АСМ-РЕСУРС-2019


Удар по метану

Технология и методология предварительной дегазации угольных пластов с целью обеспечения безопасной работы шахтеров и извлечения метана в промышленных масштабах получила практическое промышленное применение


Технология и методология предварительной дегазации угольных пластов с целью обеспечения безопасной работы шахтеров и извлечения метана в промышленных масштабах получила практическое промышленное применение

На днях был подписан договор между резидентом Фонда «Сколково» ООО «Георезонанс» и АО «Распадская-Коксовая» на проведение работ по предварительной дегазации угольного пласта.

Согласно этому документу, во второй половине 2018 года ООО «Георезонанс» начинает работы по заблаговременной дегазации угольного пласта III с применением инновационной технологии плазменно-импульсного воздействия (ПИВ) на шахте «Распадская-Коксовая» в рамках темы «Заблаговременная дегазации угольного пласта III участка лавы 3-3-1 бис двумя вертикальными скважинами с поверхности с применением технологии плазменно-импульсного воздействия на территории поля шахты №2 АО «Распадская-Коксовая». Заметим, что угольное предприятие относится к сверхкатегорийным по содержанию метана.

Стоимость комплекса работ составит несколько десятков миллионов.

В 2018-2019 годах будут запущены в эксплуатацию две вертикальные скважины заблаговременной дегазации первой очереди, пробуренные с поверхности с прогнозируемым общим дебитом метана — 4 000-6 000 м3/сутки. Результат работ позволит заблаговременно, до начала ведения горных работ, снизить высокую природную газоносность дегазируемого участка угольного пласта III в контуре лаве 3-3-1 бис.

Суть метода заключается в воздействии на угольный пласт плазменно-импульсным генератором. Воздействие производится в жидкой среде, при этом в скважину ничего не закачивается. В жидкости создается скачок уплотнения, который инициируется в точках, расставленных по всей мощности обрабатываемого пласта по периодическому принципу. Расширяющийся газовый пузырь в жидкости в виде ударной волны, распространяясь радиально, сжимает среду до тех пор, пока давление в ударной волне не сравняется с пластовым давлением. Затем начинается процесс расширения среды к источнику колебаний. Сжимающие и растягивающие напряжения позволяют развить вторичную проницаемость в пласте в единую фильтрационную сеть. Это увеличивает вторичную проницаемость. Кроме того, образовавшиеся пузыри газа, после потери кинетической энергии флюида, сокращаются за одну микросекунду, вызывают гидродинамические удары с соответствующим акустическим сопровождением, что значительно увеличивает микротрещиноватость по вертикали и горизонтали в пласте.

На текущий момент технология, применяемая ООО «Георезонанс», не имеет аналогов в своем ценовом сегменте. Функционально сопоставимая технология гидравлического разрыва угольного пласта обходится в разы дороже. Внедрение инновационных технологий дегазации при добыче угля обеспечит конкурентные преимущества во всех направлениях:

— подготовка лавы к добыче;

— суточные объемы добычи;

— снижение себестоимости;

— а главное, повышение безопасности труда шахтеров.

Это не первый успех ООО «Георезонанс». К настоящему времени технология заблаговременной дегазации методом плазменно-импульсного воздействия прошла несколько последовательных этапов опытно-промышленных работ и внедрения.

1. Старт работ по инновационному проекту ООО «Георезонанс» «Технология и методология предварительной дегазации угольных пластов с целью обеспечения безопасной работы шахтеров и извлечения метана в промышленных масштабах» был дан после заключения договора (в 2014 году) на проведение научно-исследовательских и опытно-промышленных работ с АО «ОУК «Южкузбассуголь» по теме «Разработка технологии заблаговременной дегазации угольных пластов 45 и 48 в контуре лав 48-5 и 48-6 скважинами с поверхности с применением технологии плазменно-импульсного воздействия на участке Ерунаковский-Восточный, шахты «Ерунаковская VIII» АО «ОУК «Южкузбассуголь».

В рамках НИОКР были проведены лабораторные и полевые исследования применения технологии плазменно-импульсного воздействия на угольные пласты в четырех скважинах заблаговременной дегазации.

Впервые на практике (совместно с горнодобывающей компанией) была подтверждена целесообразность применения плазменно-импульсного воздействия для заблаговременной дегазации угольных пластов, включая пласты-спутники и вмещающие породы.

Выполнена рентгеновская томография образцов углей после применения плазменно-импульсного воздействия, подтвердившая возникновение микротрещиноватости после ПИВ.

Проведены лабораторные исследования проб метана и жидкости из скважин — пробы показали, что из скважин извлекается газ с содержанием метана 97,41 процента.

На основании микросейсмических исследований был проведен пассивный геофизический мониторинг на площади в процессе плазменно-импульсного воздействия на угольные пласты; было осуществлено построение карт распределения плотности энергии, изоповерхности плотности энергии источников микросейсмических событий с привязкой к устьям метаноугольных скважин, а также карт распределения микронапряжений в области возникновения микросейсмической эмиссии с направлениями главных осей напряжений. На основе геологических, геофизических и микросейсмических исследований было выполнено 3D-геологическое и гидродинамическое моделирование, которое подтвердило возникновение вторичной проницаемости после ПИВ и дебит метана в процессе эксплуатации скважин.

2. Дальнейшее промышленное применение технология ООО «Георезонанс» получила после заключения договора (в 2016 году) на выполнение работ по заблаговременной дегазации угольных пластов с АО «ОУК «Южкузбассуголь» по теме «Предварительные работы по заблаговременной дегазации угольных пластов 45 и 48 в контуре лавы 48-9 в филиале шахта «Ерунаковская-VIII» АО «ОУК «Южкузбассуголь» восемью вертикальными скважинами с поверхности с применением технологии плазменно-импульсного воздействия».

Результатом работ стал запуск в эксплуатацию восьми вертикальных дегазационных скважин с дебитом метана — 1 000-4 000 м3/сутки. Общий накопленный объем каптированного метана за 18 месяцев — 3,17 миллиона м3 (процесс дегазации продолжается). Результат работ позволяет заблаговременно, до начала ведения горных работ, снизить высокую природную газоносность угольных пластов и ускорить запуск дегазируемого участка угольной лавы 48-9 в безопасную эксплуатацию.

3. В настоящий момент ООО «Георезонанс» продолжает работы по заблаговременной дегазации угольных пластов с АО «ОУК «Южкузбассуголь» в рамках договора (2018 год) по теме «Заблаговременная дегазация угольных пластов 45 и 48 в контуре лавы 48-9 в филиале шахта «Ерунаковская VIII» АО «ОУК «Южкузбассуголь» восемью вертикальными скважинами с поверхности с применением технологии плазменно-импульсного воздействия».

Результатом работ в 2018-2019 годах станет запуск в эксплуатацию следующих восьми вертикальных дегазационных скважин, что позволит практически полностью охватить площадь отрабатываемой в 2021 году угольной лавы 48-9 и создать условия для безопасного труда шахтеров в условиях увеличения глубины залегания и газоносности угольных пластов.