способ соединения скважин при подземной газификации угля

Формула изобретения

1. СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ СКВАЖИН ПРИ ПОДЗЕМНОЙ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЯ, заключающийся в гидравлическом разрыве угольного пласта между соединяемыми скважинами, промывке образованного канала гидроразрыва с помощью скважины - стока, розжиге пласта и последующей его огневой проработке с помощью нагнетания кислородсодержащего дутья, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности соединения скважин за счет предотвращения забивания канала гидроразрыва, последний промывают до полного прекращения выноса с водой частиц угля, закрывают скважину-сток, затем поднимают давление в канале по крайней мере до давления гидростатического столба подземных вод непосредственно над горизонтом нагнетания дутья, а после разжига угольного пласта при нагнетании дутья поддерживают давление в канале равным по крайней мере давлению гидростатического столба подземных вод над горизонтом нагнетания дутья путем частичного открытия скважины-стока.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после розжига угольного пласта осуществляют реверс подачи дутья.

Описание изобретения к патенту

Изобретение касается подземной газификации углей, в частности к соединениям скважин методом гидравлического разрыва угольного пласта.

Известен способ повышения эффективности гидроразрыва путем многоступенчатого закачивания жидкости [1] .

Однако этот способ не обеспечивает надежного соединения скважин, необходимого для осуществления выгазовывания угольного пласта.

Известен способ, который формулирует стадии соединения скважин, заключающийся в гидравлическом разрыве угольного пласта, промывке образующейся щели-канала и последующей огневой проработке канала [2] .

Однако при переходе от закачки воды к нагнетанию кислородсодержащего дутья канал гидроразрыва и скважина-сток забиваются кусками угля. Это является результатом динамических ударов в канале гидроразрыва на границе жидкость-дутье, сопровождающихся интенсивным разрушением угольного пласта в нем, последнее приводит к необходимости прочисток скважины-стока буровым инструментом. Надежность соединения скважин методом гидравлического разрыва снижается, особенно в случаях длинных буровых каналов скважины-стока.

Целью изобретения является повышение надежности соединения скважин с использованием гидравлического разрыва угольного пласта путем предотвращения забивания канала кусками угля.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе соединения скважин, заключающемся в гидравлическом разрыве угольного пласта между соединяемыми скважинами, промывке образованного канала гидроразрыва и последующей его огневой проработке с помощью кислородсодержащего дутья, канал гидроразрыва промывают до последнего прекращения выноса с водой частиц угля. После этого закрывают скважину-сток и поднимают давление в канале гидроразрыва до давления, равного или превышающего давление гидростатического столба подземных вод над горизонтом нагнетания дутья, разжигают угольный пласт и снижают давление в канале путем частичного открытия скважины-стока.

Возможен вариант осуществления способа, когда после розжига угольного пласта осуществляют реверс подачи кислородосодержащего дутья.

Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна", так как отличительные признаки этого технического решения сформулированы впервые. Известная в прототипе последовательность соединения скважин с помощью гидроразрыва угольного пласта, промывки образованного канала и огневой его проработки часто приводит к забиванию скважины-стока кусками угля, что предотвращается в предлагаемом способе. Это позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "существенные отличия".

Осуществление заявляемого способа поясняется с помощью чертежа.

Соединению подлежат две скважины: вертикально-горизонтальная 1 и вертикальная 2.

Вертикально-горизонтальная (возможно наклонно-горизонтальная или наклонно направленная) скважина 1 содержит обсаженную 3 и необсаженную 4 части. Вертикальная скважина 2 имеет также обсаженную 5 и призабойную 6 части. После гидравлического разрыва угольного пласта между скважинами 2 и 1 образуется щель-канал 7.

П р и м е р. Путем нагнетания воды в вертикальную скважину 2 осуществляется гидравлический разрыв угольного пласта и соединение ее с вертикально-горизонтальной скважиной 1. Между ними образуется щель-канал 7 гидроразрыва, канал промывается водой со стоком ее из скважины 1. Промывку важно вести интенсивно. Практика показывает, что темп закачки воды в нагнетательную скважину должен составлять 1,0-3,6 м³/мин. Широкий диапазон изменения темпа закачки воды обусловлен различием в длине скважины-стока и канала гидроразрыва. Чем больше эти длины, тем больший темп закачки воды требуется. С увеличением диаметра скважины-стока (1) также необходимо увеличение темпа закачки воды. Все это способствует выносу крупных кусков угля, образованных после гидроразрыва угольного пласта в щели-канале 7.

Следующий этап в процессе соединения скважин 2 и 1 - переход от воды к кислородосодержащему дутью. В традиционном способе, подавая дутье в скважину 2, вытесняют воду из скважины 1. В процессе вытеснения воды дутьем на границе этих сред происходят динамические удары, сопровождающиеся интенсивным разрушением угольного пласта, прилегающего к каналу гидроразрыва. Куски угля не выносятся дутьевой средой, накапливаются в канале скважины-стока и забивают его.

Согласно предлагаемому способу после промывки канала гидроразрыва водой скважина-сток закрывается, давление в канале поднимается. После возрастания его выше давления гидростатического столба подземных вод приступают к розжигу угольного пласта в призабойной части 6 скважины 2. Частично открывая скважину 1, поддерживают в канале требуемое давление. Необсаженная часть 4 и щель-канал 7 остаются свободными от кусков угля, удаленных при промывке.

Возможен вариант огневой проработки не только с сохранением движения дутье-газ от скважины 2 к скважине 1. Если после розжига угля в призабойной части 6 кислородосодержащее дутье подают в скважину 1, а скважину 2 частично открывают, то осуществляют противоточное огневое расширение части 4 и щели-канала 7 (в отличие от прямоточного огневого расширения по первому варианту). Выбор варианта (прямоточного или противоточного) последней стадии процесса соединения скважин 2 и 1 обусловлен конкретными условиями.

Использование предлагаемого способа соединения скважин наиболее эффективно для глубоких горизонтов подземной газификации угольных пластов, а следовательно, длинных буровых каналов в связи с возрастанием опасности их забивания и сложности прочистки забитых каналов.

Предлагаемый способ обеспечивает использование гидроразрыва угольного пласта для соединения скважин на любой глубине, не опасаясь забивания образованных и буровых каналов кусками угля; ликвидацию необходимых прочисток буровых каналов и существенное снижение стоимости подготовки подземных газогенераторов и газификации; кроме того, достигается уверенность в плавности и надежности процесса подземной газификации угля в целом.