Construcción y análisis de datos de la construcción del pozo y análisis de datos para la detección del efecto de drenaje superficial del metano de capas de carbón en el área minera de Shihe

Du Xinjian, Tian Yongdong, He Qinghong, Zhao Zhiyou, Zhao Xiaoshan

(Jincheng Anthracite Mining Group Co., Ltd., Jincheng, Shanxi, 048000)

Proyecto del Fondo: Proyecto Especial Principal Nacional de Ciencia y Tecnología 63 "Proyecto de demostración integrada de desarrollo de metano en capas de carbón, extracción de gas y minería de carbón en el área minera de Jincheng, provincia de Shanxi" (Nº 2008ZX05063). nº: 2008ZX05063).

Acerca del autor: Du Xinjian, hombre, subdirector general de Jincheng Coal Industry Group, ingeniero superior; dirección postal: ciudad de Beishidian, ciudad de Jincheng, provincia de Shanxi; teléfono y fax: 0371; -666699: Teléfono y fax: 0356 2190326 Correo electrónico: jangcoal@126. com

Resumen: Los pozos de superficie de metano en lechos de carbón se han utilizado en el área minera de Tizihe durante 6 años. Han pasado seis años desde que se drenaron los pozos superficiales de metano en capas de carbón en la zona minera de Sihe. Para evaluar el efecto de drenaje de los pozos de metano en capas de carbón, se construyeron pozos de metano en capas de carbón en el área minera de Sihe y se realizaron pruebas de contenido de gas. Con base en el contenido de gas actual y el análisis de producción histórica, los resultados muestran que el contenido de gas de la veta de carbón se puede reducir en un promedio de 1,36 a 2,40 m3/t por año. Según esta conclusión, la extracción de metano de capas de carbón en la superficie y la producción de minas de carbón subterráneas pueden conectarse mejor en el tiempo y el espacio, proporcionando una base para el futuro diseño de metano de capas de carbón.

Palabras clave: área minera de metano de lecho de carbón de Sihe; pozo de metano de lecho de carbón; evaluación del efecto de drenaje de metano de lecho de carbón en la superficie en el área minera de Sihe

Du Xinjian Tian Yongdong, He Qinghong, Zhao Zhiyou, Zhao Xiaoshan

(Shanxi Jincheng Anthracite Mining Group Co., Ltd., Shanxi Jincheng Anthracite Mining Group Co., Ltd., Jincheng 048006)

Resumen: Nuestra empresa opera en la mina Sihe. Se ha dedicado a trabajos de extracción superficial de metano en capas de carbón durante 6 años. Para evaluar el efecto de drenaje del metano de yacimientos de carbón, diseñamos un pozo de prueba de metano en yacimientos de carbón y realizamos una prueba de drenaje de gas. Con base en el contenido de gas actual y el análisis del historial de producción, los resultados muestran que el contenido promedio de gas de la veta de carbón se puede reducir en 1,0 y el contenido de gas de la veta de carbón se puede reducir en 1,36 ~ 2,40 m3/t/año. Esta conclusión puede hacer que la extracción de metano de capas de carbón en la superficie y la producción de carbón subterránea estén más coordinadas en el tiempo y el espacio, y la producción de metano de capas de carbón se puede reducir en 1,36 ~ 2,40 m3/t/año. Esta conclusión puede hacer que la extracción de metano de capas de carbón en la superficie y la producción de carbón subterránea estén más coordinadas en el tiempo y el espacio, y proporcionar una base para el futuro diseño de metano de capas de carbón.

Palabras clave:

Mina Sihe; metano de yacimientos de carbón; producción de carbón subterráneo: área minera de Sihe; evaluación del efecto de drenaje de metano de yacimientos de carbón; pozos de metano en el bloque que han sido extraídos durante un cierto número de años, aprovechamos la oportunidad del gran proyecto nacional de ciencia y tecnología para construir e investigar los pozos de prueba del efecto de extracción para detectar la disminución del contenido de gas en el carbón regional. vetas después de un cierto número de años de extracción, y comparar los resultados con el análisis de ajuste que se realiza en condiciones históricas de producción para obtener una cierta cantidad de contenido de gas en la veta de carbón. Después de un cierto número de años de extracción, el contenido de gas de la veta de carbón regional disminuirá de acuerdo con la situación histórica de producción, se realizará un análisis adecuado para obtener una determinada curva de predicción, que proporcionará cierta orientación para que las minas de carbón reduzcan el carbón. contenido de gas de veta y la emisión de pozos de gas metano de lecho de carbón.

