CC BY
35
— Коротко об авторок ------------------------------------------------------------------------
Ушаков В.К. - профессор, доктор технических наук, Московский государственный горный университет. Филин А.Э. - доцент, кандидат технических наук, Московский государственный горный университет. Черненко А.Ю. - аспирант, Московский государственный горный университет.
Скатов В.В. - ОАО «Воркутауголь».
Эннс А.А. - ПечерНИИпроект.
Еремин Н.С., Тупицын В.М. - шахта «Воркутинская».
--------------------------------------- © О. В. Тайлаков, А. И. Смыслов,
Е.А. Уткаев, 2004
УДК 622.278
О.В. Тайлаков, А.И. Смыслов, Е.А. Уткаев
ОЦЕНКА ФИЛЬТРАЦИОННЫХ СВОЙСТВ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ НА ОСНОВЕ ГИДРОИСПЫТАНИЙ
Семинар № 5
Достоверная оценка фильтрационных свойств угольных пластов имеет существенное значение для совершенствования систем дегазации угольных пластов при добыче угля, а также для промышленного извлечения метана угольных пластов. При этом развитие современной измерительной техники и появление быстродействующих регистрирующих систем позволяет перейти от методов определения проницаемости угольных пластов [1], основанных на пассивном воздействии на систему «угольный пласт - метан» и регистрации ее отклика, к методам оценки последствий активного воздействия на угольный пласт при проведении гидроиспытаний.
В таблице дана классификация известных методов оценки фильтрационных свойств угольных пластов на основе [1, 2]. Сопоставительный анализ показывает, что время проведения тестов традиционными методами составляет 2,6x105 - 1,73x107 сек., а при гидроиспытаниях - 1,7x105 - 3,4x10 5 сек.
В Институте угля и углехимии СО РАН освоена методика [2] проведения наливного и инжекционного тестов на основе современного информационно-аналитического компле-кса,
включающего электронные манометры Ка81ег, 1п-8йи и программное обеспечение Ееке1е (США).
Наливной тест заключается в заполнении скважины водой, гидростатический уровень которой не превышает устья скважины, и регистрации скорости восстановления этого уровня при фильтрации воды через систему естественных пор и трещин в массиве горных пород (рис.1).
Фильтрационные свойства угольных пластов характеризуются проницаемостью, для определения которой используют набор типовых эмпирических зависимостей восстановления гидростатического уровня воды, приведенного к безразмерному виду во времени [2]. Для определения проницаемости выбирается типовая зависимость, соответствующая графику восстановления гидростатического уровня воды в скважине во времени, который получают при проведении наливного теста (рис. 2), а затем рассчитываются емкостной коэффициент скважины:
с = “IV,
РяЬ
и водопроницаемость
tD ^
,C„)т 603,5■ C-ц,
(At)m h
Здесь Vu - площадь скважины; pwb - усредненная плотность жидкости в скважине;
— I - безразмерное время; (At)m - время вос-
CD )„
становления гидростатического уровня воды; fxW - вязкость воды; h - мощность угольного пласта, м.
Для выбора типовой зависимости восстановления гидростатического уровня воды и автоматизации вычислений разработана компьютерная программа на языке Visual Basic for Applications. Программа содержит три основные процедуры Start, Fitgraph и Calculation.
В первой процедуре Start выбирается количество точек, соответствующих восстановле-нию гидростатического уровня воды в скважине, исключается период долива воды до устья скважины и период, следующий после стабилизации уровня воды в скважине. При этом гидростатическое давление приводится к безразмерному виду:
P - P
max i
P - P ’
max min
где Pmax - максимальное давление; Pmin - минимальное давление; Pi - текущее давление.
Рис. 1. Схема проведения наливного теста: 1 - электрон-но-регистрирующее устройство; 2 - уровень долива воды; 3 - скважина; 4 - гидростатический уровень воды; 5 - датчик; 6 - угольный пласт; 7 - пакер
Во второй процедуре Fitgraph с использованием метода наименьших квадратов на основе полученных данных подбирается кривая восстановления гидростатического давления. Аналогичная операция проводится для всех типовых зависимостей. Затем выбирается зависимость, наиболее точно совпадающая с графиком восстановления гидростатического уровня воды, полученным при проведении наливного теста.
В третьей процедуре Calculation рассчитываются проницаемость, скин-фактор, емкостной коэффициент скважины и безразмерный емкостной коэффициент.
При проведении инжекционного теста в
Рис.2. Изменение уровня воды при проведении наливного теста: А-Б - долив воды в скважину; Б-В - восстановление равновесного уровня воды в скважине
угольный пласт с постоянным расходом нагнетается жидкость и затем, после прекращения ее подачи, регистрируется падение давления в скважине. При этом необходимый расход жидкости qinj для прокачки пласта определяется по формуле [2]: q = kwhPZf
n 70,65 ц Bw ln(2,2458tDe2s) ’
где kW - проницаемость; h - суммарная мощность пласта; nSurf - максимальное давление, max
подаваемое на устье скважины; ц - вязкость воды; BW - фактор сжимаемости; tD - безразмерное время инжекции.
Продолжительность нагнетания жидкости tinj рассчитывается по формуле:
844 -103 ■ Ce01s
=
k„,h,
где С - емкостной коэффициент.
На рис. 3 приведено изменение давления воды, полученное в скважине при проведении инжекционного теста в условиях Кузнецкого
Рис. 3. Изменение давления в скважине при нагнетании воды: I - подача воды; II - стабилизация давления
угольного бассейна.
Сравнительный анализ полученных оценок фильтрационных свойств угольных пластов Кузнецкого угольного бассейна пластов на основе гидроиспытаний показал их близость аналогичным свойствам угольных пластов бассейна Black Warrior (США).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кузнецов С.В. Природная проницаемость угольных пластов и методы ее определения. - М.: «Наука», 1978. - 124 с.
2. Coalbed Methane Reservoir Engineering: Published by Gas Research Institute Chicago, Illinois, U.S.A., 1996. - 520 pp
Коротко об авторок
Тайлаков O.B., Смыслов А.И., Уткаев E.A.- Институт угля и углехимии СО РАН, г. Кемерово.
