Prytula D. Justification of Parameters for the Wave Method to Enhance Methane Production Rate through Surface Degassing Boreholes

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Philosophy (PhD)

State registration number

0824U003446

Thesis Registration Form

0824U003446.pdf

Applicant for

Specialization

  • 184 - Гірництво

Specialized Academic Board

PhD 5

Institute of Geotechnical Mechanics named after MS Polyakova of the National Academy of Sciences of Ukraine

Essay

The dissertation is devoted to the study of methods for increasing methane output through surface degassing boreholes, specifically by using wave action. The aim of the work is to develop scientifically grounded parameters for these methods, which can enhance the efficiency of methane extraction from coal deposits, a matter of great importance for Ukraine’s energy security. The dissertation thoroughly examines various technologies used to increase gas release through boreholes, including mechanical, chemical, and physical impacts on clogging materials. One of the most effective approaches is pneumohydrodynamic action, which involves cyclic compression and decompression of compressed air, leading to the destruction of clogging materials and the cleaning of channels in the borehole zone. However, even this technology may not be fully effective without additional methods, such as electrical discharge action, which creates pressure waves in the well that break down accumulated deposits in the perforation zone. The author of the dissertation proposes a combined wave action that includes both pneumohydrodynamic and electrical discharge technologies. This approach significantly increases methane extraction efficiency, as confirmed by experiments on surface degassing boreholes, specifically well MT-345 of PJSC "Mine, named by. O.F. Zasyadka." The results showed that after applying the combined wave action, the output of this borehole increased from 25 m³/day to 2,000 m³/day, allowing the well to be connected to the degassing system and significantly improving its efficiency. The economic benefit of applying this technology amounted to more than 2.7 million UAH per year. The research also revealed important patterns determining the effectiveness of wave impact. In particular, it has been proven that the highest gas production is observed in boreholes with a specific composition of rocks and their proportion in the perforation zone, such as argillite, sandstone, and siltstone, which provide optimal conditions for wave processes. This allows for accurate forecasting of locations for drilling effective boreholes and more precise geological exploration drilling to identify promising areas. The research also showed that changing the parameters of the electrical discharge, such as voltage and pressure wave energy density, can significantly influence the process of breaking down clogging material in the perforation zone. This enables precise adjustment of borehole treatment technologies to achieve maximum methane output. As a result of the conducted research, a methodology for experimental studies of methane extraction using wave technologies has been developed, as well as an addendum to the degassing project at the "Mine named by. O.F. Zasyadka", which allows for the intensification of methane extraction in industrial conditions. Thus, the scientifically grounded parameters of the wave method for increasing methane output proposed in the dissertation represent a significant step forward in the development of coal methane extraction technologies, which is of great importance for Ukraine’s energy security and economy.

Read more

Research papers

Prytula D., Agaiev R., Katulskyi O. Intensification of coalbed methane recovery through the surface degassing borehole. New Developments in Mining Engineering 2015. 2015. P. 575–578. URL: https://doi.org/10.1201/b19901-99 (date of access: 23.10.2024).

Притула Д. А., Гаврилов В., Московский А. Влияние фазового состояния метана на газоотдачу угольного пласта. Геотехнічна механіка. 2014. № 118. С. 26-36.

Интенсификация добычи метана угольных месторождений пневмогидродинмаческим воздействием с использованием углеродсодержащих агентов / Д.А. Притула, Р.А. Агаев, К.К. Софийский, В.В. Новосельцев. Геотехнічна механіка. 2015. № 123. С. 3-11.

Притула Д.А., Агаев Р.А. Перспективы добычи шахтного метана на примере шахтоуправления «Суходольская-Восточная» ОАО «Краснодонуголь». Геотехнічна механіка. 2015. № 125. С. 18-26.

Повышение безопасности транспортирования, извлечения и утилизации метана поверхностными дегазационными скважинами / Д.А. Притула, К.К. Софийский,Р.К. Стасевич, К.Е. Дудля. Геотехнічна механіка.2016.№128. С. 215-225.

Притула Д.А., Дудля Е.Е., Бокий Б.В. Методология расчета параметров поверхностной дегазационной газотранспортной системы для условий ПАО «Шахта им. А.Ф. Засядько». Геотехнічна механіка.2016.№130. С. 78-91.

