UA76863C2 - Method for formation of network of gas-conducting cracks in rock massif - Google Patents

Abstract

Method for formation of network of gas-conducting cracks in rock massif is related to mining, in particular to degassing of mines. The method for formation of network of gas-conductive clacks in rock massif includes sequential drilling of mutually parallel de-gassing wells, with tightening those and hydro-brake of rocks, with pump-in to the cavities of hydro-break of solid gas-conductive material till formation of main crack with following gas capture. To provide intensive creation of network of gas-conductive cracks the wells are drilled at acute angle to laying with intersection of gas-bearing rocks, each well is tightened with two-packer tightening unit, with hydro-break of rocks simultaneously in planes orthogonal and parallel to the long axis with two-packer tightening unit, one performs hydro-break of rocks in the planes normal and parallel to the long axis of the well simultaneously, at that the packer is periodically displaced in well with pitch larger than its length.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до галузі гірничої справи, зокрема, до створення мережі тріщин в вуглепородному 25 масиві для підвищення ефективності дегазаційних заходів.The invention relates to the field of mining, in particular, to the creation of a network of cracks in a coal massif to increase the efficiency of degassing measures.

Підземний видобуток вугілля супроводжується виділенням метану з газоносних пластів і вмісних порід, що знижує безпеку ведення гірничих робіт. Для забезпечення безпеки у вугільних шахтах застосовують різні способи дегазації з розміцненням і розвантаженням вуглепородного масиву.Underground coal mining is accompanied by the release of methane from gas-bearing layers and containing rocks, which reduces the safety of mining operations. To ensure safety in coal mines, various methods of degassing with strengthening and unloading of the coal massif are used.

Проблеми розміцнення І! дегазації вуглепородного масиву с актуальними для ефективної і безпечної виїмки 70 вугільних пластів. Доцільним є каптування шахтного метану з метою його наступного використання.Problems of strengthening And! degassing of the coal massif relevant for effective and safe mining of 70 coal seams. Capturing mine methane with the aim of its subsequent use is expedient.

Відомий спосіб утворення тріщин у площині перпендикулярної осі свердловини |11.A known method of formation of cracks in the plane perpendicular to the axis of the well |11.

Недоліком способу є обмеженість процесу утворення тріщин ортогональною площиною біля вибою свердловини, що не сприяє розвитку мережі газопровідних колекторів газу.The disadvantage of the method is the limitation of the crack formation process to an orthogonal plane near the wellhead, which does not contribute to the development of a network of gas-conducting gas collectors.

Відомий спосіб розміцнення і дегазації вуглепородного масиву, що передбачає послідовне буріння 72 паралельних свердловин у площині напластування, нагнітання в них твердого газопровідного матеріалу до утворення загальної магістральної тріщини, з наступним каптуванням (21.There is a known method of strengthening and degassing of a coal-bearing massif, which involves sequential drilling of 72 parallel wells in the layering plane, injection of solid gas-conducting material into them until the formation of a common mainline crack, followed by capping (21.

Недоліком цього способу є проведення свердловинного гідророзриву тільки в площині напластування і по одному газоносному пласту без утворення тріщин у розташованих вище пластах породи і вугілля, що значно знижує ефективність тріщиностворення в газоносному масиві.The disadvantage of this method is conducting borehole hydraulic fracturing only in the layering plane and one gas-bearing layer at a time without the formation of cracks in the higher layers of rock and coal, which significantly reduces the effectiveness of cracking in the gas-bearing massif.

В основу винаходу поставлена задача розробки способу створення мережі газопровідних тріщин у гірському масиві, у якому за рахунок буріння свердловин лід гострим кутом до напластування з перетинанням газоносних порід, герметизації кожної свердловини двопакерним герметизатором з наступним гідророзривом порід одночасно в площинах ортогональній і паралельній поздовжній осі свердловини, при цьому пакер періодично переміщують по свердловині з кроком, що перевищує його довжину, забезпечується інтенсивний розвиток с мережі газопровідних тріщин у різних напрямках, і, як наслідок - підвищення ефективності газовіддачі масиву, Ге) що в значній мірі підвищує безпеку ведення гірничих робіт і дозволяє збільшити концентрацію метану газоповітряній суміші, що каптується.The invention is based on the task of developing a method of creating a network of gas-conducting cracks in a mountain massif, in which, due to the drilling of ice wells at an acute angle to the layering with the intersection of gas-bearing rocks, the sealing of each well with a two-packer sealer with subsequent hydraulic fracturing of the rocks simultaneously in the planes orthogonal and parallel to the longitudinal axis of the well, at the same time, the packer is periodically moved along the well with a step that exceeds its length, an intensive development of the network of gas-conducting cracks in different directions is ensured, and, as a result, an increase in the gas yield efficiency of the massif, Ge) which significantly increases the safety of mining operations and allows to increase the concentration of methane in the gas-air mixture that is captured.

