Использование вспенивающих растворов в технологии бурения скважин по высокогазоносным угольным пластам
Представлено, що застосування регіональних засобів запобігання раптових викидів вугілля та газу, глибинній, на більшій площі, дегазації вугільного масиву стримується низькою ефективністю технології буріння довгих свердловин у високогазоносних вугільних пластах. З метою удосконалення засобу очищення...
Gespeichert in:
| Datum: | 2009 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут фізики гірничих процесів НАН України
2009
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/12556 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Использование вспенивающих растворов в технологии бурения скважин по высокогазоносным угольным пластам / А.И. Спожакин // Физико-технические проблемы горного производства: Зб. наук. пр. — 2009. — Вип. 12. — С. 161-163. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859679652085235712 |
|---|---|
| author | Спожакин, А.И. |
| author_facet | Спожакин, А.И. |
| citation_txt | Использование вспенивающих растворов в технологии бурения скважин по высокогазоносным угольным пластам / А.И. Спожакин // Физико-технические проблемы горного производства: Зб. наук. пр. — 2009. — Вип. 12. — С. 161-163. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | Представлено, що застосування регіональних засобів запобігання раптових викидів вугілля та газу, глибинній, на більшій площі, дегазації вугільного масиву стримується низькою ефективністю технології буріння довгих свердловин у високогазоносних вугільних пластах. З метою удосконалення засобу очищення свердловин від бурової дрібноти запропоновано використовувати в якості транспортуючого агенту безперервний потік піни.
The application of regional methods for coal and gas sudden outbursts prevention at a vast area and degassing of coal massifs at large depths is restricted by low-effective technology of drilling long wells in high-gaseous coal seams. Well cleaning method is proposed based on continuous foam flow as a carrier medium for a fines.
|
| first_indexed | 2025-11-30T17:39:18Z |
| format | Article |
| fulltext |
Технико-экономические проблемы горного производства _________________________________________
УДК 62.834:556.3
А.И. Спожакин
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВСПЕНИВАЮЩИХ РАСТВОРОВ В ТЕХНОЛОГИИ
БУРЕНИЯ СКВАЖИН ПО ВЫСОКОГАЗОНОСНЫМ УГОЛЬНЫМ
ПЛАСТАМ
ИФГП НАН Украины
Представлено, що застосування регіональних засобів запобігання раптових викидів
вугілля та газу, глибинній, на більшій площі, дегазації вугільного масиву стриму-
ється низькою ефективністю технології буріння довгих свердловин у високогазоно-
сних вугільних пластах. З метою удосконалення засобу очищення свердловин від
бурової дрібноти запропоновано використовувати в якості транспортуючого аге-
нту безперервний потік піни.
Ключовi слова: вугiльний пласт, бурiння свердловин, транспорт шламу, пiноутворювач
A.I. Spozhakin
FOAMING SOLUTIONS APPLICATION IN WELL-DRILLING IN GAS
BEARING COAL SEAMS
The application of regional methods for coal and gas sudden outbursts prevention at a
vast area and degassing of coal massifs at large depths is restricted by low-effective
technology of drilling long wells in high-gaseous coal seams. Well cleaning method is
proposed based on continuous foam flow as a carrier medium for a fines.
Keywords: coal seam, well drilling, transport of slime, foaming agents
Наиболее эффективной и безопасной технологией изменения свойств вы-
сокогазоносного угольного массива является воздействие на него раствора-
ми различных реагентов через длинные скважины [1,2]. Однако широкое
применение на шахтах Минуглепрома региональных способов предотвра-
щения внезапных выбросов угля и газа, в частности глубинной, на большой
площади дегазации угольного массива, до настоящего времени сдерживает-
ся по различным причинам, в том числе и ввиду невозможности обеспече-
ния заданной направленности скважин и поддержания по всей их длине пер-
воначального диаметра.
