Du Zijian 1 Liu Zilong 2
(1. Sucursal de Chongqing del Instituto General de Ciencia y Tecnología del Carbón; 2. Shanxi American Daning Energy Co., Ltd.)
Resumen Introducción Utilizando la plataforma de perforación importada de 1.000 metros, la prueba de formación de pozos dendríticos de 1.000 metros de largo a lo largo del lecho se llevó a cabo bajo tierra en la mina de carbón Daning. La perforación direccional VLD más larga alcanzó 1.005 m (profundidad). . Hemos realizado investigaciones sobre la tecnología del proceso de drenaje de gas a través de un pozo dendrítico de mil metros de largo y hemos investigado el efecto de drenaje correspondiente, y hemos logrado buenos resultados. Después de 1,5 años de predrenaje en el primer frente minero de la mina Daning, la tasa de predrenaje alcanzó aproximadamente el 49% y la tasa de extracción de gas de la mina alcanzó el 70,35%.
Palabras clave: Extracción subterránea de gas, equipo de perforación de kilómetros direccionales, lecho de pozo dendrítico de un kilómetro de longitud, tasa de predrenaje, parámetros de perforación, efecto de drenaje.
Nueva tecnología de extracción de CBM por metro largo - alcanzar la perforación en forma de árbol a lo largo de vetas de carbón
Du Zijian1, Liu Zilong2
（1.Sucursal de Chongqing del Instituto de Investigación de Ciencias del Carbón 2.Shanxi Asia-American Da'ning Energy Company, Ltd; )
Resumen: Este artículo presentó la experiencia de perforación mediante el uso de perforación subterránea en forma de árbol de largo alcance a lo largo de vetas de carbón en la mina de carbón Daning. El pozo VLD direccional más largo alcanzó los 1005 metros. La tecnología de perforación para un alcance de mil metros y los efectos de extracción de En este caso se estudió el gas. Se demostró que los efectos de la extracción mediante la perforación subterránea de largo alcance en forma de árbol a lo largo de las vetas de carbón en la mina de carbón Daning son satisfactorios. La tasa de extracción fue de alrededor del 49 por ciento después de un año y medio de extracción. las áreas y la recuperación de gas de carbón alcanzarán el 70,35 por ciento.
Palabras clave: extracción subterránea de gas de carbón; unidad de perforación direccional de mil metros; perforación en forma de árbol de largo alcance a lo largo de las vetas de extracción; efectos
Prólogo
Según las estadísticas, desde 2001 hasta finales de febrero de 2005, se produjeron 28 accidentes con más de 30 muertes en minas de carbón de todo el país, con 1.689 muertes. Entre ellos, hubo 24 accidentes por gas, que resultaron en 1.558 muertes. El número de accidentes y muertes por gas representó el 85,71% y el 92,2% del total, respectivamente. Los desastres de gas de las minas se han convertido en un problema importante en la producción de seguridad de las minas de carbón de mi país, y la situación de la producción de seguridad de las minas debe cambiarse con urgencia.
Desde la perspectiva de la política industrial nacional de “drenar primero y luego extraer” y los aspectos técnicos del control del gas, la base para controlar los desastres causados por el gas minero radica en el drenaje del gas minero. El drenaje de gas de mina tiene una serie de beneficios integrales, como promover la producción segura en las minas de carbón, aprovechar al máximo los recursos limpios y proteger el medio ambiente atmosférico. Por un lado, el gas es el principal gas nocivo subterráneo en las minas de carbón. El fortalecimiento del drenaje subterráneo de gas puede reducir fundamentalmente la cantidad de gas que sale a borbotones de las minas de carbón, lo que favorece la seguridad de las minas y la liberación de la productividad. la extracción y utilización de gas puede aumentar significativamente el suministro de recursos limpios, mejorar y optimizar la estructura energética. Además, el gas también es un fuerte gas de efecto invernadero y la extracción y utilización de gas reduce la cantidad de gas descargado a la atmósfera durante la minería del carbón; , protegiendo el medio ambiente atmosférico.
