской федерации, в интервалах залегания угольных пластов до 1300 м и более, с различными геолого-промысловыми характеристиками.