Поставлена задача вирішується тим, що в способі створення мережі газопровідних тріщин у гірському масиві, який включає послідовне буріння взаємнопаралельних дегазаційних свердловин, їхню герметизацію і о гідророзрив порід, нагнітання в порожнини гідророзриву твердого газопровідного матеріалу до утворення Ге) магістральної тріщини з наступним каптуванням газу, відповідно до винаходу, свердловини бурять під гострим кутом до напластування з перетинанням газоносних порід, кожну свердловину герметизують двопакерним со герметизатором, роблять гідророзрив порід одночасно в площинах ортогональній і паралельні поздовжні осі Ге) свердловини, при цьому пакер періодично переміщують по свердловині з кроком, що перевищує його довжину.The problem is solved by the fact that in the method of creating a network of gas-conducting cracks in a rock massif, which includes sequential drilling of mutually parallel degassing wells, their sealing and hydraulic fracturing of rocks, injection of solid gas-conducting material into the cavities of hydraulic fracturing until the formation of a main crack with subsequent gas capping, respectively before the invention, wells are drilled at an acute angle to stratification with the intersection of gas-bearing rocks, each well is sealed with a double packer with a sealer, hydraulic fracturing of the rocks is done simultaneously in the planes orthogonal and parallel to the longitudinal axis (Ge) of the well, while the packer is periodically moved along the well with a step that exceeds it length

Зо Буріння свердловин під гострим кутом до напластування забезпечує в запропонованому способі - розвантаження і утворення тріщин у декількох пластах порід, а не тільки в паралельному пласті, який лежить над вугільним пластом.The drilling of wells at an acute angle to stratification provides in the proposed method - unloading and formation of cracks in several rock layers, and not only in a parallel layer that lies above the coal layer.

Відповідно до аналога |1| гідророзрив масиву в ортогональній площині забезпечується при відстані між « пакером і вибоєм свердловини не більшій, ніж 0,1 діаметра свердловини. Герметизація свердловини З двопакерним герметизатором з одночасним розпором пакерів і нагнітанням у камери розриву (К 4:0,4аекв; с Ко»агокв ІЗІ) рідини забезпечує гідророзрив свердловини по К. в ортогональній площині, а по Ко - в "з паралельній. Це дозволяє утворювати мережу тріщин одночасно в двох площинах.According to the analog |1| hydraulic fracturing of the massif in the orthogonal plane is ensured when the distance between the packer and the wellbore is no greater than 0.1 of the wellbore diameter. Sealing of the well With a two-packer sealer with simultaneous expansion of the packers and injection into the fracture chamber (K 4:0.4 aeq; with Ko»agokv IZI) fluid provides hydraulic fracturing of the well along K. in an orthogonal plane, and along Ko - in a parallel plane. This allows to form a network of cracks simultaneously in two planes.

Періодичне переміщення пакера по свердловині з кроком, що перевищує його довжину, дозволяє перекривати раніше утворені тріщини й утворювати нові в шарах напластування, що значно збільшує загальний 75 обсяг тріщин по свердловині і поліпшує дегазаційні властивості гірського масиву. - На кресленні представлена схема реалізації способу, що заявляється, створення мережі газопровідних (Ге) тріщин у гірському масиві. На схемі позначені: 1 - виймальний штрек; 2 - дегазаційний трубопровід; З - свердловина; 4 - двухпакерний герметизатор; 5 - перша камера розриву (Кі«0,Тайскв); 6 - ортогональні тріщини; со 50 7 - друга камера розриву (Ко»4гГокв); 8 - тріщини, паралельні поздовжній осі свердловини; 9 - переміщений (22) двопакерньїй герметизатор. с» Пропонований спосіб створення мережі газопровідних тріщин у гірському масиві реалізують таким чином. З підтримуваної дільничої виробки 1, по якій прокладений дегазаційний трубопровід 2, бурять свердловину З під гострим кутом до напластування, що герметизуються двопакерньім герметизатором 4. Робоча рідина подається одночасно в пакери і камери розриву двома насосами, при цьому тиск у порожнинах пакера й у першій камері розриву 5 у 1,5-2 рази вище, ніж у другій камері 7 ЗІ.Periodic movement of the packer along the well with a step that exceeds its length allows you to cover previously formed cracks and form new ones in the stratification layers, which significantly increases the total 75 volume of cracks along the well and improves the degassing properties of the rock massif. - The drawing shows the implementation scheme of the proposed method of creating a network of gas-conducting (Ge) cracks in the mountain massif. The following are marked on the diagram: 1 - extraction line; 2 - degassing pipeline; C - well; 4 - two-pack sealer; 5 - the first rupture chamber (Ki«0, Taiskv); 6 - orthogonal cracks; со 50 7 - the second rupture chamber (Ко»4гГокв); 8 - cracks parallel to the longitudinal axis of the well; 9 - moved (22) two-pack sealer. c" The proposed method of creating a network of gas-conducting cracks in a mountain massif is implemented as follows. From the supported regional production 1, along which the degassing pipeline 2 is laid, a well C is drilled at an acute angle to the stratum, which is sealed by a double-packer sealer 4. The working fluid is simultaneously supplied to the packers and the fracturing chambers by two pumps, while the pressure in the cavities of the packer and in the first chamber gap 5 is 1.5-2 times higher than in the second chamber 7 ZI.

