Бурение дегазационных скважин: шахта «Суходольская–Восточная»

Бурение дегазационных скважин: шахта «Суходольская–Восточная»

Развитие угледобычи в Украине невозможно без обеспечения необходимого уровня промышленной безопасности, как по геологии, так и по газовому фактору.

Одной из главных причин катастроф на шахтах является высокая концентрация метана в вентиляционных штреках.

Уменьшить ее можно, увеличив проветривание, которое на шахтах работает на максимальных режимах, или выполнить предварительную дегазацию угольных пластов, т.е. произвести искусственное снижение газоносности и уменьшения метановыделения.

Применением дегазации достигается снижение содержания метана в исходящей струе участков шахты.

Сущность способа дегазации состоит в том, что в залегающие над разрабатываемым пластом угля породы бурятся скважины, рабочие колонны обсадных труб которых присоединяются к газопроводу. По скважине и газопроводу отсасывается метан, находящийся в толще пород и отводится на поверхность, где используется для производства электроэнергии (шахта им. А.Ф.Засядько) или для собственных энергетических нужд шахты.

Как показывает опыт применения этого способа, помимо снижения газообильности участка или шахты, можно избежать загазирования угольного забоя и сократить выделение метана при работе выемочных машин.

Скважины, пробуренные в штреки являются эффективной мерой борьбы с метаном, так как этими скважинами дренируется зона, в пределах которой находится угольный пласт.

Таким образом, в условиях шахты «Суходольская Восточная», где было запроектировано сооружение магистральной дегазационной скважины с диаметром рабочей колонны 299мм, предусматривалось вскрытие восточного сборного вентиляционного штрека пласта і3 .

Перед ПАО «Первомайское ШПУ по бурению стволов и скважин» стояла сложная задача — попадание скважиной в восточный сборный вентиляционный штрек с поверхности на глубину 919м.

Для достижения максимальной вертикальности бурения дегазационной скважины специалистами управления было решено применить технологию роторно-турбинного способа бурения с применением бурового агрегата РТБ-394. Теоретически компоновка данного агрегата позволяла пробурить скважину с минимальным отклонением 0,001Н от вертикальной оси (это около 1м на глубине 919м).

Бурение дегазационной скважины велось в сложных горно-геологических условиях связанных с частичными, полными и катастрофическими поглощениями бурового раствора, который необходимо было постоянно пополнять.

В процессе бурения проводились геофизические исследования в скважине на предмет определения её вертикальности.

Начиная с глубины 520м до 665м скважина имела отклонение от вертикальной оси (от 3,150 до 5,450 соответственно), что превышало допустимые значения.

Одной из причин отклонения послужило применение наполнительных добавок (СКОП) в цементно-песчаные и глиноцементные  растворы, используемые для кальматации зон поглощений, которые находясь в буровом растворе во взвешенном состоянии, и негативно влияли на стабильную работу бурового агрегата РТБ-394, что привело к  различным скоростям вращения валов турбобуров.

Кроме этого, при пересечении агрегатом вмещающих пород малой мощности, но разной структуры, крепости и углов падения (от 60 до 140), буровой агрегат стремиться занять положение перпендикулярно напластованию (вкрест простирания по восстанию).

Специалистами Первомайского ШПУ были разработаны  мероприятия по ликвидации искривления путем проработки скважины в интервале 520-665м агрегатом роторно-турбинного бурения РТБ-394 с оснащением его бурголовкой  диаметром 212,7мм, с целью изменения угла наклона  лежащей  стенки скважины с 5045′  до 30 , и проработке скважины в интервале 610-665м агрегатом роторно-турбинного бурения РТБ-394 с оснащением его 2-мя фрезами  диаметром 190мм для изменения угла наклона лежащей стенки скважины с 30 до  2,00 -2,50.   Данные работы были выполнены.

В процессе бурения скважины в интервале  728м -760м произошло катастрофическое поглощение бурового раствора с интенсивным выделением газа метана из зоны поглощения.

Срочно были организованы работы по приготовлению тяжелых тампонажных растворов для изолирования зоны поглощения и создания изоляционной завесы вокруг скважины путем кальматации пласта песчаника.

Было разработано Дополнение к Рабочему Проекту с целью определения  дополнительных объемов тампонажа зон поглощения, которые фактически превышают параметры определенные «Проектом», включая разработку эффективной рецептуры специальных буровых растворов с применением наполнителей, технологии тампонажа для снижения интенсивности и ликвидации зон полных поглощений промывочной жидкости, сопровождаемых газопроявлениями.

Для устранения искривления оси скважины было принято решение о  применении технологии направленного бурения с использование телеметрии, для чего необходимо  было привлечь соответствующих специалистов предприятия ДП «Смит-Юкрэин».

Данное предприятие успешно выполнило специальные работы по набору и поддержанию необходимых параметров кривизны, в соответствии с разработанной ими программой бурения наклонно-направленного ствола с применением телеметрии.

В результате совместной работы буровиков и инженеров ДП «Смит-Юкрэин» магистральная дегазационная скважина пробурена в заданный район горной выработки ( восточный сборный вентиляционный штрек), закреплена обсадными трубами и сдана в эксплуатацию шахте «Суходольская -Восточная».

Размещено в рубрике:  Дегазация (Украина)
Первомайское ШПУ по бурению