CC BY
19
© Г.И. Коршунов, A.B. Шипулин, A.C. Серегин, B.H. Шмат, 2012
УДК 622.324:547.211
Г.И. Коршунов, А.В. Шипулин, А.С. Серегин, В.Н. Шмат
УВЕЛИЧЕНИЕ ГАЗОВОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ УГЛЯ ПУТЕМ ИМПУЛЬСНО-ВОЛНОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ЧЕРЕЗ СКВАЖИНЫ
Одной из главных проблем добычи угольного метана является низкая газовая проницаемость угольного пласта и вмещающих пород. Для создания проницаемых зон предлагается использование способа гидродинамической обработки угольного пласта, разработанный для нефтяных скважин, в частности импульсно-волновое воздействие через скважины.
Ключевые слова: проницаемость, инерционный гидроразрыв, гидроудар, инерция, метан угольных пластов.
Основной проблемой добычи угольного метана является низкая проницаемость неразгруженного угольного массива. Для создания трещин в угольном пласте с целью извлечения метана через скважины, пробуриваемые с поверхности, применяются гидродинамические методы воздействия. Для увеличения проницаемости угольной толщи применяется классический гидроразрыв, аналогичный гидроразрыву нефтяных пластов, проводимых для увеличения нефтеотдачи. Гидроразрыв приводит к появлению длинных (магистральных) трещин в массиве. Кроме гидроразрыва для обработки массива используют технологии ударно-волнового воздействия [1, 2].
Существующие технологии, предлагаемые для создания трещин в угольном массиве, имеют ряд недостатков и могут быть усовершенствованы. Закачка в скважину жидкости под постоянным высоким давлением способствует деформации имеющихся трещин пласта, и формируются магистральные трещины, протяженностью свыше 100 м. Одиночные трещины способствуют расчленению пласта на блоки, но малоэффективны для извлечения метана.
Для более эффективного извлечения газа из угольного пласта рациональнее создавать сеть трещин, расходящихся от ствола скважины. Дробление блоков пласта на меньшие фрагменты достигается применением серии гидроударов, создаваемых резким перекрытием потока жидкости.
Предлагается применять новые способы гидродинамической обработки, разработанные для нефтяных скважин. Например, использовать сочетание инерционного гидроразрыва с депрессионным рывком в момент полного раскрытия трещин и применять быстродействующее оборудование с пневмоприводом. Величина давления и длительность его приложения позволяют регулировать длину создаваемых трещин. Резкие перепады давления способствуют перераспределению напряжений. Это приводит к деформации пласта и созданию сети новых недлинных трещин.
При импульсном гидроразрыве происходит периодическое увеличение давления для разрушения массива за счет ее регулярного деформирования и создание сети трещин, покрывающей площадь вокруг скважины с возможностью регулирования длины создавае-
мых трещин за счет величины давления и длительности его приложения.
Создание давления на устье для ускорения движения уплотненной массы, приводит к сжатию нижележащих слоев и приведению их в движение, что приводит к увеличению движущейся массы скважинной жидкости, которая, при достижении зумпфа, создает перепад давления, значительно превышающий устьевый [3].
Процесс, происходящий в скважине, это гидроудар протяженный по времени. Энергия гидроудара определяется его длительностью, жёсткостью колонны и мощностью, которая прямо зависит от скорости изменения давления в зоне перфорации. В свою очередь длительность гидроудара пропорциональна глубине скважины. Скачок давления гидроудара зависит от скорости потока, но длительность гидроудара, а значит и его общая энергия, возрастают с увеличением глубины скважины. Для сохранности обсадной колонны необходимо ограничивать мощность гидроудара. Снижение мощности компенсируется высокой энергией за счет длительности протекания процесса.
Ударные волны высокого давления позволяют создать сеть трещин, ради-ально расходящихся от ствола скважины. Периодическое закачивание жидкости в скважину способствует созданию перетоков жидкости в при-
1. Пучков Л.А., Сластунов С.Б, Карка-шадзе Г. Г., Ко ликов К. С. Патент РФ №2188322. Способ гидравлической обработки угольного пласта. 2002.
2. Пучков Л. А., Сластунов С.Б, Карка-шадзе Г. Г., Ко ликов К. С. Патент РФ
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -
забойной зоне и способствуют вымыванию из пласта угольного шлама.
Энергия движущейся массы сква-жинной жидкости оказывает влияние, как на призабойную зону, так и на трещины, распространяющиеся по пласту. Низкочастотные колебания имеют малое затухание, поэтому периодические изменения забойного давления передаются в виде волн низкой частоты по простиранию пластов и способствует перераспределению напряжений в массиве, что влияет на создание и развитие трещин.
Импульсный гидроразрыв - инициирует большие кратковременные импульсы давления, способствует созданию сети трещин в пласте, не требует применения мощных насосов. Кроме того, поскольку на энергию движения жидкости в приза-бойной зоне влияет в первую очередь инерция движения столба скважинной жидкости, не требуется использование погружного скважинного оборудования, следовательно, не проводятся спуско-подъемные работы. Такой способ обработки дает возможность любого числа повторения технологических операций до получения требуемого результата.
Проведение работ по предлагаемому способу не требует тяжелой техники и сложного оборудования. Предлагаемый способ относительно не требует значительных финансовых вложений, эффективен и безопасен.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
№2298650. Способ гидравлической обработки угольного пласта. 2007.
3. Шипулин А. Б. Использование инерции массы скважинной жидкости при воздействии на пласт // Нефть. Газ. Новации. 2009. — №2. — С. 34—35. ШВ
Шипулин A.B. - кандидат технических наук,
Коршунов Г.И. — доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой «Безопасность производств» СПГГУ,
Серегин A.C. - аспирант СПГГУ,
ШматB.H. - директор ш. «Им. С.М. Кирова» ОАО «СУЭК-Кузбасс».
