Влияние сейсмических событий на Дебет жидких и газообразных полезных ископаемых Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

ВЛИЯНИЕ СЕЙСМИЧЕСКИХ СОБЫТИЙ НА ДЕБЕТ ЖИДКИХ И ГАЗООБРАЗНЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Михаил Николаевич Цупов

ООО «Шахта «Чертинская-Южная»», 652645, Россия, г. Белово, Кемеровская обл., 5-я рудничная, 90, горный мастер, тел. +79039427257, e-mail: [email protected]

Андрей Владимирович Савченко

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, 630091, Россия, г. Новосибирск, Красный проспект, 54, кандидат технических наук, научный сотрудник лаборатории силовых электромагнитных импульсных систем, тел. (383)217-01-26, e-mail: [email protected]

Приведены результаты анализа влияния сейсмических колебаний на месторождения углеводородов и газового контроля на угольных шахтах Кузбасса в период землетрясений.

Ключевые слова: сейсмическое событие, увеличение дебета, газовый контроль.

SEISMIC EFFECT ON FLUID AND GAS MINERAL YIELD

Mikhail N. Tsupov

Chertinskaya-Yuzhnaya Mine, 652845, Russia, Belovo, Kemerovo Region, 90 5th Rudnichnaya St., Overman, tel. +79039427257, e-mail: [email protected]

Andrey V. Savchenko

Chinakal Institute of Mining, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, 630091, Russia, Novosibirsk, 54 Krasny prospect, PhDEng, Researcher, Laboratory for Power Electromagnetic Pulse Systems, tel. (383)217-01-26, e-mail: [email protected]

The analysis of the effect exerted by seismic vibration induced by an earthquake on hydrocarbon deposits and coal mine gas control in Kuzbass is presented in the article.

Key words: seismicevent, yield increase, gas control.

На протяжении всего периода эксплуатации нефтегазовых месторождений имеется множество фактов влияния сейсмических событий на повышение дебетов скважин.

В качестве примеров, подтверждающих это, можно привести землетрясение в Южной Калифорнии в 1952 г., которое вызвало местами десятикратное увеличение давления на устьях фонтанирующих скважин, эффект продолжался более двух недель. На Новогрозненском месторождении после землетрясений 1950 и 1955 гг., интенсивность которых достигала 6 - 7 баллов, происходило повышение пластовых давлений и дебета нефти. Во время Дагестанского землетрясения в 1970 г. дебеты скважин повысилась на нефтяных залежах в радиусе более 200 км от эпицентра. Так, на одной из скважин Эльдаровского месторождения, расположенной в 220 км от эпицентра землетрясения, увеличение дебита составило более 900 т/сут. [1].

Известны случаи влияния на нефтяные залежи вибрации, создаваемой действием не только природы, но и человека, например, дебиты скважин увеличивались при прохождении вблизи них тяжеловесных железнодорожных составов. В XIX веке в США вокруг нефтяных скважин промышленники выкапывали глубокие траншеи и закладывали в них мешки с порохом, после взрывов дебиты скважин часто значительно увеличивались.

Широко известны работы по вибросейсмическому воздействию на нефтяные пласты с целью интенсификации добычи нефти, проводимые Институтом горного дела им. Н.А. Чинакала СО РАН. Вибросейсмическое воздействие осуществлялось с поверхности земли виброисточниками дебалансного типа. Испытания проводились более чем на 15 месторождениях, на которых получены значительные увеличения дебитов нефти [2].

Основываясь на положительных результатах вибросейсмического воздействия на нефтегазовые пласты, было принято решение проследить влияние различных сейсмических событий, в т.ч. и землетрясений (как источника обладающего наибольшей энергией воздействия) на газовыделение из угольных пластов на шахтах Кузбасса.

Только за 2013 год территория Кузбасса была подвержена нескольким крупным сейсмическим воздействиям, имеющим природный и техногенный характер.

