Теория теплового воздействия на угольный пласт

Расчетная величина прогрева угольного пласта в результате теплового воздействия выбирается, как правило, в зависимости от требуемого снижения газоносности угольного пласта. Расчет снижения сорбционной способности углей при повышении температуры целесообразно вести по следующей зависимости сорбции метана от степени метаморфизма угля (определяемого по выходу летучих) и от температуры:

где а - сорбционная емкость угля, м³/т г. м; В - условная максимальная сорбционная газоемкость угля с содержанием летучих веществ 1% при температуре 0°С и b=1 м³/т г. м; V - выход горючих веществ на горючую массу, %;

,b-постоянные, определяемые выходом летучих; с - постоянная величина; р - давление метана, атм; n- величина, зависящая от температуры и давления.

Анализ формулы (3.116) показывает, что зависимость сорбционной емкости угля от температуры не является линейной, однако для выбранного небольшого диапазона изменения температуры пласта при тепловом воздействии (5-20° С) с достаточной степенью точности может экстраполироваться линейной функцией:

Для выбора оптимальных режимов нагнетания теплоносителя, расчета основных параметров процесса теплового воздействия, обеспечивающего достижение необходимой величины прогрева угольного пласта, изучен процесс распространения тепла в угленосном массиве при нагнетании в него теплоносителя. Строго математически эта задача не могла быть решена вследствие резкой анизотропии свойств и неоднородности массива. Поэтому поставленная задача рассматривалась в две стадии: определялось распространение температурных полей при течении горячей несжимаемой жидкости в однородном изотропном пористом пласте, заключенном между водонепроницаемыми, но теплопроводными породами, и оценивался процесс распространения тепла от основных систем трещин гидрорасчленения за счет теплопроводности с целью оценки возможности прогрева всей массы угля в зоне гидравлической обработки и определения времени выдержки теплоносителя в пласте по окончании нагнетания. Эта стадия изучения задачи позволила перейти от рассмотрения идеализированной модели угольного пласта к реальной, существующей после его гидрорасчленения.

Основные параметры угольного пласта (теплофизические, гидравлические, технологические свойства и др.) предопределили возможность с допустимыми погрешностями (до 3%) описать аналитически температурные поля пласта и вмещающих пород при непрерывном нагнетании теплоносителя. Расчетным путем был определен коэффициент потерь тепла во вмещающие породы. Расчеты показали, что при значительном времени нагнетания теплоносителя (более 800-1000 ч) потери тепла достигают 50%. Существенные потери тепла, ограниченность зоны воздействия, неравномерность обработки при непрерывном нагнетании теплоносителя предопределили выбор режима нагнетания по схеме регенерации тепла, сущность которой сводится к следующему: в первую стадию обработки в пласт нагнетается теплоноситель возможно большей температуры

с целью создания значительно перегретой призабойной зоны. Во вторую стадию в пласт нагнетается вода с меньшей избыточной температурой

(возможно

= 0), которая прогревается в значительно нагретой призабойной зоне за счет снижения величины перегрева пласта и частично за счет тепла, потерянного в этой зоне во вмещающие породы и прогревает менее нагретые и более удаленные от скважины участки пласта, увеличивая тем самым радиус зоны воздействия. Полученная расчетная формула, описывающая температурное поле пласта при нагнетании в него теплоносителя по схеме регенерации тепла, имеет вид:

где

- объемная теплоемкость воды, ккал/м³∙град;

-объемная теплоемкость пласта, ккал/м³∙град; С - объемная теплоемкость вмещающих пород, ккал/м³∙град;

- коэффициент теплопроводности пород, ккал/м-ч-град; r - расстояние от скважины, м; h - мощность пласта, м; t - общее время нагнетания, ч; t’- продолжительность первой стадии обработки, ч;

- средний темп нагнетания теплоносителя, м³/ч;

- темп нагнетания во вторую стадию, м³/ч;

;

Расчетная формула (3.117) позволяет определять оптимальные темпы нагнетания теплоносителя в первую и вторую стадии обработки (

)и расчетную величину

, исходя из условий требуемой величины прогрева угольного пласта по условиям наибольшей равномерности зоны тепловой обработки заданного радиуса, равного половине расстояния между нагнетательными скважинами. Получены аналогичные зависимости для процессов прогрева вмещающих пород и остывания угольного пласта, исследованы вопросы изменения газопроницаемости угля в процессе теплового воздействия. Это позволило на основе обобщения результатов по изучению трещиноватости угольных пластов Карагандинского и Донецкого бассейнов, подвергнутых гидравлическому расчленению через скважины, пробуренные с дневной поверхности, разработать методику расчета основных параметров процесса теплового воздействия на угольный пласт. Методика позволяет исходя из величины требуемого снижения газоносности и выбросоопасности угольного пласта, степени заблаговременности обработки, конкретных горно-геологических условий определять параметры и необходимые объемы нагнетания теплоносителя, сроки выдержки его в пласте и другие необходимые показатели процесса теплового воздействия на угольный пласт как средства совершенствования метода гидрорасчленения угольных пластов для дегазации и борьбы с внезапными выбросами угля и газа.

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: