УДК 622.817

Дрижд Н.А. – д-р.т.н., профессор.

Карагандинский государственный технический университет

Мусин Р.А. - PhD

Карагандинский государственный технический университет

Жунис Г.М. - PhD

Карагандинский государственный технический университет

Картжанов Б.Б. - Магистрант

Карагандинский государственный технический университет

ИСПЫТАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ДОБЫЧИ МЕТАНА БУРЕНИЕМ СКВАЖИНЫ С ПОВЕРХНОСТИ

На протяжении десятилетий метан в угольных пластах рассматривался как вредное составляющее, препятствующее увеличению интенсивности угледобычи, требующее почти половины затрат на добычу угля для создания безопасных условий труда. Огромные запасы и ресурсы углей заставили угольщиков и энергетиков взглянуть на угольные бассейны и месторождения как на хранилища не только угля, но и углеводородных газов, основным из которых является метан. Теперь большинство таких месторождений рассматриваются как метаноугольные. Но пока извлечение метана средствами шахтной дегазации является попутным, обеспечивающим в основном безопасные условия труда в горных выработках.

Вместе с тем мировой опыт в области добычи метана угольных пластов показывает огромный потенциал, который содержится в имеющихся ресурсах МУП в Казахстане, для организации добычи газа в промышленных объемах.

Так, в США дебит газодобывающих скважин в активный период их работы составляет 30-40 ты с. м /сутки, в пиковый 60-80 тыс.м3 /сутки, а в некоторых скважинах достигает 200 тыс.м3/сутки. В настоящее время добыча метана из угольных пластов в США достигла 60 млрд. м3 в год.

Сравнение геолого-структурных условий, качества и метаморфизма углей казахстанских угольных бассейнов и месторождений с продуктивными площадями угольных бассейнов США (Сан-Хуан, Юинта) показало наличие в Карагандинском бассейне площадей, которые по таким геолого-промысловым критериям продуктивности, как угленосность свит, мощность и метаноносность угольных пластов, концентрация ресурсов метана в угольных пластах близки к американским месторождениям, что дает основание отнести эти бассейны и месторождения к перспективным для добычи метана из угольных пластов.

Термин промышленная добыча метана предусматривает извлечение газа через пробуренные с поверхности скважины из неразгруженных горными работами угольных пластов, отработка которых в перспективе не обязательна. Иначе говоря, промышленная добыча метана не связана непосредственно с добычей угля.

В Казахстане проблема извлечения метана из угольных пластов рассматривалась в ракурсе обеспечения безопасности добычи угля шахтным методом. При этом проводился комплекс дегазационных работ, включающий в себя бурение вертикальных скважин с дневной поверхности в нетронутый горными работами массив, через которые производится гидрорасчленение особо выбросоопасных пластов и их предварительная дегазация путем самоистечения метана или отсоса его вакуум-насосными станциями. Кроме того, проводилось бурение скважин из подземных горных выработок в отрабатываемое пространство и подключение их к подземной газопроводной сети вакуум-насосных станций для дегазации обрушенного массива.

Актуальность работы заключена в следующем:

- Казахстан обладает большими ресурсами метана угольных пластов, которые по некоторым оценкам достигают 2 трлн. м3.

- в республике отсутствуют собственные эффективные технологии извлечения метана из угольных пластов, имеющиеся технологии не позволяют обеспечить добычу МУП в промышленных объемах;

- мировой опыт свидетельствует о возможности организации добычи МУП в объемах сопоставимых с добычей традиционных газовых месторождений.

В рамках работы была выбрана конструкция разведочной экспериментальной скважины вертикальной с переходом на наклонно-направленную. Указанная конструкция позволяет значительно увеличить площадь соприкосновения ствола скважины с угольным пластом.

Согласно анализа проведенных исследований, экспериментальная разведочная скважина Т1, находится в 65 м северо-восточнее разведочной скважины 797 с географическими координатами (северная долгота 73°01´41´´, восточная широта 49°40´35´´), между разведочными скважинами 797 и 860. На данном участке геологического отвода, угол падения пласта варьирует от 25-27°, азимут направления 265°, что соответствует бурению вкрест простирания природной трещиноватости, что максимально увеличит газоотдачу.

Результаты работы: В результате работы было выбрано оборудование и его параметры для бурения наклонно-направленной скважины Т1 по угольному пласту с дневной поверхности, определены параметры залегания пласта К₁₂ и его нарушенность на выбранной площадке Талдыкудукского участка. Также содержится информация о выполненных работах по бурению экспериментальной разведочной вертикальной с переходом на наклонно-направленную скважины Т1.

Разведочная экспериментальная вертикальная с переходом на наклонно-направленную скважина Т1 содержит следующие технико-эксплуатационные характеристики:

Глубина скважины – 802 метра

Угол – 65 градусов

Азимут – 265 градусов

Вертикальная глубина – 504,4 метра

Отход 517,5 метров

Результаты проведенных работ могут быть использованы при проведении геологоразведочных работ по разведке и добыче метана угольных пластов в Карагандинском бассейне Карагандинской области.

Значимость проведенных работ заключается в разработке проектных решений и применении современных технических решений, ранее не использованных при извлечении метана из угольных пластов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Пучков Л.А., Красюк Н.Н. Технология отработки газообильных участков шахтных полей с добычей и утилизацией метана. - М.:МГГУ, 1995. – 122 с.

2. Гуревич Ю.С. Извлечение кондиционного метана при подземной разработке угольных месторождений и технологические решения по его использованию. Дисс. докт. техн. наук. – М., 1990, - 498 с.

3. Сторонский Н.М., Хрюкин В.Т. Нетрадиционные ресурсы метана угленосных толщ. – Рос.хим.журнал., 2008, №6, - 63-72 с.

4. Пучков Л.А., Сластунов С.В., Коликов К. С. Извлечение метана из угольных пластов М.: МГГУ, 2002, 383 с.

5. Сластунов С.В. Управление газодинамическим состоянием угольных пластов через скважины с поверхности. – М.: МГИ, 1991, с. 12