Землетрясение, произошедшее в Кузбассе 19 июня 2013 г. в 6:02 по местному времени (3:02 по московскому времени) стало крупнейшим в регионе за 100 лет. По данным Геофизической службы Сибирского отделения РАН, магнитуда землетрясения составила 5,3-5,б. Интенсивность землетрясения в эпицентре составила 7 баллов, который зафиксирован в 3 км к западу от поселка Старобочаты и на расстоянии 21 км от г. Белово. Гипоцентр землетрясения находился на глубине 9,8 км.

По показаниям систем автоматического газового контроля (АГК) шахт ООО «Шахта Чертинская-Коксовая» и ООО «Шахта Чертинская-Южная», расположенных в городе Белово Кемеровской области, на отдельных датчиках были зарегистрированы всплески метановыделения.

Так забойный датчик западного конвейерного уклона (ЗКУ) показал многократное превышение метановыделения (рис. 1) после произошедшего землетрясения (справа от пунктирной линии) по сравнению с работой комбайна совершающего разрушение угольного пласта (слева от пунктирной

Л

линии) объемом при шаге захода комбайна 0.8 м *16м .

Также после сейсмического события увеличилась средняя концентрация метана в исходящей струе лавы с 0,099 до 0,249. Данные отбирались в первую смену (темный прямоугольник на графике) до землетрясения и после (рис. 2а

и 2б соответственно) в период, когда работы в шахте по разрушению угля не проводились.

СН4 об.%

Время

Рис. 1. Датчик ЗКУ забойный

а

о.

------'----------1----------------------1----------------------1-----------------------1----------•----------1----------------------1-----------------------1----------------------1----------------------1----------------------1

1506 3013 0 00 15062013 124» 16063013 0 00 16062013 «00 170630130« 17062013 1200 16 062013 0 00 16062013 1240 10062013000 10062013 124)0 30063013 0 00

Парисмс 16 Об 2013 60000 по 16062013201924 Врм* 141934 9670000 Ммс • 0 121 Им • 0.091. Сосано« • 0.099

б

1 .

17062013 0 00 17062013 6 00 1706 2013 1300 170620131800 1606 2013000 16062013 6 00 16062013 1300 16 062013 1600 19063013 0 00 19063013 6 00 19063013 1200 19062013 1600 20062013 0 00

Рис. 2. Исходящая струя лавы а - до землетрясения, б - после землетрясения И как следствие, произошло увеличение содержания метана в исходящей струе крыла шахты (рис. 3).

1Э.06 2^13 Є:ОП 190623139:00

Рис. 3. Ходок центрального бремсберга (наклонный ствол)

После прекращения работ и остановки шахты в течение суток наблюдались незначительные всплески метановыделения, которые регистрировались датчиками на исходящей струе наклонного ствола (рис. 4).

Рис. 4. Датчик исходящей струи на бремсберге (наклонный ствол)

В целом, за этот период по шахтам Кузбасса газовая обстановка значительно не изменялась.

Механизм вибровоздействия на нефтегазовые пласты рассмотрен достаточно подробно, имеется теоретическая база подтвержденная лабораторными и промысловыми экспериментами.

Известны единичные работы по исследованию влияния вибрации на угольный массив, имеющие достаточно противоречивые результаты, не позволяющие создать единую теоретическую базу. На данный момент, увеличение газовыделения при воздействии вибрации высокой

интенсивности связывается, главным образом, с разупрочнением массива

горных пород и образованием новых трещин.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Дыбленко В.П., Камалов Р.Н., Шариффулин Р.Я., Туфанов И.А. Повышение продуктивности и реанимация скважин с применением виброволнового воздействия - М.: Недра, 2000. - 381 с.

2. Опарин В.Н., Симонов Б.Ф., Юшкин В.Ф. и др. Геомеханические и технические основы увеличения нефтеотдачи пластов в виброволновых технологиях - Новосибирск: Наука, 2010.

© М. Н. Цупов, А. В. Савченко, 2014