«Нефтепро-
мысловое дело»

Обеспечение герметичности скважин для добычи метана из угольных пластов

УДК: 622.279.34
DOI: -

Авторы:

¹ Северо-Кавказский федеральный университет, Ставрополь, Россия
² Азербайджанский технический университет, Баку, Азербайджан

Ключевые слова: угольные пласты, метан, утечки, скважина, строительство, добыча, качество, герметичность

Аннотация:

В статье рассмотрены вопросы утечки метана при его добыче из угольных пластов, а также методы повышения качества скважин, способствующие значительному сокращению объема выбросов углеводородов в атмосферу. Показано, что необходимым условием для исключения утечек углеводородов (УВ) является обеспечение герметичности крепи скважины. Изучен вопрос о возможности создания при строительстве скважин герметичных элементов крепи – обсадных колонн и цементных оболочек. Приведены основные факторы, определяющие потерю герметичности обсадных колонн и условия её возникновения. Скважина рассматривается как источник утечки флюида в двух аспектах – измеряемых утечек УВ и неизмеряемых. Предотвращение утечек флюида при эксплуатации метанодобывающих скважин определяется условиями, обеспечивающими герметичность её крепи. Обосновано, что выбор конструкции скважин должен осуществляться с учетом горно-геологических условий разрабатываемой залежи и технико-технологических факторов. Установлено, что утечка флюида возникает в любом месте многокомпонентной (многослойной) конструкции – за отдельно взятой колонной или одновременно за несколькими обсадными колоннами, где формируются условия для миграции флюида. Предложены подходы по обеспечению герметичности крепи скважин при добыче метана из угольных пластов и методика оценки их качества.

Список литературы:

1. Mishar A., Govindarajan S.K. Methane Gas Production from a Coal Bed Methane Reservoir: An Overview // J. of Oil, Gas and Coal Engineering. – 2020. – Vol. 5(1). – P. 039–046. – URL: https://www.researchgate.net/publication/339499229

2. К оценке эмиссии метана при добыче угля открытым способом / О.В. Тайлаков, Д.Н. Застрелов, М.П. Макеев, А.В. Логинова // Вест. НЦ ВостНИИ. – 2023. – № 2. – С. 35–40. – DOI: 10.25558/VOSTNII.2023.81.96.004

3. Возникновение флюидопроявляющих каналов в зацементированном пространстве скважин / Р.А. Гасумов, И.Л. Осадчая, Э.Р. Гасумов, И.М. Першин // Нефтепромысловое дело. – 2019. – № 10(610). – С. 37–42. – DOI: 10.30713/0207-2351-2019-10(610)-37-47

4. Алексеев А.Д., Молчанов А.Н. Физическое состояние метана в ископаемом угле в аспекте его извлечения // Горный информ.-аналит. бюллетень (науч.-техн. журнал). – 2010. – № 1. – С. 112–121.

5. Валиева О.А. Обеспечение безопасности эксплуатации угольных шахт путем предварительной дегазации угольных пластов //Актуальные проблемы повышения эффективности и безопасности эксплуатации горно-шахтного и нефтепромыслового оборудования: материалы II Междунар. науч.-практ. конф. "Горная и нефтяная электромеханика-2015". – Пермь, 2015. – Т. 1. – С. 218–222.

6. Кузнецов Р.В., Шишляев В.В. Моделирование разработки пластовых систем метаноугольных месторождений с учетом процессов усадки матрицы угля и сжимаемости системы трещин // Вести газовой науки. – 2022. – № 3(52). – С. 207–216.

7. Определение нелинейных параметров упругих свойств горных пород при исследовании геомеханических процессов / Н.Г. Высотин, Ю.П. Гальченко, В.А. Винников, В.А. Еременко // Инженерная физика. – 2020. – № 7. – С. 33–38.

8. Колесниченко И.Е., Артемьев В.Б., Колесниченко Е.А. Эволюция методов изучения метанобезопасности при разработке угольных пластов // Уголь. – 2019.– № 7(1120). – С. 36–41.

9. Качество – цель строительства скважин / Н.Г. Федорова, Ю.К. Димитриади, И.В. Мурадханов, С.А. Каверзин // Булатовские чтения. – 2022. – Т. 1. – С. 477–482.

10. Гасумов Р.А., Гасумов Э.Р. Оценка гидродинамического совершенства системы скважина–пласт, формируемой на этапе вскрытия продуктивного пласта // Геология и геофизика Юга России. – 2023. – № 4. – С. 108–123. – DOI: 10.46698/VNC.2023.58.47.009

11. Султанов Д.Р., Баймаханов А.Е., Абилтаева А.З. Механизм возникновения межколонного давления в скважинах и их ликвидация // Булатовские чтения. – 2020. – Т. 3. – С. 358–360.

12. Ганова С.Д., Скопинцева О.В., Исаев О.Н. К вопросу исследования состава углеводородных газов угольных пластов и пыли с целью возможного прогнозирования их потенциальной опасности // Изв. Томского политехн. ун-та. Инжиниринг георесурсов. – 2019. – Т. 330, № 6. – С. 109–115.

13. Создание трехмерной гидродинамической модели контрольных горизонтов для исследования системы мониторинга герметичности подземного газохранилища / Р.А. Гасумов, Э.Р. Гасумов, В.М. Велиев [и др.] // Изв. Томского политехн. ун-та. Инжиниринг георесурсов. – 2022. – Т. 333, № 6. – С. 86–95.

14. Негерметичность скважин – глобальная проблема, а не локальная / Д.П. Аникеев, С.Н. Закиров, Э.С. Аникеева, А.Д. Лысенко // Актуальные проблемы нефти и газа. – 2019. – Вып. 4(27). – С. 1–14. – URL: https://doi.org/10.29222/ipng.2078-5712.2019-27.art15

15. Оценка геомеханического состояния углепородного массива выемочных участков угольных шахт / В.И. Клишин, О.В. Тайлаков, С.В. Соколов, М.П. Макеев // Изв. ТулГУ. Науки о Земле. – 2022. – Вып. 4. – С. 435–444.

16. Blom N., Gokhberg A., Fichtner A. Seismic waveform tomography of the central and eastern Mediterranean upper mantle // Solid Earth. – 2020. – Vol. 11, № 2. – P. 669–690. – DOI: 10.5194/se-11-669-2020

17. Monitoring Investigation into Rock Burst Mechanism Based on the Coupled Theory of Static and Dynamic Stresses / W. Cai, X. Bai, G. Si [et al.]// Rock Mechanics and Rock Engineering. – 2020. – Vol. 53, № 12. – P. 5451–5471. – DOI: 10.1007/s00603-020-02237-6.

18. Ульянова А.П. Понятие и факторы качества крепи скважины // Научный лидер. – 2023. – Вып. 24, № 24(122). – URL: https://scilead.ru/article/4660-ponyatie-i-faktori-kachestva-krepi-skvazhini

19. Дустов М.С., Чернявский Р.Г., Яковенко В.О. Факторы и причины нарушения герметичности обсадных колонн // Актуальные проблемы нефтегазовой отрасли Северо-Кавказского федерального округа: Материалы VI ежегод. науч.-практ. конф., г. Ставрополь, 12 апреля 2018 г. – Ставрополь: Северо-Кавказский федеральный ун-т, 2018. – С. 167–169.