Методические подходы к построению геолого-гидродинамических моделей для оценки снижения газоносности угольных пластов при проектировании заблаговременной дегазации шахтных полей (2022)
Аннотация: При добыче угля одной из основных проблем высокопроизводительной и безопасной разработки газоносных угольных пластов является проблема поддержания безопасной концентрации метана в атмосфере горных выработок. Одним из направлений повышения безопасности и эффективности рационального комплексного освоения угольных месторождений является заблаговременная дегазация шахтных полей скважинами, пробуренными с поверхности. Для проектирования заблаговременной дегазации шахтных полей возможно применение трехмерных геолого-фильтрационных моделей, позволяющих детально описывать процессы миграции флюида в пласте. Геолого-гидродинамические модели позволяют оценивать снижение газоносности угольных пластов при отборе метана из угольных пластов во времени. Продолжительность заблаговременной дегазации определяется временем достижения планируемых уровней остаточной газоносности угольных пластов в контуре горных работ до начала их разработки. Ключевым вопросом в улучшении качества моделей и повышении эффективности их использования является разработка методики построения геолого-гидродинамических моделей. В настоящей работе предложена методика построения геолого-гидродинамических моделей для контроля снижения уровней газоносности угольных пластов при заблаговременной дегазации шахтных полей скважинами, пробуренными с поверхности. Анализ полученных результатов подтверждает возможность применения геолого-гидродинамической модели для анализа состояния выработки по газу проектного пласта на участках заблаговременной дегазации. Гидродинамическая модель (ГДМ) позволяет определить скорости снижения газоносности, остаточные запасы метана в угольных пластах, застойные зоны, наиболее продуктивные пропластки в геологическом разрезе. Применение геолого-гидродинамических моделей с учетом представленной методики дает не только качественную, но и количественную характеристику объекта и детальное изменение его геолого-промысловых характеристик во времени, что позволит дополнительно контролировать процесс ведения очистных работ.
Моделирование разработки пластовых систем метаноугольных месторождений с учетом процессов усадки матрицы угля и сжимаемости системы трещин (2022)
Аннотация: Моделирование разработки пластовых систем метаноугольных месторождений со сложной структурой порово-трещинного пространства требует учета упругих характеристик породы пласта и насыщающих его флюидов. При вскрытии скважинами коллекторов с естественной трещиноватостью параметр сжимаемости породы (деформационные свойства) может оказывать существенное влияние на продуктивность скважин. При вскрытии угольных пластов скважинами и вызове притока флюидов путем снижения пластового давления происходит увеличение эффективного напряжения, в результате упругое противодействие пласта вышележащему горному массиву уменьшается, что приводит к уменьшению раскрытости трещин и снижению проницаемости. С другой стороны, при снижении пластового давления в угольных пластах ниже давления начала десорбции создаются условия для нарушения термодинамического равновесия существования сорбированного метана в веществе угля. В результате десорбции метана и его дальнейшей диффузии в порово-трещинное пространство происходит усадка матрицы вещества угля, развитие микротрещиноватости, поэтому проницаемость порово-трещинного пространства увеличивается. Деформационные процессы, происходящие при этом, описываются весьма сложными многопараметрическими моделями, базирующимися на различных геолого-промысловых параметрах пластов и физико-механических свойствах угля. Для реализации математических моделей, описывающих изменение фильтрационных свойств угольных пластов при активных процессах десорбции метана и фильтрации пластового флюида, требуется привлечение дополнительной информации о физико-механических свойствах угольных пластов, что заставляет задействовать расширенные комплексы лабораторных исследований керна и дополнительные методы геофизических исследований скважин с применением волнового акустического широкополосного каротажа с кросс-дипольными источниками колебаний. Данная работа посвящена оценке влияния сжимаемости системы трещин угольного коллектора и усадки матрицы породы на гидродинамические процессы при добыче метана в пластовых условиях. Abstract: Modelling development of the bedded systems of the coalbed methane fi elds with complex structure of the porous-fi ssured volume requires consideration of elasticity of reservoir rocks and saturating fl uids. When the wells open the reservoirs with natural fracturing, the rock compressibility factor (deformation properties) can ultimately aff ect the well performance. When exposing a bed and provoking the infl ow of fl uids by means of the in-situ pressure reduction, the yield stress increases inducing reduction of the elastic resistance to an upper rock mass, narrowing of crack openings, and decrease of reservoir permeability. On the other hand, in case of a coalbed when the in-situ pressure grows less the pressure of the initial desorption, there are the favorable conditions to break the thermodynamic balance necessary for existence of an occluded methane in the coal matter. Due to methane desorption and its further diff usion into a porous-fi ssured volume, the coal matter matrix shrinks, the micro cracks appear, and the permeability of the reservoir increases. The correspondent deformation processes are described with the rather complicated mathematical multiple-parameter models on the grounds of various geological and technical characteristics of the reservoirs and the physical-mechanical properties of coal. To realize the mathematical models describing dynamics of the coalbed fi ltration properties accompanied with active methane desorption and filtration of an in-situ fl uid, the additional information on the physical-mechanical properties of the coalbed is needed. This factor requires the advanced laboratory core testing and the wide-band acoustic well logging with the cross-dipole oscillation sources. The article estimates the effect of a coalbed reservoir cracks compressibility and the rock matrix shrinkage on the hydrodynamic processes during the methane in-situ production For citation: Kuznetsov R. V., Shishlyaev V. V. Modelling development of coalbed methane deposits systems in the light of coal matrix shrinkage and cleat compressibility // Vesti gazovoy nauki. - 2022. - No. 3 (52). - P. 207-216.