1 Diseño general

1.1 Requisitos generales

A través de la recopilación de datos, analizar los datos de cambio del contenido de gas residual de los pozos de metano de lechos de carbón en los pozos de parámetros de la superficie de construcción, y revelan la superficie del suelo en áreas típicas del área minera de Jincheng. Las reglas cambiantes del contenido de gas residual en las vetas de carbón después de diferentes ciclos de drenaje del desarrollo de metano en lechos de carbón proporcionan una base científica para el posterior drenaje de metano en lechos de carbón y la producción de reemplazo de minas de carbón.

1.2 Contenido principal de la investigación

Investigación sobre la teoría y el método del contenido de gas residual de pozos de metano de capas de carbón en el país y en el extranjero; análisis de datos de contenido de gas residual de pozos de metano de capas de carbón con diferente drenaje; ciclos de veta de carbón después del desarrollo de metano en capas de carbón en la superficie en el área minera de Jincheng Estudio sobre las reglas cambiantes del contenido de gas residual.

1.3 Plan Técnico

1.3.1 Investigación in situ y recopilación de datos

Basado en la investigación sobre la teoría y los métodos del contenido de gas residual en el lecho de carbón. desarrollo de pozos de metano en el país y en el extranjero, se llevó a cabo una inspección in situ en el área minera de Jincheng para investigar y recopilar datos sobre la distribución del contenido de metano de yacimientos de carbón en pozos de metano de yacimientos de carbón con diferentes ciclos de extracción en el área minera.

1.3.2 Análisis de datos

Con base en información relevante, se resumieron y analizaron los datos del contenido de gas residual de los pozos de metano de lechos de carbón en diferentes períodos de extracción, y se dibujaron los mapas de contorno correspondientes para revelar el área minera de Jincheng Cambiar los patrones de contenido de gas residual en las vetas de carbón superficiales después del desarrollo de metano en las capas de carbón en áreas típicas.

1.4 Selección de la ubicación del pozo parámetro

A través de inspección en sitio y consulta y comunicación completa, se planea implementar 1 pozo parámetro: 30 pozos de extracción (con antigüedad del pozo superior a 6 años) en el área minera de Shihe) y 70 pozos de extracción (con una antigüedad de más de 5 años) y un pozo de parámetro (Fig. 1).

Figura 1 Disposición del pozo paramétrico

1.5 Diseño de prueba paramétrica

El diseño de prueba paramétrica necesita diseñar la cantidad de muestreo en función del espesor esperado de la veta de carbón en el Diseño de ingeniería de perforación. En la actualidad, es preliminar. El diseño se basa en la información recopilada.

1.5.1 Cantidad de muestreo y tecnología de análisis

Cantidad de muestreo y tecnología de análisis: según los requisitos, probaremos las vetas de carbón No. 3, No. 9 y No. 15 Perforados en pozos de parámetros de superficie, la cantidad de muestreo y los elementos de análisis se muestran en la Tabla 1.

Tabla 1: Cantidad de muestreo y elementos de análisis

Métodos técnicos de prueba y análisis: las pruebas y análisis se llevan a cabo en estricta conformidad con los estándares nacionales vigentes y los estándares de la industria. Cumplir con los estándares nacionales vigentes y los estándares de la industria.

1.5.2 Requisitos de muestreo

Fluido de perforación: en principio, se utiliza agua limpia como fluido de perforación en las secciones de vetas de carbón, especialmente en las vetas de carbón objetivo.

Extracción de muestras: utilice el método de extracción de muestras con cuerda para tomar muestras de carbón para realizar pruebas de contenido de gas. El tiempo de elevación para un pozo poco profundo de 500 m no debe exceder los 10 minutos, y el tiempo de elevación para un pozo poco profundo de 1000 m no debe exceder los 20 minutos. minutos.

