ПРИМЕР ОПТИМИЗАЦИИ РАСПОЛОЖЕНИЯ ГАЗООТВОДНОЙ СКВАЖИНЫ В ЗАБРОШЕННОЙ УГОЛЬНОЙ ШАХТЕ НА ОСНОВЕ ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ПЛАСТА

Заброшенный шахтный газ относится к существующим ресурсам метана в остаточных угольных пластах, окружающих породах или подземных пространствах в угольных шахтах, которые закрыты на основе специальных процедур из-за истощения угольных ресурсов, невыполнения требований безопасности производства или других промышленных технологических политик. Газ добывается в действующих угольных шахтах либо через подземную, либо через поверхностную скважину, в то время как для отвода газа в заброшенных угольных шахтах, как правило, используются исключительно поверхностные скважины. Эффективность отвода газа из заброшенных угольных шахт в значительной степени зависит от расположения скважины, плотности скважины и гидравлического разрыва пласта.

Благодаря преобразованию энергии и охране окружающей среды все большее число угольных шахт в Китае закрывается. В этих заброшенных угольных шахтах по-прежнему мало газовых ресурсов, имеющих значительную ценность для развития и использования. Кроме того, газ в заброшенных угольных шахтах также вызывает различные экологические, безопасные и экономические проблемы, которые привлекли широкое внимание из-за его очевидной токсичности. Поэтому необходимо срочно провести исследования по соответствующей теории и техническим методам отвода газа в заброшенных угольных шахтах таким образом, чтобы потенциальные многочисленные преимущества, предлагаемые заброшенным шахтным газом, были адекватно использованы.

В вертикальном направлении заброшенный пласт угольной шахты классифицируется на зону обрушения, зону трещиноватости, зону прогиба просадочных пород, а также вышележащую породную формацию от дна к слоям породы вверх. В горизонтальном направлении его можно разделить на зону повторного уплотнения, зону разрушения кольца “О”, боковую зону разрушения и неповрежденную необработанную зону, от центра до внешней стороны gob (

Математическая модель течения газа в заброшенных шахтах

При дренировании заброшенного шахтного газа под отрицательным давлением свободный газ поступает в ствол скважины через трещины, и давление газа в сети трещин уменьшается. Впоследствии адсорбированный газ в матрице начинает десорбироваться. После этого десорбированный газ поступает в систему трещин под низким давлением, поступает на дно скважины и через ствол скважины перекачивается на поверхность. Газ десорбируется и диффундирует в матрицу. Течение газа в трещинах удовлетворяет закону Дарси. Адсорбционная способность газа может быть описана на основе модели изотермы Ленгмюра. Таким образом, можно установить модель течения связи газовой матрицы и естественного разрушения. Управляющие уравнения следующие:

В естественных трещинах принят закон сохранения массы газа, а уравнение сохранения массы имеет вид

Из-за влияния естественных трещин и искусственной выемки неоднородность заброшенных шахтных коллекторов по газоносности и проницаемости сильнее, чем у обычных угольных пластовых метановых коллекторов. Одновременно состояние залегания газа в каждом участке и правило миграции при нагнетательном состоянии также усложняются, затрудняя оптимизацию позиций скважин. На основе имитационного анализа дренажа газа в определенной шахте в данном исследовании предлагается имитационный рабочий процесс для оптимизации расположения газодобывающей скважины в заброшенных угольных шахтах, включающий следующие этапы:

Создание трехмерной геологической модели и распределение свойств коллектора;

Выполнение моделирования с использованием исходных данных местоположения скважины;

Для оптимизации расположения скважины на заброшенной угольной шахте в Шэнбэе была создана сопряженная двухпористая имитационная модель. По результатам моделирования сделаны следующие выводы:

Пять оптимизированных местоположений скважин, включая оптимизированные 1#, 2#, 3#, 4#, а добавленная скважина 1# определяется с помощью нескольких сценариев моделирования. Оптимизированная скважина должна находиться в пределах кольца “O”. Проточные линии облегчают оптимизацию расположения скважины, и предпочтительно, чтобы она соединяла различные проточные линии.

Рабочий процесс, примененный в данном исследовании, может быть использован для оптимизации расположения скважин в заброшенных угольных шахтах, которые, как ожидается, будут сильно гетерогенными из-за первоначальной и последующей добычи полезных ископаемых.

Список литературы:

1. Аглямова, Л.Ф. Учет расходов на поиск, оценку и разведку полезных ископаемых / Современное развитие экономических и правовых отношений. Образование и образовательная деятельность. 2018. Т. 2018. С. 10-15.
2. Афанасьев, В. Я. Уголь России: состояние и перспективы: Монография / В.Я. Афанасьев, Ю.Н. Линник, В.Ю. Линник. — М.: НИЦ ИНФРА-М, 2017. — 271 с.