CC BY
40
величины давления на устье скважины до пластового давления с последующим плавным сбросом его до нуля.
У нефтяников известен способ гидрокислотного разрыва, при котором в качестве носителя твердого наполнителя используют карбонатный раствор, например, известково-меловый раствор, состоящий из мела, извести и воды, а в последующем нагнетают в закрепленные трещины соляную кислоту с ингибитором. Положительный эффект данного способа состоит в образовании трещин гидрорасчленения большой протяженности за счет, во-первых, более глубокой обработки массива путем замедления реакции кислоты ингибитором, во-вторых, использования в качестве песконо-сителя более вязкого карбонатного раствора, позволяющего доставить закрепитель вглубь трещины.
Предлагается использовать это известное техническое решение по новому назначению для угольных пластов, в результате которого в дополнение к эффектам, перечисленным выше, появляется новый положительный эффект -повышение эффективности извлечения метана за счет интенсификации газовыделения из угля
и обеспечения равномерности обработки.
Рассмотрим механизм получения нового эффекта: по окончании закачки проектного объема карбонатного раствора с твердым наполнителем делают выдержку, равную времени оседания наполнителя в трещине, и над последним в трещине образуется свободный канал, по которому вглубь трещины поступает соляная кислота с ингибитором. При этом в результате реакции ее с карбонатами образуется углекислый газ. Так как этот процесс осуществляется в небольших объемах трещин расчленения, то происходит нарастание газового давления в них до величины, обеспечивающей микроразрывы в структурных блоках угля. Это приводит к повышению равномерности обработки пласта и увеличению его га-зоотдачи. Второй важный момент, углекислый газ, обладая большей сорбционной способностью, замещает сорбированный в угле метан и тем самым интенсифицирует газо-выделение из угольного пласта. Все это в совокупности повышает эффективность извлечения метана из обработанных угольных пластов.
— Коротко об авторах -----------------------------
Ли К.Д. - кандидат технических наук, ЗАО "ИПКОН", Казахстан.
-А
----------------------------------------- © К.Н. Адилов, К.Д. Ли, 2004
УДК 622.831.322+622.278 К.Н. Адилов, К.Д. Ли
РАЗРАБОТКА СКВАЖИННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДОБЫЧИ УГЛЕВОДОРОДНЫХ РЕСУРСОВ ИЗ ЗАБАЛАНСОВЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ ЗАПАСОВ УГЛЯ
Семинар № 5
~П еспублика Казахстан располагает зна- месторождений каменного и бурого угля, объ-
Л- чительными топливно-энергети- единенных в 15 бассейнов и групп месторож-
ческими ресурсами. Здесь разведано около 400 дений, имеющих выгодное географическое по-
ложение по отношению к промышленным центрам Казахстана и Уральского региона Российской Федерации.
Общие геологические запасы углей в республике превышают 283 млрд т, балансовые запасы по состоянию на 01.01.01 г. составляют более 40 млрд. т, из них по категориям А+В+С1 - около 25 млрд т.
Большая часть подсчитанных запасов (63%) представлена каменными углями Карагандинского, Экибастузского, Тениз-Кор-жанкульского бассейнов, Куу-Чекинского, Берлинского и ряда других месторождений. Остальную часть (37 %) составляют бурые угли, сосредоточенные в Тургайском, Майкубен-ском бассейнах, Шубаркольском и других месторождениях.
В настоящее время освоены и эксплуатируются Карагандинский, Экибастузский и Майкубенский бассейны, Куу-Чекинское, Берлинское и Шубаркольское месторождения, а также несколько мелких угольных месторождений в разных областях Казахстана, на которых в незначительных объемах ведется добыча угля для местных нужд.
Намечаемый подъем реального сектора экономики в Казахстане потребует крупномасштабного увеличения производства электроэнергии и немаловажная роль в этом будет принадлежать энергии угля, поскольку ресурсы последнего на несколько порядков больше ресурсов нефти и природного газа. Отметим, что в настоящее время в недрах теряются огромные запасы полезных ископаемых по причине технологической или экономической нецелесообразности их разработки в сложных горно-геологических условиях. Только в Карагандинском бассейне общее количество забалансовых запасов угля составляет свыше 16 млрд т, из них на малоразведанных и неперспективных участках около 11 млрд т. Кроме того, бросовые запасы угля по ликвидируемым шахтам составляют 519 млн т. По существу бросовые запасы угля представляют собой газоугольные месторождения, так как запасы метана в них сопоставимы с запасами угля.