Sin embargo, el drenaje de gas en muchas minas de mi país se ha visto restringido por factores como el equipo de la plataforma de perforación, la perforación de pozos largos y la tecnología de extracción de gas. Por un lado, aunque las plataformas de perforación existentes en China han logrado una construcción de perforación de 800 m de longitud, la orientación de la perforación y la tecnología del inclinómetro aún no son perfectas y no utilizan tecnología de perforación con motor de fondo. Equipo de perforación en China El equipo de perforación de kilómetros direccionales carece del equipamiento correspondiente para la construcción de perforaciones largas. Por otro lado, las condiciones de las vetas de carbón de mi país son complejas y el proceso de formación de pozos largos es difícil. Actualmente, se utilizan plataformas de perforación nacionales para llevar a cabo la construcción de perforación de lecho, y se ha logrado un pozo de perforación de 250 m en carbón y gas. Minas de explosión Las condiciones de la veta de carbón son mejores (f = 1 ~ 2), la profundidad de perforación más exitosa de la mina Jincheng Sihe puede alcanzar los 500 m (sin funciones direccionales e inclinométricas). Pero en términos generales, la implementación de medidas de predrenaje en grandes áreas para prevenir y controlar el gas en las minas es todavía muy limitada.
Con este fin, el proyecto de investigación científica y tecnológica nacional "Décimo Plan Quinquenal" "Investigación sobre la aplicación de conjuntos completos de tecnología para el desarrollo subterráneo de metano en lechos de carbón" tiene como objetivo introducir plataformas de perforación extranjeras de mil metros. y desarrollar de forma independiente una tecnología de extracción de gas de pozo largo con plataforma de perforación de mil metros. A través de la investigación técnica, se realizó el pozo direccional más largo en el área minera de Jincheng, alcanzando 1005 m. La longitud de la mayoría de los pozos de prueba fue de más de 800 m. Para la extracción de gas se realizó un sondeo dendrítico de mil metros de longitud. Los estudios sobre la tecnología de proceso y la correspondiente inspección de los efectos de la extracción han dado buenos resultados.
1 mina de prueba
Shanxi American Daning Energy Co., Ltd. (en lo sucesivo, "mina Daning"), anteriormente la mina Daning No. 1 en la ciudad de Jincheng, actualmente la única mina chino-extranjera en China Producción cooperativa de minas de carbón subterráneas. La mina tiene una capacidad de producción diseñada de 4 millones de toneladas. Los estratos carboníferos que se extraerán pertenecen a la Formación Shanxi del Pérmico Inferior, a la Formación Taiyuan del Carbonífero y a la Formación Benxi. El espesor total de los estratos carboníferos es de 151 m y contiene de 10 a 22 capas de carbón, incluidas 3 capas explotables y parcialmente explotables. La veta de carbón número 3 que se extrae principalmente en la mina es carbón de antracita con un grado moderado de metamorfismo. Existe cerca del nivel horizontal con un espesor de 2,21 a 6,97 m y un promedio de 4,45 m. El coeficiente de solidez f del carbón es de 1 a 2. Esta veta de carbón es rica en gas y el contenido de gas de la veta de carbón es de 11,15 ~ 16,53 m3/t, la presión del gas de la veta de carbón es de 0,69 ~ 1,16 MPa y el coeficiente de permeabilidad de la veta de carbón es de 1,3 ~ 1,95 mD.
La mina se completó y puso en operación en julio de 2005. El volumen de extracción de gas de la mina ha aumentado de 18,28 m3/min en 2002 a los 184,8 m3/min actuales. La concentración de extracción de gas de mina alcanza más del 55% y la tasa de extracción de gas de mina llega al 70%. La extracción de gas ha logrado resultados obvios.