2 Descripción general del proyecto

2.1 Resumen de construcción

Figura 2 Diagrama de estructura del pozo

Prueba 01 El pozo está ubicado en la ciudad de Jiafeng, condado de Qinshui Cerca de la aldea de Taozhang se encuentra el pozo de demostración del Proyecto de demostración de desarrollo integral de metano de lecho de carbón del área minera de Jincheng, un importante proyecto nacional de ciencia y tecnología, numerado SHSF01#. El pozo fue diseñado y perforado por Qinshui Lanyan Coalbed Mtane Co., Ltd. El propósito de este pozo es probar la efectividad de los pozos de metano de lechos de carbón circundantes para drenar la veta de carbón 3# y obtener los datos correspondientes del yacimiento.

El pozo fue perforado por Qingshui Lanyan Coalbed Mamine Co., Ltd. el 2 de noviembre de 2010, con una broca triple de Φ311,15㎜, y el 5 de noviembre, con un revestimiento de superficie de Φ244,5㎜. Φ215.90㎜ La broca triple se completó el 21 de noviembre de 2010 después de 48 horas de cementación y espera, logrando el propósito de diseño.

El 22 de noviembre de 2010 se completó la operación de tala.

El 22 de noviembre de 2010 se completó la cementación.

El 25 de noviembre de 2010 se completó el registro de amplitud del sonido de calidad de cementación.

El 25 de noviembre de 2010, se realizó una prueba de presión. La presión no bajó a 15 MPa durante 30 minutos, lo que indica que la prueba de presión pasó.

2.2 Estructura del pozo petrolero

2.2.1 Diagrama esquemático de la estructura del pozo petrolero

El diagrama esquemático de la estructura del pozo petrolero se muestra en la Figura 2.

2.2.2 Tabla de datos de la estructura del pozo

Consulte la Tabla 2 para conocer los datos de la estructura del pozo.

2.3 Datos básicos

La estructura se muestra en la Tabla 3. 4 Veta de carbón, calidad del carbón y perfil de metano del lecho de carbón

2.4.1 Veta de carbón

Esto Los principales estratos carboníferos de la zona son la Formación Taiyuan (C3t) del Sistema Carbonífero Superior y la Formación Shanxi (P1s) del Sistema Pérmico Inferior. El espesor de la veta de carbón expuesta es de 141,00 m, y se encontraron 4 vetas de carbón explotables en el área, de las cuales la veta de carbón 3# tiene 5,89 m de espesor, la veta de carbón 7# tiene 0,34 m de espesor, la veta de carbón 9# tiene 1,15 m de espesor y la veta de carbón 15# tiene 2,46 m de espesor. Este pozo es un pozo central y las vetas de carbón centrales están ubicadas en las secciones de vetas de carbón 3#, 9# y 15#.

Tabla 2 Tabla de datos de la estructura del eje

Tabla 3 Tabla de descripción general de la construcción

Tabla 4 Lista de vetas de carbón

2.4.2 Gas de vetas de carbón Descripción general

Esta vez, al perforar en las vetas de carbón 3#, 9# y 15#, no se encontró ningún colapso del techo en la boca del pozo. Según los datos geológicos existentes, el pozo y sus alrededores se encuentran en un área rica en gas, y las minas de producción circundantes, como la mina Shihe, son minas con alto contenido de gas, con grandes cantidades de chorros de gas y alta presión de gas en las vetas de carbón. Los datos de perforación geológica y los recortes de carbón devueltos del pozo muestran que las vetas de carbón 3#, 9# y 15# se producen en formas masivas, con huecos y fisuras no desarrollados y una débil permeabilidad al gas. Sin embargo, el polvo de carbón que regresa de este pozo tiene burbujas que se precipitan cuando se deposita en el tanque de circulación de lodo, por lo que este pozo debería tener potencial de escape. Este pozo requiere una fracturación efectiva para lograr resultados de drenaje ideales y beneficios económicos considerables.

3 Medición real del contenido de gas residual

3.1 Veta de carbón objetivo

Número de pozo: Prueba 01#

Veta de carbón objetivo 3 carbón , profundidad del pozo 387,88- 393,68 m, espesor 5,80 m. Se recolectaron 5 muestras de desorción en el sitio;

La veta de carbón objetivo es de 9 carbones, con una profundidad de 437,54-438,74 m y un espesor de 1,20 m. Se recogieron 2 muestras de desorción in situ.