По данным института "Карагандагипро-шахт" на полях 10 погашенных шахт Промышленного участка по пластам К10, К12 в целиках под стволы, околоштрековых целиках и по площади очистных работ оставлено около 194 млн т угля (138 млн т по пласту К12, 56 млн т по пласту К10), из них 41 % составляют запасы угля
в целиках под стволы и списанные запасы, на площади очистных работ сосредоточено 32 % или 62,5 млн т угля.
На поле закрытой шахты им. 50-летия Октябрьской революции только в предохранительных целиках оставлено свыше 60 млн т угля, из них под горными выработками - около 9 млн т. По площади очистных работ по пластам К10 и К12 эксплуатационные потери составляют более 33 млн т угля. Кроме того, выработанные пространства закрытых шахт представляют собой техногенные газовые коллекторы (ТГК), содержащие значительные объемы метановоздушной смеси (МВС).
Ликвидационные работы по закрытию шахт связаны с возможностью возникновения негативных и опасных экологических последствий: выделение на поверхность из выработанных пространств шахтного метана и загази-рование жилых и промышленных объектов, различных сооружений. Кроме того, выбросы метана способствуют парниковому эффекту. Среди 30 парниковых газов метан занимает второе место после углекислого газа по степени опасности для окружающей среды. Вклад метана в прирост температуры составляет около 18 %, причем тепловой эффект его за 100 лет в 22 раза превышает аналогичное действие равного количества углекислого газа, несмотря на то, что срок жизни метана в атмосфере в 12 раз короче, чем для С02, но именно короткий срок жизни метана в атмосфере позволяет эффективно снизить его содержание при ограничении общей эмиссии этого газа. Это предопределяет необходимость комплексной оценки техногенных массивов ликвидируемых шахт как с позиции обеспечения экологической безопасности, так и использования бросовых запасов углеводородного сырья.
Предлагается двухстадийная технология отработки бросовых запасов угля. На первой стадии осуществляется извлечение метана через вертикальные скважины с поверхности. Предварительно с целью повышения газоотда-чи угольные пласты подвергают активному воздействию жидкими и газообразными флюидами (гидрорасчленение, пневмогидровоздействие, тепловое воздействие и др.). При этом, в отличие от технологии гидрорасчленения как способа дегазации, не требуется равномерная обработка пласта и соответственно равномерный съем метана по площади. Применяют технологии активного воздействия на пласт с за-
качкой относительно небольших объемов рабочей жидкости (1000-1500 м3) с темпом нагнетания до 150 л/с. Конечная цель первого этапа - извлечение кондиционного с концентрацией 90-99 % угольного метана и его утилизация. Метан таких концентраций целесообразно использовать в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания, в качестве сырья для производства ацетилена, аммиака, водорода, сажи, метанола и других ценных химических продуктов.
Скважины воздействия бурят с конечным диаметром не менее 150 мм на 30-40 м ниже почвы последнего в свите пласта. Обработку пластов в свите с их разделением путем засыпки песком или при помощи пакера ведут последовательно, начиная с нижнего пласта. При этом к обработке последующего пласта приступают только после вывода ранее обработанного нижележащего пласта на режим стабильного водо-газоистечения.
Другим отличием от традиционной технологии гидрорасчленения является расстояние между скважинами воздействия, которое принимают равным 80-100 м. Скважины располагают с учетом направления основной системы трещиноватости и при обработке пласта создают гидросбойки между ними. Это объясняется тем, что скважины воздействия будут использованы на второй стадии отработки бросовых запасов угля для подачи дутья, откачки га-
— Коротко об авторак -------------------
Адипое КН. — доктор технических наук, Ли К.Д. - кандидат технических наук, ЗАО "ИПКОН", Казахстан.
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ 1 А Ц И И
Автор Название работы Специальность Ученая степень
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭКОНОМИКИ, СТАТИСТИКИ И ИНФОРМАТИКИ
ПАШИН Юрий Михайлович Природная рента в экономике России 08.00.01 к.э.н.
зов, а гидросбойки - в качестве каналов для подземной газификации и сжигания угля. Продолжительность первой стадии составляет в среднем 10-15 лет.