Equipo de perforación de 2 kilómetros y prueba de formación de pozos dendríticos de un kilómetro de longitud con lecho de fondo de pozo
2.1 Equipo de perforación de kilómetro direccional VLD-1000
Australia fue seleccionada para la prueba. En la Figura 1 se muestra la plataforma de perforación kilométrica direccional tipo motor de fondo de pozo VLD-1000 producida. La plataforma de perforación consta de un mecanismo de desplazamiento, un sistema de potencia, un sistema de perforación, un sistema de control eléctrico y un sistema de medición y orientación de inclinación.
La plataforma de perforación utiliza un motor de fondo de pozo para perforar, que no requiere la rotación de la tubería de perforación. El motor de fondo de pozo es impulsado por agua a alta presión y la alimentación. La velocidad es de 0 a 5 m por minuto, mientras que la velocidad al recuperar la tubería de perforación es de 0 a 20 m por minuto. El uso de un motor de fondo de pozo para la perforación reduce la resistencia a la fricción entre la tubería de perforación y el pozo de perforación, por lo que la plataforma de perforación tiene una capacidad de perforación de más de 1.000 m con una pequeña pérdida de potencia.
Los principales parámetros técnicos de la plataforma de perforación son:
Figura 1 Equipo de perforación de kilómetro direccional VLD-1000
Longitud de perforación: 1000 m;
Potencia del motor 90kW (1140V, 50Hz);
Precisión de medición del inclinómetro y sistema de orientación: desviación arriba y abajo ±0,2 grados, desviación horizontal ±0,5 grados;
Peso total de la perforación plataforma: 8500 kg;
Dimensiones totales: 4000 mm (largo) × 2000 mm (ancho) × 1600 mm (alto).
2.2 Prueba de perforación dendrítica de mil metros de largo alineada con lecho de fondo de pozo
La plataforma de perforación direccional VLD ha sido puesta en servicio y operada en Shanxi Meidaning Energy Co., Ltd. desde abril de 2003. Como se muestra en la Figura 2, durante todo el año desde el inicio de la operación hasta finales de abril de 2004, la superficie total de perforación fue de 78.484 m, estableciendo un récord mundial de perforación direccional subterránea con una sola plataforma de perforación direccional VLD. A finales de septiembre, la plataforma de perforación VLD había completado 160 perforaciones direccionales, con un metraje total de 112.716 m. El pozo direccional VLD más largo de Shanxi Meidaning Energy Co., Ltd. alcanza los 1005 m (profundidad), y la longitud de la mayoría de los pozos es de más de 800 m (profundidad).
Desde 2005, la perforación de drenaje subterráneo con una plataforma de perforación de mil metros se ha convertido en un trabajo de rutina en la mina Daning.
En la prueba, la atención se centró en la perforación direccional y con ajuste de inclinación en la sección longitudinal del lecho. La Figura 3 muestra la trayectoria de perforación real (sección longitudinal) medida en el pozo V-P2 T22-20.
Como se muestra en la Figura 2, durante la prueba, también se realizó una perforación ramificada a lo largo del plano de asiento durante el proceso de perforación, es decir, durante el proceso de perforación de una posición de apertura, utilizando la función de ajuste de inclinación de la plataforma de perforación de un kilómetro puede realizar la formación de perforaciones largas en forma de rama paralelas al lecho (es decir, perforaciones largas en forma de rama paralelas al lecho) con una sección de apertura y múltiples secciones de rama.
3 Prueba de extracción de gas con pozos dendríticos de mil metros de largo en paralelo con lecho
3.1 Condiciones de trabajo de prueba
Se está investigando la tecnología de formación de agujeros de mil metros de largo Perforaciones Al mismo tiempo se llevaron a cabo pruebas e investigaciones in situ sobre los efectos de drenaje de perforaciones con diferentes profundidades. Como se muestra en la Tabla 1, la atención se centró en la profundidad de perforación del grupo de 800 m, grupo de 600 m, grupo de 400 m y otras profundidades diferentes ["profundidad de perforación" se refiere a la longitud desde el punto de apertura de perforación hasta el punto final de perforación, "profundidad total de perforación " "Longitud" se refiere a la longitud total de perforación de todas las inclinaciones del pozo (en el plano y en sección) y los pozos derivados entre el punto de apertura del pozo y el punto final del pozo) y las condiciones de extracción de gas de los pozos.
