содержание
НОВЕЙШАЯ ГЕОДИНАМИКА И ДОБЫЧА МЕТАНА ИЗ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ В КУЗБАССЕ
В.А. Зайцев
Проведение рациональной стратегии при выборе участков, наиболее перспективных для добычи метана из угольных пластов, требует учета степени проницаемости горных пород рассматриваемой территории. Характер проницаемости, как известно, определяется типом отложений (для углей - метаморфизмом), степенью их нарушенности и полем тектонических напряжений. Различные сочетания структурно-геодинамических параметров оказывают как положительное, так и отрицательное влияние на величину газовыделения угольных пластов. В одних случаях тектонические деформации способствуют более интенсивной миграции метана из недр к дневной поверхности, в других, наоборот, создают препятствия на пути движения газа. Мировая практика показывает, что учет структурно-геодинамических параметров позволяет существенно (в несколько раз) уменьшить поисковые площади перспективные для добычи метана из угольных пластов.
В течение 2009 года на Талдинской площади Кузбасса ООО "Газпром Добыча Кузнецк" было пробурено семь углеметановых скважин, оборудован углеметановый промысел и с конца 2009 года началась его промышленная эксплуатация. В каждой скважине через перфорационные отверстия путем гидроразрыва пласта были обработаны по 5-6 угольных пластов. Эксплуатация скважин заключалась в первичном понижении уровня подземных вод с помощью погружных насосов. С понижением уровня воды происходит частичная разгрузка углепородного массива от горного давления (депрессия на пласт) и начинается десорбция метана.
К настоящему моменту накопилась информация по эксплуатации скважин. Рассмотрение этих данных позволяет сделать следующие выводы. Во-первых, среднесуточные дебиты скважин сильно различаются. Верхняя группа пластов в 2 - 3 раза более обильна, чем нижняя. Важно отметить, что полученное распределение дебитов по скважинам не зависит ни от мощности угольных пластов, ни от их газоносности. Во-вторых, характер распределения добычных возможностей скважин показывает, что есть четкая корреляция между дебитами газа и среднесуточными дебитами воды, что явно указывает на проницаемость угольных пластов, как основной фактор, определяющий способность угля к газоотдаче. Помимо этого, подтверждена тектоническая (структурная) приуроченность мест благоприятных и не благоприятных для добычи метана из угольных пластов. Важно отметить, что газоносные угольные пласты в нетронутом (недеформируемом) состоянии непроницаемы всюду ниже зоны газового выветривания. Иначе говоря, в нетронутых газоносных угольных пластах нет фильтрационных каналов, несмотря на множество разных открытых и закрытых трещин и пор. Все отдельности угля, образованные этими трещинами, достаточно плотно прижаты друг к другу под действием горного давления. Закрытые трещины не имеют зазоров, а открытые трещины, как и поры, изолированы друг от друга. В результате в нетронутом пласте нет достаточной совокупности трещин-пор, образующих общую систему каналов, в которых происходит движение жидкости и газа. Таким образом, фильтрационные параметры проницаемых зон зависят от развития деформационных процессов в угле, при которых раскрываются трещины.
Для достаточно точного описания трещин при моделировании фильтрационных процессов в угольном пласте применяется метод двойного пространства (двойной пористости и проницаемости). Одним из новых программных продуктов, позволяющим моделировать вторичную пористость и проницаемость, является разработка компании Roxar под названием FracPerm. С помощью этого программного продукта была построена детальная 3D геодинамическая модель Талдинского метаноугольного месторождения. Как известно, горные породы на глубине находятся под суммарным воздействием многих физико-механических сил: собственный вес пород, тектонические силы различного масштабного уровня, внутреннее давление насыщающих флюидов и др. Все это приводит к возникновению в массиве горных пород сложного объемно-напряженного состояния. Поскольку массив состоит из неоднородных по физико-механическим свойствам горных пород, обладающих определенной геометрией, и на поверхности массива имеется расчлененный рельеф, то при анализе напряженного состояния необходимо учитывать каждый фактор, влияющий на суммарное поле напряжений. В данной работе были учтены: горизонтальное сжатие, вызванное тектоническими процессами, и литостатическое давление, обусловленное весом вышележащих пород. Перераспределение в нагруженном объеме любой подвижной (газово-жидкой) субстанции определяется соотношением обстановок сжатия и растяжения. При всех типах геомеханических обстановок повышенная подвижность метана в угольных пластах ожидается в более деформированных участках.
Таким образом, разработана методика, благодаря которой можно прогнозировать участки с высокими коэффициентами газоотдачи метана из угольных пластов, что имеет важное практическое значение при создании углеметановых промыслов.
|
