способ герметизации дегазационных скважин

Формула изобретения

1. Способ герметизации дегазационных скважин, включающий обсадку участка скважины и установку герметизатора, отличающийся тем, что перед обсадкой на участке скважины между устьем и местом установки герметизатора производят поинтервальный ориентированный гидроразрыв, а полученные трещины заполняют твердеющим составом и создают в окружающем массиве воздухонепроницаемые экраны.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что трещины гидроразрыва заполняют водными растворами гелеобразующих составов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу, а именно к дегазации угольных пластов. Одним из основных элементов в процессе дегазации газоносных массивов является надежная герметизация дегазационных скважин. Наличие подсосов воздуха в дегазационную систему снижает эффективность дегазации и затрудняет промышленное использование отсасываемого газа из-за низкого содержания его в смеси. Для снижения подсосов в дегазационные скважины используют различные конструкции герметизаторов. Однако, как показывает практика, для достижения удовлетворительного результата герметизаторы должны иметь длину порядка 7-10 м, что особенно в подземных условиях затрудняет их установку и использование

Известен способ герметизации дегазационных скважин, заключающийся в том, что на обсадной трубе свободно устанавливают и закрепляют с забойной стороны эластичную гофрированную трубу [1]. При вводе обсадной трубы в скважину гофры растягиваются и диаметр эластичной трубы уменьшается, а при обратном движении обсадной трубы эластичная труба заклинивается в скважине и герметизирует кольцевое пространство между стенками скважины и обсадной трубой. К недостаткам способа следует отнести его невысокую эффективность, т.к. осуществляется герметизация только участка затрубного пространства скважины, причем и эта герметизация ненадежна из-за неплотного прилегания эластичной трубы к стенкам скважины.

Известен также способ герметизации дегазационных скважин, заключающийся в том, что в скважине на границе обсадки устанавливают герметизатор, а кольцевое пространство между стенкой скважины и обсадной трубой заполняют цементным раствором с полимерными добавками и наносят на слой цемента газонепроницаемый слой из эластичного материала, например используют латекс бутил-каучук [2] . Данный способ обеспечивает надежную герметизацию стенок скважины на участке обсадки и кольцевого пространства между обсадной трубой и стенкой скважины.

К недостаткам известного способа следует отнести то, что он не исключает подсосов воздуха в рабочую часть скважины через трещины в массиве, т.е. в обход обсаженного участка скважины. В зависимости от трещиноватости пород доля этих подсосов может составлять 36-60%.

Сущность изобретения заключается в том, что на участке скважины от устья до места установки герметизатора производят поинтервальный гидроразрыв, а полученные трещины заполняют твердеющими составами, например водными растворами гелеобразующих составов, после чего производят обсадку скважины и устанавливают герметизатор. Таким образом, в породах на участке между герметизатором и стенкой выработки создают ряд газонепроницаемых экранов, препятствующих поступлению воздуха из выработки в рабочую часть скважины по трещинам в горном массиве. Использование способа в объеме приведенных признаков позволит значительно снизить подсосы воздуха и повысить содержание метана в отсасываемой из горного массива смеси, а также уменьшить длину участка герметизации скважины с 7-10 и 1,5-2 м.

На чертеже, приведена схема дегазации углепородного массива с герметизацией скважины по данному способу.

Для дегазации массива на горной выработки 1 бурят дегазационную скважину 2, на участке, подлежащем обсадке, увеличивают ее диаметр и производят герметизацию, для чего на обсаживаемом участке намечают интервалы гидроразрыва и места заложения трещин I и II. В местах заложения трещин в стенках скважины нарезают зародышевые щели, поочередно герметизируют их пакерами и осуществляют гидроразрыв по обычной технологии. Гидроразрыв считается завершенным при падении давления в загерметизированном участке скважины и подаче в нее расчетного объема рабочей жидкости (трещина 3) или при падении давления жидкости и прорыве ее в горную выработку (трещина 4). После завершения гидроразрыва в трещину закачивают твердеющие составы, обладающие герметизирующими свойствами. В качестве таких составов можно использовать, например, гелеобразующие составы. Необходимыми свойствами обладают гелеобразующий состав, содержащий 3-5% жидкого стекла, 3-4% сульфата аммония и воду до 100%. Данный состав успешно используется для профилактики эндогенных пожаров и гель является практически воздухонепроницаемым при перепадах давления до 1000 мм вод. ст. Состав имеет регулируемые сроки гелеобразования и до начала гелеобразования имеет вязкость, близкую к воде, проникает в самые мелке трещины и при твердении надежно закупоривает их. Гель обладает стойкостью не менее 3-х месяцев, чего вполне достаточно для проведения дегазации.

После заполнения трещин 3 и 4 гидроразрыва устанавливают герметизатор 5, через который по трубопроводу 6 будет производиться отсос метана.

Участок скважины от герметизатора до устья обсаживают трубой и заполняют затрубное пространство твердеющим составом. Метановоздушную смесь из скважины отсасывают вакуумно-насосной установкой 8, отделяющей от смеси воду с помощью водоотделителя 9, и очищенную смесь с высоким содержанием метана направляют потребителю. Комбинация таких операций как проведение гидроразрыва с созданием воздухонепроницаемых экранов в радиусе до 8-10 м вокруг скважины, обсадка скважины и установка герметизатора обеспечивает снижение подсосов воздуха в скважину и концентрацию метана в смеси, необходимую для промышленного использования ее.