El rango de profundidad de perforación del grupo de 800 m es de 801 a 852 m, la longitud total de perforación es de 849 a 1548 m y el tiempo de investigación es de 371 a 833 días.
El rango de profundidad de perforación del grupo de 600 m es de 513 a 714 m, la longitud total de perforación es de 720 a 1062 m y el tiempo de investigación es de 379 a 836 días.
El rango de profundidad de perforación del grupo de 400 m es de 363 a 426 m, la longitud total de perforación es de 597 a 966 m y el tiempo de investigación es de 413 a 598 días.
Tabla 1 Tabla resumen del efecto de inspección de la perforación de pozos largos dendríticos con equipo de perforación de kilómetros de lecho paralelo
Tabla continua
Nota: "Profundidad del pozo" en la tabla Se refiere a la longitud desde el punto de apertura de perforación hasta el punto final de perforación; la "longitud total de perforación" es toda la inclinación de perforación (en el plano y en sección), ramas entre el punto de apertura de perforación y el punto final de perforación. longitud total de perforación de pozos largos; el volumen de extracción por cada 100 metros de pozos en la tabla se calcula en función de la longitud total de perforación.
3.2 Investigación del efecto del drenaje de gas
3.2.1 Situación de drenaje de pozos de perforación con una profundidad de perforación de 800 m
Como se mencionó anteriormente, la profundidad de perforación es de 800 m. La profundidad de perforación del grupo varía de 801 a 852 m, la longitud total de perforación varía de 849 a 1548 m y el tiempo de investigación varía de 371 a 833 días.
Figura 4 Cuadro de inspección del efecto de drenaje del pozo P5T22-11
En la prueba, se llevaron a cabo las condiciones de drenaje de los cinco pozos con una profundidad de 800 m enumerados en la Tabla 1 después del monitoreo. Durante todo el proceso, los detalles de la perforación P5 T22-11 son los siguientes.
El ángulo de inclinación de apertura del pozo P5T22-11 es de 2,46°. La perforación se completó el 5 de agosto de 2003. El diámetro del pozo es de 94 mm, la profundidad es de 801 m y la longitud total de perforación es de 1014 m. Desde el momento de la inspección hasta el 15 de noviembre de 2005, la concentración de gas y el volumen de drenaje del pozo se muestran en la Figura 4.
Como se muestra en la Figura 4, desde el comienzo del pozo P5T22-11, el volumen de drenaje del pozo de 100 metros es de 0,55 m3/min·hm y la concentración de gas de drenaje alcanza aproximadamente el 97 %. En el futuro, a medida que avanza el tiempo de extracción, la concentración de extracción y el volumen de extracción disminuyen gradualmente con una ley exponencial negativa con el tiempo de extracción, hasta que el volumen de extracción de los últimos 100 metros de perforación sea de 0,02 m3/min·hm, y la extracción La concentración es del 20% aproximadamente. La presión negativa de la extracción del pozo es de aproximadamente 10 ~ 13 kPa. La relación entre el volumen de extracción de un pozo de 100 metros y el tiempo de extracción es la siguiente.
q=0.5459e-0.0045t (1)
En la fórmula: q——Volumen de drenaje de 100 metros de pozo, m3/min·hm t——Tiempo de drenaje; , d.
Inspección exhaustiva de los efectos de drenaje de otros pozos de este grupo, como se muestra en la Tabla 1, la situación de drenaje promedio de los pozos con una profundidad de perforación de 800 m es: profundidad de perforación 821,4 m, longitud total de perforación 1137 m , el tiempo de drenaje es de 643,8 días, el volumen de drenaje promedio de los pozos es de 1,59 m3/min y el volumen de drenaje promedio de los pozos de 100 metros es de 0,14 m3/min·hm.