Притула Д.О., Дудля К.Є. Спосіб підвищення енергоефективності та безпеки функціонування поверхневих дегазаційних свердловин. Геотехнічна механіка. 2017. № 135. С. 117–124.

Притула Д. А. Анализ методов и способов воздействия на напряженные газонасыщенные среды. Гидродинамические способы воздействия на напряженные газонасыщенные угольные пласты: монография [К. К. Софийский, В. И. Гаврилов, Д. М. Житленок, В.В. Власенко, А.П. Петух]. Донецк, 2015. С. 7–21.

Притула Д. А. Анализ работы ПДС в пределах поля шахты ш/у “Суходольская–Восточная”. Управление аэрологическими и геомеханическими процессами в угольных шахтах: монография. [А.Ф. Булат, К.К. Софийский, Б.В. Бокий, Р.А. Агаев, А.В. Шейко, С.В. Тынына. Мариуполь, 2016. С. 58–65.

Притула Д. А. Обоснование технологических параметров скважин. Безопасность и эффективность метаноугольных шахт: монография. К.К. Софийский, Р. К. Стасевич, Б. В. Бокий, А.В. Шейко, В.И. Гаврилов, О.В. Московский, Е.Е. Дудля]. Киев, 2017. С. 33–42.

Спосіб хвильової обробки продуктивних газоносних горизонтів через поверхневі свердловини : пат. 141553 Україна : Е21 В43/26. /Д.О. Притула, К.К. Софійський, Р.А. Агаєв, Р.К. Стасевич. № u201911059 ; заявл. 11.11.2019 ; опубл. 10.04.2020, Бюл. № 7. 4 с.

Спосіб гідроімпульсного розпушування вугільних пластів: пат. 149830 Україна: МПК (2021.01) E21F 5/00./ Д.О. Притула, В.В. Зберовський, О.П. Круковський, О.П. Петух, В.А. Юхименко, Є.А. Проценко, Р.А. Агаєв. №u202103786; заявл. 02.07.2021; опубл. 09.12.2021, Бюл. № 49. 4 с.

Спосіб проведення підготовчої виробки по викидонебезпечному вугільному пласту: пат. 150066 Україна : МПК (2022.01) E21F 5/00. Д.О. Притула, В.В. Зберовський, О.П. Круковський, О.П. Петух, О.Н. Криворучко, А.В. Пазиніч, М.В. Кива, В.В. Скрипник Р.А. Агаєв. № u202103788 ; заявл. 02.07.2021 ; опубл. 29.12.2021, Бюл. № 52. 4 с.

On the possibility of coalbed methane extraction as a source of energy under the hydrodynamic impact on the outburst coal seam / D. Prytula, V. Vlasenko, R. Agaiev, K. Dudlia, M. Kyrychenko. Advanced Engineering Forum Submitted: Trans Tech Publications. 2017. P. 106–11.

Prytula D, Ahaiev R., Dudlia K. Establishing the interrelation of the main influencing factors on the safety of methane-air mixture transportation. E3S web of conferences. 2019. Vol. 109. P. 00002. URL: https://doi.org/10.1051/e3sconf/201910900002 (date of access: 23.10.2024). (Scopus).

The determination of the influence degree of mining-geological and mining-technical factors on the safety of the degassing system / D. Prytula, R. Ahaiev, E. Kliuiev, D. Zhytlonok, E. Cabana, L. Kabakova E3S Web of Conferences. 2020. Vol. 168. P. 00040. URL: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202016800040 (date of access: 23.10.2024). (Scopus).

Hydrodynamic impact as a way of controlling the state of the coal-gas system: analysis and data processing / D. Prytula, V. Zberovskyi, R. Ahaiev, V. Vlasenko. IOP conference series: earth and environmental science. 2024. Vol. 1348, no. 1. P. 012039. URL: https://doi.org/10.1088/1755-1315/1348/1/012039 (date of access: 23.10.2024). (Scopus).

Притула Д. О., Агаєв Р. А. Дослідження ударно–розвантажувальної дії на крихкі відкладення в присвердловинній зоні. Матеріали XVІІ конференції «Геотехнічні проблеми розробки родовищ» : Матеріали конф., м. Дніпро, 24 жовт. 2019 р.

