Оценка особенностей фильтрации свободного метана в структурно-неоднородном угольном пласте

Abstract

Выполнены аналитические исследования о распределении давления свободного газа при нестационарном изотермическом процессе в структурно неоднородном угольном пласте в зоне влияния опорного давления.. В основу работы взята известная модель нестационарной изотермической фильтрации Желтова Ю.П., полученная методом интегральных соотношений Г.И. Баренблатта для однородного угольного пласта в однородном поле напряжений при постоянном забойном и пластовом давлении газа, постоянных значениях пористости и газовой проницаемости угольного пласта. Использование в работе расчета газовой проницаемости в зонально неоднородной среде по методу Басниева К.С. позволяет определить усредненные характеристики структурно неоднородного угольного пласта, а именно, газовую проницаемость среды и применить известную модель Желтова Ю.П. для расчета распределения давления. В статье предложен алгоритм расчета структурно неоднородной среды, включая и геологическую нарушенную среду, который позволяет определить распределение давления газа в зависимости от расстояния от забоя выработки и времени фильтрации, скорость фильтрации газа в зоне опорного давления.

Виконано аналітичні дослідження про розподіл тиску вільного газу при нестаціонарному ізотермічному процесі в структурно неоднорідному вугільному пласті в зоні впливу опорного тиску . В основу роботи взята відома модель нестаціонарної ізотермічної фільтрації Желтова Ю.П., отримана методом інтегральних співвідношень Г.І. Баренблатта для однорідного вугільного пласта в однорідному полі напружень при постійному забійному і пластовому тисках газу, постійних значеннях пористості і газової проникності вугільного пласта. Використання в роботі розрахунку газової проникності в зонально неоднорідному середовищі за методом Баснієва К.С. дозволяє визначити усереднені характеристики структурно неоднорідного вугільного пласта, а саме, газову проникність середовища і застосувати відому модель Желтова Ю.П. для розрахунку розподілу тиску. У статті запропоновано алгоритм розрахунку структурно неоднорідного середовища, включаючи і геологічну порушену середу, який дозволяє визначити розподіл тиску газу в залежності від відстані від вибою виробки і часу фільтрації, швидкість фільтрації газу в зоні опорного тиску.

Distribution of free-gas pressure in structurally inhomogeneous coal seam in zone with bearing pressure was analyzed at unsteady isothermal process. The well-known Yu.P.Zheltov’s model of unsteady isothermal filtration was used, which was created by the G.I. Barenblatt’s method of integral relations for uniform coal seam in a uniform stress field with constant gas pressure in the bottom-hole and seam and constant porosity of and constant gas permeability in the coal seam. In this study, gas permeability in a zonally inhomogeneous medium was calculated by the K.S. Basniev’s method, and with the help of this method, it is possible to determine average characteristics of the coal-layer structural heterogeneity, namely, gas permeability of the medium, and to apply the well-known Yu.P. Zheltov’s model in order to calculate the pressure distribution. In this article, an algorithm is proposed for calculating structural inhomogeneous medium, including geologically disturbed medium, which allows determining distribution of gas pressure depending on distance from the face of the tunnel, filtration time and speed of gas filtration in zone with bearing pressure.