3.2.2 Condiciones de drenaje del grupo de perforación de 600 m.
La profundidad de perforación del grupo de 600 m varía de 513 a 714 m, y la longitud total de perforación es de 720 ~1062 m, y la El tiempo de investigación fue de 379 a 836 días.
En la prueba, se monitorearon durante todo el proceso las condiciones de extracción de los cinco pozos con una profundidad de 600 m enumerados en la Tabla 1. Los detalles del pozo P2 T22-12 son los siguientes.
El ángulo de inclinación de apertura del pozo P2T22-12 es de 2,63°. La perforación se completó el 8 de agosto de 2003. El diámetro del pozo es de 94 mm, la profundidad es de 640 m y la longitud total de perforación es de 790 m. Desde el momento de la inspección hasta el 1 de julio de 2005, la concentración de gas y el volumen de drenaje del pozo se muestran en la Figura 5.
Figura 5 Cuadro de inspección del efecto de drenaje del pozo P2T22-12
Como se muestra en la Figura 5, el pozo P2T22-12 tiene un volumen de drenaje de 100 metros desde el inicio de la extracción. es de 0,42m3/min·hm, y la concentración de extracción alcanza aproximadamente el 95%. En el futuro, a medida que avanza el tiempo de extracción, la concentración de extracción y el volumen de extracción disminuyen gradualmente con una ley exponencial negativa con el tiempo de extracción, hasta que el volumen de extracción de los últimos 100 metros de perforación sea de 0,03 m3/min·hm, y la extracción La concentración es del 22% aproximadamente. La presión negativa de la extracción del pozo es de aproximadamente 10 ~ 13 kPa. La relación entre el volumen de extracción de un pozo de 100 metros y el tiempo de extracción es la siguiente.
q=0.5924e-0.0049t (2)
Con base en los efectos de drenaje de otros pozos de este grupo, como se muestra en la Tabla 1, la profundidad de perforación de 600 m La minería promedio Las condiciones son: la profundidad de perforación es de 618,60 m, la longitud total de perforación es de 911,00 m, el tiempo de extracción es de 662,20 d y el volumen promedio de perforación es de 1,52 m3/min.
3.2.3 Condiciones de drenaje de la profundidad de perforación del grupo de 400 m
Como se mencionó anteriormente, el rango de profundidad de perforación del grupo de 400 m es de 363 ~ 426 m, y la longitud total de perforación es de 597 m. ~966m, y el tiempo de investigación es de 413~598 días.
En la prueba, las condiciones de extracción de los cinco pozos con una profundidad de 400 m enumerados en la Tabla 1 fueron monitoreadas durante todo el proceso. Las condiciones del pozo W12 S27-5 se describen ahora en detalle como. sigue.
El ángulo de inclinación de apertura del pozo W12S27-5 es de 1,38°. La perforación se completó el 8 de julio de 2004. El diámetro del pozo es de 94 mm, la profundidad es de 363 m y la longitud total de perforación es de 660 m. Desde el momento de la inspección hasta el 21 de octubre de 2005, la concentración de gas y el volumen de drenaje del pozo se muestran en la Figura 6.
Figura 6 Gráfico de investigación del efecto de drenaje del pozo W12S27-5
Como se muestra en la Figura 6, el pozo W12S27-5 tiene un volumen de drenaje de 100 metros desde el inicio del pozo. La extracción es de 0,60 m3/min·hm y la concentración de extracción alcanza aproximadamente el 99%.
