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Tesis

Experiments concerning the commercial extraction of methane from coalbed reservoirsExperimentos relacionados con la extracción comercial de metano de yacimientos de carbón

Resumen

A finales de 1992, el metano de los yacimientos de carbón se convirtió en la fuente más significativa de gas natural producida en Virginia (Estados Unidos). Este gas es mantenido dentro de las formaciones de carbón, adsorbido en su matriz. La tecnología de simulación de pozos aplica un fluido a alta presión hacia la formación de carbón alrededor de la perforación, para inducir una serie de fracturas. La investigación documentada en esta tesis investiga varias tecnologías nuevas que pueden reemplazar o aumentar el enfoque presente de estimulación de pozos de fractura hidráulica. Se investigó la aplicación de dióxido de carbono líquido como agente de estimulación, en una serie de pruebas de permeabilidad. Estas mediciones se hicieron empleando una técnica de flujo radial desarrollada específicamente para este proyecto de investigación. Los resultados de las pruebas usando dióxido de carbono líquido par aumentar la permeabilidad de las muestras de carbón al gas metano indicaron un incremento significativo en la permeabilidad de las muestras. Sin embargo, la comparación con una material de referencia mostró que el incremento fue de naturaleza general, no por una interacción específica con la matriz de carbón. Más bien, el incremento de permeabilidad se debió a una resistencia reducida de la piel del agujero (borehole skin). Los estudios de la aproximación de medición de permeabilidad, y flujo radial muestran una buena concordancia con una aproximación convencional de flujo axial, para una orientación de estratificación (bedding) de muestra similar para el flujo de gas. Los experimentos del documento también incluyen investigaciones en el potencial para usar cargas de propelentes basadas en nitrocelulosa/nitroglicerina/RDX diseñadas a la medida,para producir una fractura extensiva lejos del pozo perforado. La primera serie de estos experimentos se relacionan con la caracterización de las propiedades de quemado para estos propelentes y sus mezclas. Empleando un enfoque de balística interior, estos shots a pequeña escala de laboratorio se modelaron numéricamente con un programa escrito como parte de este proyecto. Usando los resultados a pequeña escala y los datos modelados, se desarrollaron una serie de pruebas a gran escala, para ganar entendimiento sobre los efectos de escalado.La bomba de volumen constante a pequeña escala y la bomba de ventilación a gran escala fueron diseñadas a la medida, y fabricadas para este proyecto. Las comparaciones entre los datos de laboratorio y las predicciones modeladas muestran una buena concordancia para la serie de pruebas a pequeña y gran escalas. El trabajo concluye con una presentación de consideraciones para utilizar el enfoque de estimulación de pozos con propelente en pozos llenos de agua en el suroeste de Virginia.

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