Принципова можливість хвильового способу інтенсифікації припливу метану через поверхневі дегазаційні свердловини / Д. О. Притула, К.К. Софійський, Р.К. Стасевич, Р.А. Агаєв, О.П. Смірнов. XVІІІ Міжнародна науково–технічна конференція «Потураєвські читання» : Матеріали конф., м. Дніпро, 24 січ. 2020 р.

Комплексний видобуток газу метану з природних і техногенних вугільних родовищ / Д. О. Притула, Р.А.Агаєв, В.В. Власенко, К.Є. Дудля, Е.С. Клюєв. Матеріали ІV Всеукраїнської науково–практичної конференції молодих вчених та студентів «Фізика і хімія твердого тіла. Стан, досягнення і перспективи» : Матеріали конф., м. Львів, 16 жовт. 2020 р.

Притула Д. О., Агаєв Р. А., Смірнов О. П. Регресійний аналіз вихідних параметрів математичної моделі хвильового способу обробки свердловини із застосуванням електроімпульсної дії. Матеріали XVІІІ конференції «Геотехнічні проблеми розробки родовищ» : Матеріали конф., м. Дніпро, 29 жовт. 2020 р.

Гірничо–геологічні фактори видобутку метану через поверхневі свердловини пнемогідродинамічною дією / Д. О. Притула, Р.А.Агаєв, В.В. Власенко, К.Є. Дудля, Е.С. Клюєв. XIX Міжнародна конференція молодих учених «Геотехнічні проблеми розробки родовищ : Матеріали конф., м. Дніпро, 28 жовт. 2021 р.

Залежність напружень в дегазаційних газопроводах від параметрів вугільних пластів, що розробляються / Д. О. Притула, Р.А.Агаєв, В.В. Власенко, К.Є. Дудля, Е.С. Клюєв. ХІХ Всеукраїнська науково–технічна конференція "Потураєвські читання" : Матеріали конф., м. Дніпро, 22 квіт. 2021 р.

Investigation of the corrosive gases yield under action of thermal impact on solid carbon–contained raw material / D. Prytula, R. Ahaiev, V.Vlasenko, K. Dudlia, E. Kliuiev та ін. International Young Scientists Conference on Materials Science and Surface Engenering : Conference materials, м. Lviv. 2021.pp. 193–196.

Видобуток метану при тепловій дії на техногенне вуглецевмісне родовище / Д. О. Притула, Р.А. Агаєв, Е.С. Клюєв, М.С. Кириченко. Сталий розвиток: захист навколишнього середовища. Енергоощадність. Забалансове природокористування. VII Міжнародний конгрес : Зб. матеріалів, м. Львів, 12 жовт. 2022 р. Київ, 2022. С. 79–80.

Регресійний аналіз вибухонебезпечного стану метаноповітряного середовища гірничих виробок від параметрів процесу видобутку вугілля / Д. О. Притула, Р.А. Агаєв, Е.С. Клюєв, М.С. Кириченко, К.Є Дудля., В.В. Власенко. XХ міжнародної конференції молодих учених «Геотехнічні проблеми розробки родовищ» : Матеріали міжнар. конф., м. Дніпро, 27 жовт. 2022 р.

Хвильовий спосіб видобутку метану / Д. О. Притула, Р.А. Агаєв, К.Є. Дудля, О.П. Смірнов. ХХ Міжнародна наукова–технічної конференції «Потураєвські читання» : Матеріали конф., м. Дніпро, 27 січ. 2023 р. С. 47–49.

Read more

Similar theses

0824U003544

Tetiana D. Tepla

Substantiation of the parameters of technological schemes for preparation for the development of anthropogenic coal deposits by bioremediation measures

0824U003260

Vladyslav S. Kurilov

Justification of technological parameters and development of methods for extracting silicate raw materials from fly ash of thermal power plants.

0824U003209

Yevgeny S. Tsivka

Substantiation of the interaction of support made of composite materials of preparatory workings with weakly metamorphosed rocks of mines in the Western Donbass

0824U003173

Ivan V. Sheka

Substantiation of the rarional parameters arched support made of composite materials (carbon fiber-reinforced plastic) for mining workings coal mines located at depths of more than 1000 meters

0824U003022

Mykola R. Glukhoverya

The technology of increasing the extraction of fuel mass from ash and slag waste of coal-fired thermal power plants