ГФ) Після гідророзриву масиву порід в ортогональній 6 і паралельній 8 площинах тиск скидається і герметизатор 7 4 переміщують по свердловині з кроком, більшим за його довжину, на нове місце 9.GF) After hydraulic fracturing of the mass of rocks in the orthogonal 6 and parallel 8 planes, the pressure is released and the sealer 7 4 is moved along the well with a step greater than its length to a new location 9.

Після проведення гідророзривів по всій довжині свердловини в мережу тріщин, що утворилася, здійснюють нагнітання твердого газопровідного матеріалу, наприклад, піску, з наступним підключенням свердловини до 60 дегазаційного трубопроводу 2 і каптуванням газу.After conducting hydraulic fracturing along the entire length of the well, a solid gas-conducting material, for example, sand, is injected into the resulting network of cracks, followed by the connection of the well to 60 degassing pipeline 2 and gas capping.

Таким чином, застосування запропонованого способу дозволяє значно поліпшити газовіддавальні властивості гірського масиву і тим самим підвищити безпеку ведення гірничих робіт при одночасному підвищенні концентрації метена в суміші, що каптується.Thus, the use of the proposed method makes it possible to significantly improve the gas-emitting properties of the rock massif and thus increase the safety of mining operations while simultaneously increasing the concentration of methane in the captured mixture.

Джерела інформації бо 1. Авторське посвідчення Мо1286770. МКВ Е21С39/00 Спосіб утворення тріщин у площині перпендикулярної осі свердловини. Кулинич В.С., Тейтель В.І., Задорожній В.І. - Опубл. 1987. Б.И. Мо4. 2. Патент України Мо58128А МКВ Е21Е7/00. Спосіб розміцнення і дегазації вуглепородного масиву.Sources of information because 1. Author's certificate Mo1286770. MKV E21C39/00 The method of formation of cracks in the plane perpendicular to the axis of the well. Kulinych V.S., Teitel V.I., Zadorozhnyi V.I. - Publ. 1987. B.I. Mo4. 2. Patent of Ukraine Mo58128А MKV E21E7/00. The method of hardening and degassing of coal massif.

Колесніков В.Г., Перепелиця В.Г., Демченко В.Б., Сергийченко ГЛ., Зайцев М.С. Опубл. 15.07.2003. Бюл. Мо7. 3. В.С. Кулинич, Г.А. Шевельов, С.І. Єгоров. Методи і засоби визначення параметрів геомеханічного стану газоносного породного масиву. - Донецьк: ЦЕНТІ вугільної промисловості, 1994.Kolesnikov V.G., Perepelitsa V.G., Demchenko V.B., Sergiychenko H.L., Zaitsev M.S. Publ. 15.07.2003. Bul. Mo7. 3. V.S. Kulinych, G.A. Shevelyov, S.I. Egorov. Methods and means of determining the parameters of the geomechanical state of the gas-bearing rock massif. - Donetsk: CENTERS OF COAL INDUSTRY, 1994.

Claims (1)

Формула винаходу , , , , , , , , Спосіб створення мережі газопровідних тріщин у гірському масиві, що включає послідовне буріння взаємно паралельних дегазаційних свердловин, їхню герметизацію і гідророзрив порід, нагнітання в порожнини гідророзриву твердого газопровідного матеріалу до утворення магістральної тріщини з наступним каптуванням газу, який відрізняється тим, що свердловини бурять під гострим кутом до напластування з перетинанням /5 Газоносних порід, кожну свердловину герметизують двопакерним герметизатором, роблять гідророзрив порід одночасно в площинах ортогональній і паралельній поздовжній осі свердловини, при цьому пакер періодично переміщують по свердловині з кроком, що перевищує його довжину. с о со «со с (Се) і - -The formula of the invention , , , , , , , , The method of creating a network of gas-conducting cracks in a rock massif, which includes sequential drilling of mutually parallel degassing wells, their sealing and hydraulic fracturing of rocks, injection of solid gas-conducting material into the cavities of hydraulic fracturing until the formation of a main crack with subsequent gas capping, which is distinguished by the fact that the wells are drilled at an acute angle to the layering with the intersection of /5 Gas-bearing rocks, each well is sealed with a two-packer sealer, hydraulic fracturing of the rocks is performed simultaneously in the planes orthogonal and parallel to the longitudinal axis of the well, while the packer is periodically moved along the well with a step exceeding its length s o so «so s (Se) and - - с . и? -І (22) (ее) б 50 сю» Ф) іме) 60 б5with . and? -I (22) (ee) b 50 syu» F) ime) 60 b5