En el futuro, a medida que avanza el tiempo de extracción, la concentración de extracción y el volumen de extracción disminuyen gradualmente con una ley exponencial negativa con el tiempo de extracción, hasta que el volumen de extracción de los últimos 100 metros de perforación sea de 0,10 m3/min·hm, y la extracción La concentración es del 40% aproximadamente. La presión negativa de la extracción del pozo es de aproximadamente 10 ~ 13 kPa. La relación entre el volumen de extracción de un pozo de 100 metros y el tiempo de extracción es la siguiente.
q=0.6998e-0.0053t (3)
Con base en los efectos de drenaje de otros pozos de este grupo, como se muestra en la Tabla 1, la profundidad de perforación de 400 m La minería promedio Las condiciones son: la profundidad de perforación es de 389,80 m, la longitud total de perforación es de 720,6 m, el tiempo de extracción es de 535,40 d y el volumen promedio de perforación es de 1,90 m3/min.
4 Evaluación y análisis del efecto de drenaje de perforaciones ramificadas de mil metros de largo a lo largo del lecho
4.1 Efectos de drenaje de perforaciones con diferentes longitudes
Para un pozo profundidad de 800 m Análisis de los patrones de drenaje de pozos típicos en el grupo de 600 m, grupo de 600 m y grupo de 400 m. Los efectos de drenaje de diferentes longitudes de pozo se muestran en la Tabla 2. Del análisis de los datos de la tabla, se puede concluir que la longitud total de perforación del grupo con una profundidad de perforación de 800 m es el 153% de la del grupo con una profundidad de perforación de 400 m, y el volumen total de drenaje acumulado en el primer, segundo y 800 años de extracción es del 133% al 139% del grupo con una profundidad de perforación de 400 m la longitud total de perforación del grupo con una profundidad de perforación de 600 m es el 120% de la del grupo con una profundidad de perforación de 400 m. Su longitud de extracción en el primer año, el segundo año y el año 800. El volumen de drenaje acumulado total es del 106 % al 120 % del grupo con una profundidad de perforación de 400 m. Se puede observar que a medida que aumenta la profundidad del pozo, el volumen total de drenaje acumulado del pozo también aumenta en consecuencia, lo que indica que aumentar la longitud del pozo es factible para mejorar el efecto de drenaje. De esta manera, después de implementar miles de metros de perforación subterránea en las minas de carbón, se puede lograr un drenaje previo de grandes áreas de las vetas de carbón y, al mismo tiempo, reducir en gran medida la cantidad de ingeniería de túneles de drenaje.
Tabla 2 Tabla de análisis de los efectos de extracción de pozos dendríticos largos con diferentes longitudes de 1.000 metros
Analizando los datos de la Tabla 2, ya que los pozos de prueba se encuentran todos en la primera zona minera de Mina Daning, en el área del panel, bajo la condición de que las ramas sean básicamente consistentes, sus características de drenaje (la relación entre el volumen de drenaje y el tiempo de los pozos de la misma longitud) deben ser básicamente consistentes, es decir, las características de drenaje. Se puede considerar que los pozos con una longitud de pozo inferior a 660 m cumplen con Las características del grupo de 400 m, las características de drenaje del pozo de 660-790 m son consistentes con las características del grupo de 600 m, y las características de drenaje del pozo de 790- El grupo de 1014m son consistentes con las características del grupo de 800m. Por lo tanto, el volumen de drenaje de cada sección del pozo (drenaje No. 1 año) se muestra en la Tabla 3.
Tabla 3 Tabla de análisis del volumen de drenaje de gas (en el primer año de extracción) de cada sección del pozo dendrítico de lecho paralelo de 1000 metros de longitud
De la Tabla 3, se puede Puede verse que la sección dendrítica de 1000 metros El volumen de extracción por unidad de longitud de los pozos largos en la sección de 660-790 m de longitud es el 33,21% de la sección de 0-660 m de longitud, y la sección de 790-1014 m de longitud es el 79,86% de la sección de 0-660 m sección de longitud. Esto muestra que a medida que aumenta la longitud del pozo de drenaje, el volumen de drenaje por unidad de longitud del pozo disminuye, pero la disminución no es significativa (la sección de 790-1014 m de longitud solo disminuye en un 20% en comparación con la sección de 0-660 m de longitud), lo que También se demuestra que en las condiciones experimentales, cuanto mayor es la longitud del pozo, mayor es la cantidad de gas extraído del pozo.