Высокий риск получения в конце бурения бракованных скважин, а зачас-
тую и сама невозможность их бурения, объясняются в первую очередь тем,
что в процессе бурения происходят не только разрушение забоя скважины,
вызванное механическим отторжением частиц угля режущим инструментом
161
Технико-экономические проблемы горного производства _________________________________________
буровой коронки, но и отрыв их от стенок скважины в результате десорбции
метана из свежеобнаженной поверхности высокогазоносного пласта, что
способствует потере прочностных свойств угля. Это приводит к возникно-
вению многочисленных каверн в стенках скважины, повышенному выходу
буровой мелочи в призабойную часть, высокой концентрации метана в объ-
еме скважины и неуправляемому самопроизвольному разрушению стенок
скважины. Указанные процессы определяют высокую погрешность направ-
ленного бурения длинных скважин, не позволяют своевременно и качест-
венно удалить буровой шлам из забоя скважины.
Очистка забоя скважины является обязательным условием технологии
бурения. В настоящее время способы удаления шлама основаны на приме-
нении сжатого воздуха, а для больших глубин – специальных промывочных
жидкостей.
Традиционно в качестве промывочной жидкости (очистного агента) ис-
пользуются вода, глинистый раствор (водная глинистая суспензия) или спе-
циальный буровой раствор. При этом промывочная жидкость при бурении
должна выполнять следующие функции:
– очищать забой скважины от бурового шлама;
– охлаждать долото или режущую часть буровой коробки;
– создавать гидростатическое давление на стенки скважины и укреплять их.
Исследования специализированных организаций по совершенствованию
управления свойствами промывочной жидкости направлены на оптимальный
подбор её удельного веса, достаточного для оказания необходимого гидроста-
тического давления на стенки скважины во избежание их обвала. В то же время
жидкость должна быть достаточно текучей, чтобы насосы могли ее прокачать.
Учитывая, что исследования процесса бурения скважин проводятся в ос-
новном без учета газовой составляющей в забое скважины и ее влияния на
прочностные свойства угля, представляют интерес результаты работ, прове-
денных в Карагандинском государственном институте по проблеме взрыва
метана в пенном потоке [3]. Было установлено, что количеством выносимого
метана можно управлять, изменяя до нужной величины стойкость и крат-
ность пены. Эти изменения могут осуществляться за счет увеличения кон-
центрации пенообразования и стабилизирующих добавок, а также путем из-
менения объемов пены, которые генерируются на забое скважины.
Преимущества пенного способа промывки скважины от шлама заключа-
ются в следующем:
– пена имеет меньшую плотность по сравнению с глинистым раствором или
другими промывочными жидкостями, однако достаточную для оказания гидро-
статического давления на забой и стенки скважины (в пределах 2,0–5,0 МПа),
которое препятствует их самопроизвольному разрушению, особенно в усло-
виях высокогазоносного угольного пласта;
– газ в пене выполняет функции гетерополярной фазы, в которой концен-
трируются твердые частицы шлама, что способствует улучшению условий
очистки скважины от измельченного угля;
162
Технико-экономические проблемы горного производства _________________________________________
– поверхностно-активные вещества (ПАВ) и другие химические реагенты
позволяют управлять технологическими свойствами пен и шлама, повыша-
ют эффективность способа очистки скважин от шлама с помощью пены.
При выборе пенообразователя необходимо руководствоваться фактором
способности ПАВ адсорбироваться на поверхности раздела вода–воздух.
Присутствие ПАВ в жидкой среде шлама повышает механическую проч-
ность пены, увеличивая тем самым поверхность раздела фаз, на которую на-
липают частицы твердой фазы. Дисперсность пузырьков пены, которая зада-
ется природой пенообразователя и техническими средствами, имеет значе-
ние для шламовыноса пенами, так как мелкие пузырьки не способны выно-
сить частицы твердой фазы из скважины на поверхность, а крупные из-за
большой скорости подъема не способны формировать частицы в пузырек.
Следовательно, для шламовыноса должны использоваться пены со средним
размером частиц 0,6 – 1,2 мм.
Для формирования пены, устойчивой во времени и имеющей постоянный
размер пузырьков, в пульпу (шлам) должно быть добавлено ПАВ, которое
воспрепятствует коалесценции воздушных пузырьков в жидкой, твердой и
газообразной фазах. Кроме того, ПАВ снизит скорость подъема воздушных
пузырьков в жидкой среде, что благоприятствует их насыщению твердыми
частицами.