Вторая стадия предлагаемой технологии предусматривает подземную газификацию и сжигание угля с последующей утилизацией горючих газов и тепла для выработки электрической и тепловой энергии. При необходимости дополнительно бурят технологические и наблюдательные скважины. Продолжительность второй стадии составляет 30-50 лет.
Реализация двухстадийной технологии отработки позволит вовлечь в эксплуатацию огромные бросовые запасы угля при минимальном отрицательном воздействии на окружающую среду.
Для техногенных запасов угля также предлагается двухстадийная технология отработки: на первой стадии осуществляется извлечение через пробуренные с поверхности скважины метановоздушных смесей с концентрацией 4070 %. При уменьшении концентрации метана или дебита газовой смеси, затрудняющих ее утилизацию в топках ТЭЦ, приступают к реализации второй стадии - созданию тепловых техногенных газовых коллекторов, в которых обеспечиваются условия для подземной газификации и сжигания угля.
ШИНКАРЬ Научное обоснование технологии возведения 25.00.22 к.т.н.
Игорь крепи ствола повышенной несущей способности
Георгиевич
------------------------------------------ © Н.Н. Мохирев, А. С. Попов,
М.А. Шадрин, Г.П. Зилеев, 2004
УДК 622.41/.46
Н.Н. Мохирев, А.С. Попов, М. А. Шадрин, Г.П. Зилеев
УМЕНЬШЕНИЕ ПОДСОСОВ ВОЗДУХА В РУДНИКИ С ПОВЕРХНОСТИ ЧЕРЕЗ ВЫРАБОТАННЫЕ ПРОСТРАНСТВА
Семинар № 5
Горные выработки многих рудников и шахт России имеют вентиляционные связи с поверхностью через выработанные пространства, по которым воздух проникает в шахты или, наоборот, выдается на поверхность. Согласно [1] средняя величина прососов воздуха с поверхности составляет 30-40 % дебита главных вентиляторных установок (ГВУ). Чаще всего этот воздух не участвует в проветривании рабочих зон, но на его циркуляцию затрачивается огромная энергия. Большие прососы воздуха по выработанным пространствам делают вентиляционные сети рудников трудно управляемыми, а для регулирования потоков воздуха вынуждены применять дополнительные энергоемкие регуляторы воздухораспреде-ления, т.к. обычные, общедоступные и дешевые средства регулирования с помощью перемычек становятся неэффективными.
К подобным предприятиям относятся шахты ОАО "Севуралбокситруда". Как показали исследования, на двух крупнейших шахтах этого акционерного общества прососы воздуха с поверхности составляют: на шахте "Красная Шапочка" 32 %, на шахте "Кальинская" 34,5 % производительности ГВУ, расположенных на флангах шахтного поля. Естественно, что с целью улучшения общего состояния вентиляции шахт постоянно ведется поиск путей уменьшения прососов воздуха не только с поверхности, но и в пределах горных выработок под землей.
Хорошо известным способом предотвращения прососов воздуха с поверхности является установление таких режимов работы вентиляторных установок, при которых в шахте образуется зона нулевой депрессии (давления). Эта зона, а вернее точка с нулевой депрессией может быть достигнута работой минимум двух вентиляторных установок, одна из которых должна (в точке А на рис. 1) работать на нагнетание, другая (в точке В) - на всасывание. В любом случае режимы работы вентиляторных установок опреде-ляются из условия равенства давления hA, которое развивает нагнетательный вентиля-тор в выработках от точки А до точки С с нулевой депрессией, депрессии hB, которая создается всасывающим вентилятором в выработках за точкой С по ходу струи до точки В. Это равенство давления hA и депрессии hB опишется выражением
Ra • Q2 + Ria • Qi2 = Rb • Q2 + Rib • Qi2 (1)
Естественно, что для других выработок этого же горизонта точка с нулевой депрессией будет располагаться в какой-то точке D. Для выработок другого горизонта точки с нулевой депрессией расположатся, к примеру, в точках E и F. В пределах выработанного пространства, расположенного над выработками шахты, точки с нулевой депрессии также будут существовать (точка G и т.д.). Таким образом в шахте образуется кривая плоскость (правильнее поверхность, но, чтобы не путать с дневной поверхностью, будем называть кривой плоско-