4.2 Efectos de drenaje de diferentes tiempos de drenaje de pozos
Análisis de diferentes modos de drenaje en pozos típicos con profundidades de perforación de 800 m, 600 m y 400 m El efecto de extracción del tiempo se muestra en la Tabla 4. De los datos de la tabla, se puede concluir que el volumen total de drenaje acumulado de los pozos al final del segundo año aumentó entre un 14% y un 29% en comparación con el final del primer año, y el volumen total de drenaje acumulado fue de 800 días fue el mismo que al final del segundo año. En comparación con , solo aumentó alrededor del 1%. Se puede concluir que el tiempo razonable de extracción de pozos es de 2 años.
Tabla 4 Tabla de análisis del efecto de drenaje de pozos dendríticos de 1.000 metros de largo con diferentes tiempos de drenaje
4.3 Espaciado razonable de pozos dendríticos de 1.000 metros de largo a lo largo del lecho
4.3.1 Tasa de drenaje previo de los pozos de lecho
La tasa de drenaje previo de los pozos de lecho se refiere a la proporción del volumen de gas extraído por los pozos con respecto a las reservas totales de gas de la veta de carbón dentro del rango de drenaje. La tasa de bombeo previo de la perforación de capas se calcula mediante la siguiente fórmula:
η=Q bombeo/Q total (4)
En la fórmula: η——tasa de bombeo previo , %; Q bombeo— —La cantidad total de gas extraído por los pozos, m3; Qtotal — las reservas totales de gas dentro del rango de control del pozo, m3, Qtotal = L*D*M*r*W — profundidad del pozo, m; ; D — —Espaciamiento de perforación, m; M—espesor de la veta de carbón, m, Mina Daning es 4,45 m; r—densidad aparente de la veta de carbón, t/m3; W—contenido de gas de la veta de carbón, m3/t, sitio de prueba de la Mina Daning; 14,00 m3/t.
4.3.2 La cantidad total de gas extraída por los pozos en diferentes momentos
Se pueden obtener análisis e investigación del efecto de predrenaje de los pozos. Se pueden obtener las características de predrenaje de los pozos. son los siguientes: Ecuaciones (1), (2) y (3).
Según las fórmulas (1), (2) y (3), la cantidad total de gas extraído por los sondeos en diferentes momentos es la siguiente:
Grupo de 800m: Q bombeo = 1399250.88 (1 -e-0.0045t)m3 (5)
Grupo 600m: Q bombeo=1114195.59 (1-e-0.0049t)m3 (6)
Grupo 400m: Q bombeo=690187.65 (1-e-0.0053t) m3 (7)
4.3.3 Tasas de predrenaje en diferentes tiempos de extracción y espaciamiento de pozos
Diferentes tiempos de drenaje y diferentes espaciamientos de pozos La tasa de prebombeo del espaciamiento de perforación está determinada por la ecuación (4). Las tasas de prebombeo con un tiempo de prebombeo de 0,5, 1, 2 y 3 años y un espaciamiento de perforación de 15, 20 y 30 m se muestran en la Tabla 5.
Tabla 5 Tasas de predrenaje de diferentes tiempos de drenaje y diferentes espaciamientos entre pozos para pozos dendríticos largos con una longitud de un kilómetro
Nota: El contenido de gas original de la veta de carbón es 14,0 m3/ t, y el contenido de gas residual es de 14,0 m3/t 4,2 m3/t, y la tasa final de preextracción de la veta de carbón es del 70%. Según el contenido de gas de la veta de carbón requerido antes de la extracción es inferior a 8 m3/t, la tasa de drenaje previo es superior al 42,86 %. "——" en la tabla indica que la tasa previa al sorteo está fuera del rango del 42,86% al 70%.