В качестве пенообразователя может быть предложен трёхкомпонентный
состав ПАВ: сульфанол (0,05–0,1%), алкилсульфонат (0,1–0,3%), аммоний
натрия (0,1–0,3%), обеспечивающий двух (трёх) кратное вспенивание рабо-
чей жидкости и бурового штыба. Указанный состав соответствует требова-
ниям по созданию транспортного агента шлама в технологическом процессе
бурения скважин по высокогазоносным угольным пластам.
1. Алейников А.А., Спожакин А.И. Управление газодинамическими и геомеханиче-
скими процессами при бурении скважин в выбросоопасных угольных пластах //
Сб. науч. трудов «Технология добычи и совершенствование горного хозяйства
шахт Украины». – Донецк: ДонУГИ, 1991. – С. 18–21.
2. Алейников А.А., Спожакин А.И. Исследование технологических схем бурения
скважин в крутых угольных пластах // Там же. – С. 21–24.
3. Асламов С.К., Гирин А.Г. Физико-химические процессы, вызываемые ударной
волной в аэрозоле // Актуальные вопросы физики аэродисперсных систем: Тез.
докл. XIV Всесоюзной конференции. – Одесса, 1986. – т. 11, С. 32.
Статья поступила в редакцию 15 января 2009 года
163
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-12556 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | XXXX-0016 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-30T17:39:18Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут фізики гірничих процесів НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Спожакин, А.И. 2010-10-13T13:26:51Z 2010-10-13T13:26:51Z 2009 Использование вспенивающих растворов в технологии бурения скважин по высокогазоносным угольным пластам / А.И. Спожакин // Физико-технические проблемы горного производства: Зб. наук. пр. — 2009. — Вип. 12. — С. 161-163. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. XXXX-0016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/12556 62.834:556.3 Представлено, що застосування регіональних засобів запобігання раптових викидів вугілля та газу, глибинній, на більшій площі, дегазації вугільного масиву стримується низькою ефективністю технології буріння довгих свердловин у високогазоносних вугільних пластах. З метою удосконалення засобу очищення свердловин від бурової дрібноти запропоновано використовувати в якості транспортуючого агенту безперервний потік піни. The application of regional methods for coal and gas sudden outbursts prevention at a vast area and degassing of coal massifs at large depths is restricted by low-effective technology of drilling long wells in high-gaseous coal seams. Well cleaning method is proposed based on continuous foam flow as a carrier medium for a fines. ru Інститут фізики гірничих процесів НАН України Технико-экономические проблемы горного производства Использование вспенивающих растворов в технологии бурения скважин по высокогазоносным угольным пластам Foaming solutions application in well-drilling in gas bearing coal seams Article published earlier |
| spellingShingle | Использование вспенивающих растворов в технологии бурения скважин по высокогазоносным угольным пластам Спожакин, А.И. Технико-экономические проблемы горного производства |
| title | Использование вспенивающих растворов в технологии бурения скважин по высокогазоносным угольным пластам |
| title_alt | Foaming solutions application in well-drilling in gas bearing coal seams |
| title_full | Использование вспенивающих растворов в технологии бурения скважин по высокогазоносным угольным пластам |
| title_fullStr | Использование вспенивающих растворов в технологии бурения скважин по высокогазоносным угольным пластам |
| title_full_unstemmed | Использование вспенивающих растворов в технологии бурения скважин по высокогазоносным угольным пластам |
| title_short | Использование вспенивающих растворов в технологии бурения скважин по высокогазоносным угольным пластам |
| title_sort | использование вспенивающих растворов в технологии бурения скважин по высокогазоносным угольным пластам |
| topic | Технико-экономические проблемы горного производства |
| topic_facet | Технико-экономические проблемы горного производства |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/12556 |
| work_keys_str_mv | AT spožakinai ispolʹzovanievspenivaûŝihrastvorovvtehnologiibureniâskvažinpovysokogazonosnymugolʹnymplastam AT spožakinai foamingsolutionsapplicationinwelldrillingingasbearingcoalseams |