Обоснование выбора технологии пластовой дегазации выбросоопасных угольных пластов для обеспечения их безопасной и интенсивной отработки

• Автор: Стефлюк, Юрий Михайлович
• Шифр специальности: 05.26.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 208 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
1 Состояние вопроса
1.1 Запасы и состояние метана в угольном месторождении Карагандинского бассейна
1.2 Анализ применяемых на шахтах Карагандинского бассейна способов дегазации
1.3 Обоснование необходимости заблаговременной дегазационной подготовки для безопасности отработки угольных пластов в Карагандинском бассейне
1.4 Заблаговременная дегазационная подготовка шахтных полей к безопасной и эффективной отработке скважинами с поверхности
1.4.1 Карагандинский угольный бассейн
1.4.2 Состояние нетрадиционной технологии извлечения (добычи) метана в угольных бассейнах в США
1.5 Структура угольного пласта и особенности извлечения угольного метана
1.6 Требования к методам извлечения метана и эффективные технологические схемы
1.7 Цель, идея и задачи исследований
Выводы по главе
2 Аналитическое и экспериментальное обоснование усовершенствованной технологии пневмогидродинамического воздействия на выбросоопасные угольные пласты для повышения эффективности их заблаговременной дегазационной подготовки

2.1 Базовая технология заблаговременной дегазационной подготовки угольных пластов скважинами с поверхности на основе их гидрорасчленения
2.2 Экспериментальные исследования газового состояния пласта Дб на шахте им. Ленина
2.3 Исследование эффективности пластовой дегазации из подземных выработок на объектах экспериментальных работ
2.3.1 Снижение природной газоносности пласта скважинами, пробуренными из полевых выработок
2.3.2 Совершенствование предварительной дегазации угольного массива пластовыми скважинами
2.4 Обоснование технологии извлечения метана из неувлажненных неразгруженных угольных пластов через скважины с поверхности с использованием малых объемов закачки (гидроклина)
2.4.1 Аналитическая модель процесса гидравлической обработки угольного пласта
2.4.2 Определение основных гидродинамических параметров угольного пласта на основе сопоставления теории и практики
2.4.3 Анализ влияния длительности закачки воды на величину площади зоны гидрообработки
2.4.4 Сопоставление полученных выводов с отечественными и зарубежными практическими результатами обработки угольных пластов
2.5 Обоснование выбора рабочих агентов с учетом термодинамики системы "уголь - метай - рабочий агент"
2.6 Пневмовоздействие на угольный пласт
2.7 Обоснование пневмотеплового воздействия на пласт
Выводы по главе

3 Оценка результатов опытно-промышленных испытаний заблаговременной дегазационной региональной подготовки выбросоопасных пластов к безопасной и интенсивной отработке
3.1 Обобщение проведенных работ по заблаговременной дегазационной подготовке шахтных полей с гидрорасчленением угольных пластов через скважины с поверхности
3.2 Внедрение и испытания комплекса пневмогидро динамических воздействий на поле шахты им. Ленина
3.3 Шахтные исследования процесса пневмотеплового воздействия на поле шахт «Сокурская» и им. Ленина
3.4 Анализ результатов натурных экспериментов
3.4.1 Механизм воздействия
3.4.2 Расчет повышения температуры угольного пласта в зоне пневмотеплового воздействия
3.4.3 Расчет дополнительного съема за счет тепловой десорбции
Выводы по главе
4 Разработка технологической схемы и параметров усовершенствованной технологии пневмогидродинамического воздействия на газоносные неразгруженные угольные пласты
4.1 Горно-геологическая характеристика объекта
4.2 Заложение и конструкция скважин. Геофизические работы
4.3 Технологическая схема воздействия наугольный пласт Дб
Выводы по главе
5 Разработка методического обеспечения по определению фактической эффективности ЗДП на стадии полевой подготовки и выбору способов пластовой дегазации на стадии проектирования

проницаемости. Базовым воздействием является гидрорасчленение угольных пластов, обеспечивающее повышение проницаемости на 2-3 порядка. В ходе внедрения способа прошли испытания различные технологические схемы воздействия. Радиус воздействия в основном составлял 120-140 м, в ряде случаев водопроявления отмечены на расстоянии до 400 м от нагнетательной скважины. Трещины закреплялись песком, в последующем была установлена возможность их сохранения за счет остаточных деформаций.
В зависимости от условий технология гидрорасчленения использовалось по схемам комплексной и заблаговременной дегазации угольных пластов. Основная часть скважин использована на действующих горизонтах шахт по первой схеме - комплексной дегазации. Гидродинамическое воздействие в этом случае применяется для повышения проницаемости пластов с последующим извлечением метана через скважины гидрорасчленения и пластовые скважины. Срок освоения и эксплуатации скважин расчленения по этой схеме не превышает 1,5 года, объем извлекаемого метана с учетом пластовых скважин достигает 8-10 м7т.
Для улучшения проникающей способности рабочей жидкости в мелкие поры и трещины эффективно применение поверхностно-активных веществ (ПАВ) типа ДБ, ДС-10. При наличии в угле более 0,3 % карбонатов для повышения пористости пласта применяется соляно-кислотная обработка массива.
С точки зрения добычи угольного метана наибольший интерес представляет заблаговременная дегазационная подготовка, при которой срок эксплуатации скважин должен составлять не менее 3-4 лет. Этому критерию соответствует всего четыре участка на двух шахтных полях: на восточном крыле, юго-западном крыле, глубоких горизонтах шахты "Сокурская" и на восточном крыле шахты им. Ленина, где было пробурено и обработано соответственно 3, 3, 16 и 14 скважин [20,37].
По горно-геологическим и технологическим условиям среди этих объектов следует выделить три группы: I - шахта им. Ленина (скв. № 1-14) и