4.3.4 Espaciado de los pozos bajo diferentes tiempos de prebombeo y diferentes longitudes de pozos para garantizar una producción segura en la mina Daning
Según investigaciones relevantes, la veta de carbón original de la primera totalmente mecanizada frente de hundimiento El contenido de gas es de 14,0 m3/t, y la tasa de preextracción para garantizar una producción segura del primer frente de hundimiento totalmente mecanizado debe ser del 45%. Del análisis de la Tabla 5, podemos obtener:
Si hay un tiempo de prebombeo de 0,5 años para la superficie de derrumbe totalmente mecanizada, el espaciamiento de perforación debe ser de 15 m cuando se utiliza el grupo de perforación de 800 m o 600 m. , y el espaciamiento de perforación debe ser de 15 m cuando se utiliza el grupo de perforación de 400 m. El espaciamiento apropiado es de 20 m;
Si la cara de derrumbe totalmente mecanizada tiene un tiempo de prebombeo de un año, el espaciamiento de perforación debe ser de 20 m. cuando se utiliza el grupo de perforación de 800 m o 600 m, y el espaciamiento de perforación cuando se utiliza el grupo de perforación de 400 m, el espaciado apropiado es 30 m;
Si la superficie de derrumbe totalmente mecanizada tiene 2 años de tiempo de perforación previa y 800 m, Se seleccionan pozos de perforación de 600 mo 400 m, la distancia de perforación adecuada es de 30 m.
El efecto de drenaje real del pozo dendrítico de 4,4 kilómetros de largo en la mina Daning
4.4.1 El efecto de drenaje previo del primer frente minero
Figura 1 Como se muestra en la figura, la primera superficie minera de la mina Daning tiene 500 m de largo y 320 m de ancho. En 2003, comenzó a implementar perforaciones dendríticas de mil metros de largo, con un espaciamiento de perforación de aproximadamente 20 a 30 m (un total de 10 pozos). y 28 ramales horizontales). La profundidad de perforación es de unos 600 m. El tiempo previo al dibujo es de aproximadamente 1,5 años.
El contenido de gas original del primer frente de extracción es de 14,0 m3/t. Antes de la extracción, el contenido de gas de la veta de carbón se midió mediante el método directo en el primer frente de extracción y fue de 7,2 m3/t. A partir de esto se calculó la tasa de predrenaje del primer frente minero de 48,57%.
4.4.2 Tasa de extracción de gas de mina
El volumen de emisión de gas de la mina Daning en 2005 fue de 184,8 m3/min, de los cuales el volumen de drenaje fue de 130 m3/min. alcanza el 70,35%.
5 Conclusión
A través de investigaciones y pruebas, el pozo dendrítico subterráneo de 1000 metros de largo a lo largo del lecho ha logrado extraer gas en la mina Daning y ha logrado buenos resultados. y se han obtenido referencias para el predrenaje de gas de vetas de carbón en grandes áreas.
(1) Utilizando la plataforma de perforación kilométrica direccional tipo motor de fondo de pozo VLD-1000 producida en Australia, bajo las condiciones de la veta de carbón de la mina Daning, puede realizar una construcción de perforación dendrítica de lecho largo de aproximadamente un kilómetro. .
(2) La investigación muestra que a medida que aumenta la longitud del pozo dendrítico de 1.000 metros de largo implementado en la mina Daning, la cantidad de gas extraído también aumenta en consecuencia, lo que indica que, en condiciones de prueba, implementar pozos largos es eficaz para el drenaje de gases.
(3) A través de la investigación, se determinó el espaciamiento razonable de los pozos para lograr una tasa de predrenaje del 45 % en diferentes tiempos de bombeo en condiciones experimentales.
(4) La mina Daning ha implementado una perforación dendrítica subterránea de 1.000 metros de largo para extraer gas. Después de 1,5 años de predrenaje en el primer frente minero, la tasa de predrenaje alcanzó casi el 49%. El gas en la mina La tasa de extracción alcanzó el 70,35%.