Fila de carbón objetivo 15 carbón, profundidad 479,07~481,67 m, espesor 2,60 m. Se recolectaron cuatro muestras de desorción en el sitio (Tabla 5).

Tabla 5 Lista de muestreo de núcleos de carbón

3.2 Contenido de gas

El contenido de gas se mide según GB/T195592008 "Método para la determinación del contenido de metano en lechos de carbón". .

Se recogieron 5 muestras de desorción de carbón 3#***, y el contenido de gas seco al aire fue de 8,97~12,45 cm3/g, con un promedio de 10,74 cm3/g (los valores promedio en el el informe son todos promedios aritméticos, etc.) El contenido de metano es de 10,99~13,67 cm3/g, con un promedio de 12,24 cm3/g.

Carbón 9#****, recolectado 2 muestras de desorción, contenido de gas seco al aire 26,08 ~ 27,66 cm3/g, promedio 26,87 cm3/g (en el informe) el valor promedio es la media aritmética, lo siguiente (por analogía): el contenido de metano seco sin cenizas es 30,04~32,99 cm3/g, el contenido medio de metano seco sin cenizas es 25,76~27,14 cm3/g, el contenido medio de metano seco sin cenizas es 29,67~32,37 cm3/g; g, con un promedio de 31,02 cm3/g.

Se recogieron cuatro muestras de desorción de carbón *** de 15# y el contenido de gas de secado al aire fue de 22,01~26,34 cm3/g, con un promedio de 24,92 cm3/g; secado sin contenido de gas a base de cenizas es 28,61-30,17 cm3/g, con un promedio de 29,43 cm3/g; el contenido de metano secado al aire es 21,65-25,88 cm3/g, con un promedio de 24,50 cm3/g; El contenido de metano seco libre de cenizas es de 28,14-29,65 cm3/g, con un promedio de 28,93 cm3/g (Tabla 6).

Tabla 6 Tabla de contenido de gas de la veta de carbón

3.3 Tiempo de adsorción

El tiempo de adsorción de la muestra de carbón 3# varía de 4,69 días a 18,69 días, con un promedio de 9,26 días.

El tiempo de adsorción de la muestra de carbón 9# oscila entre 1,30 y 1,97 días, con un promedio de 1,64 días.

El tiempo de adsorción de la muestra de carbón 15# varió de 1,64 a 2,95 días, con un promedio de 2,27 días.

4 Datos de pozos centrales periféricos

4.1 Veta de carbón objetivo

Número de pozo: SH020#, SH036#;

Veta de carbón objetivo 3 .

4.2 Contenido de gas

Para medir el contenido de gas, siga GB/T195592008 "Determinación del contenido de metano en capas de carbón".

SH020#: Se recogieron 5 muestras de desorción de carbón 3# ***, y el contenido de gas seco al aire fue de 21,07-23,55 cm3/g, con un promedio de 22,31 cm3/g (los valores promedio ​​en el informe son todos promedios aritméticos, la siguiente analogía); contenido de gas seco sin cenizas 22,01 ~ 24,23 cm3/g, promedio 23,12 cm3/g; contenido de metano seco al aire 16,31 ~ 22,09 cm3/g, promedio 19,20 cm3/g; contenido de metano en base seca sin cenizas 17,35 ~ 23,47 cm3/g, promedio 20,41 cm3/g (Tabla 7).

Tabla 7 Tabla de contenido de gas de la veta de carbón

SH-036#: carbón 3#****, se recogieron 5 muestras de desorción, contenido de gas seco al aire 20,81~25,41 cm3/ g, un promedio de 23,11 cm3/g (los valores promedio en el informe son todos promedios aritméticos, y la siguiente analogía el contenido de metano seco sin cenizas es 23,48 ~ 27,28 cm3/g, con un promedio de 25,38 cm3/g); el contenido de metano seco al aire es de 19,73~24,68 cm3/g, con un promedio de 22,21 cm3/g; el contenido de metano seco sin cenizas es de 21,99-25,63 cm3/g, con un promedio de 23,81 cm3/g (Tabla 8).

Tabla 8 Tabla de contenido de metano de capas de carbón

5 Análisis de los pozos de drenaje circundantes

De acuerdo con las estadísticas anteriores de los datos de drenaje de los pozos de metano de capas de carbón circundantes, los datos en Se obtiene la Tabla 9, entre las cuales SH-018 El tiempo de extracción de #~SH-021# es de 6 años y el tiempo de extracción de SH026#~SH029# es de 5 años.

Tabla 9 Tabla de producción de gas de los pozos de metano de capas de carbón circundantes

Supongamos que el contenido inicial de gas del metano de capas de carbón es A, la producción diaria de gas es C y después de D años de extracción , el contenido de gas restante del lecho de carbón es B. El rango de control del pozo de gas es R, la altura de la veta de carbón es H y la gravedad específica del carbón es 1,5, se puede derivar la siguiente fórmula:

China Progreso de la tecnología del gas de las minas de carbón:

Es decir:

Progreso de la tecnología del metano de yacimientos de carbón de China:

Es decir:

"El metano de yacimientos de carbón de China Progreso tecnológico: Actas del Simposio académico sobre metano de lechos de carbón de 2011"

Entonces, la conclusión es que existe una relación exponencial entre la producción diaria de gas y el contenido anual de metano en lechos de carbón.

El gráfico de predicción se muestra en la Figura 3.

Figura 3 La relación entre la producción anual de gas y la reducción anual del contenido de metano en el lecho de carbón

6 Conclusión de la verificación

Al comparar el efecto de drenaje del pozo de prueba con el pozo de prueba 01 Los datos de extracción de muestras se compararon con los de los pozos SH020# y SH036# (Figura 4, Tabla 10 y Tabla 11), y se concluyó que la producción diaria de gas tiene una relación exponencial con el contenido anual de metano en las capas de carbón. 4. Tabla 10, Tabla 11), los pozos de metano de capas de carbón circundantes no drenan las vetas de carbón de 9# y 15#, por lo que no se hacen comparaciones aquí.

Figura 4 Comparación del contenido de gas en pozos centrales

Tabla 10 Comparación del contenido de gas de la veta de carbón

Tabla 11 Comparación del contenido de gas de la veta de carbón

Presione 6 Al calcular el tiempo de descarga anual, la reducción promedio anual es de 1,36-1,5 cm3/g.

Basado en el tiempo de descarga de 5 años, la reducción promedio anual es de 2,31-2,40 cm3/g .

Basado en el tiempo de descarga de 5 años Calculado en base al tiempo de emisión, la reducción media anual es de 2,31-2,40 cm3/g.

Calculado en base al tiempo de emisión de 5 años Al mismo tiempo, la reducción promedio anual es de 2,31-2,40 cm3/g.

Un análisis exhaustivo muestra que, cuando se extrae metano de carbón de la mina de carbón Shihe, el contenido de metano de carbón disminuirá a una tasa de 1,36-2,40 cm3 /g por año, y eventualmente caerá por debajo del contenido recuperable de metano de carbón en la mina.

7 Conclusión

Dado que hay relativamente pocos pozos en China para probar el efecto de extracción, es la primera vez que se prueba el efecto de drenaje en el bloque Shihe, pero solo un pozo ha Ha sido probado, por lo que los datos están incompletos. La conclusión también está incompleta. En el futuro, Jincheng Group obtendrá más resultados experimentales con la ayuda de importantes proyectos científicos y tecnológicos y proyectos de investigación científica de la empresa. Líderes relevantes del Grupo Jincheng.

Referencias

He Tiancai, Qin Yongben. Tecnología de exploración y utilización de metano de capas de carbón". Prensa de la Universidad de Minería y Tecnología de China: Prensa de la Universidad de Minería y Tecnología de China

Meng Zhaoping, Tian Yongdong, Li Guofu. Teoría geológica y métodos de desarrollo de metano de capas de carbón. Beijing: Prensa científica

Ni Xiaoming, Su Xianbo, Zhang Xiaodong. Geología del desarrollo del metano en capas de carbón. Beijing: Chemical Industry Press

Su Xianbo, Chen Jiangfeng, Sun Junmin, etc. Geología y exploración de metano en capas de carbón. Geología, exploración y desarrollo del metano de lechos de carbón. Beijing: Science Press

Geología, exploración y desarrollo del metano de lechos de carbón.