RU2402595C2 - Циклический способ подземной газификации угля - Google Patents
Циклический способ подземной газификации угля Download PDFInfo
- Publication number
- RU2402595C2 RU2402595C2 RU2008146353/05A RU2008146353A RU2402595C2 RU 2402595 C2 RU2402595 C2 RU 2402595C2 RU 2008146353/05 A RU2008146353/05 A RU 2008146353/05A RU 2008146353 A RU2008146353 A RU 2008146353A RU 2402595 C2 RU2402595 C2 RU 2402595C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coal
- bed
- water
- formation
- blow
- Prior art date
Links
Landscapes
- Cleaning Of Streets, Tracks, Or Beaches (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано при геотехнологических разработках маломощных угольных пластов посредством их подземной газификации с получением и выведением на поверхность энергетического газа. Циклический способ подземной газификации угля включает бурение дутьевой 2 и газоотводящей 3 скважин к угольному пласту 1, соединение скважин по пласту гидроразрывом с созданием зоны синтеза 17, розжига пласта 1 на выбоине дутьевой скважины и поочередную подачу воздуха и воды в пласт 1 через дутьевую скважину 2 для подогрева пласта 1 до температуры 1600 К. После прекращения подачи воздуха в дутьевую скважину 2 в выгазованное пространство угольного пласта 1 посредством вдавливания вводят перфорированную на конце трубу 4 с наконечником 6, через которую подают воду и СаО. Цикл оканчивается достижением в зоне синтеза 17 температуры 700 К. Трещины гидроразрыва заполняют крупнозернистым песком. Изобретение позволяет повысить эффективность процесса получения горючих газов, 1 ил.
Description
Изобретение относится к угледобывающей промышленности и может быть использовано при геотехнологических разработках маломощных угольных пластов посредством их подземной газификации с получением и выведением на поверхность энергетического газа.
Известны способы бесшахтной газификации маломощных угольных пластов геотехнологическим способом с помощью бурения скважин с поверхности Земли [1], [2].
Недостатком таких способов является невозможность получения энергетических газов с высокой теплотой сгорания.
Известны более эффективные способы, описанные в [3], [4], [5], которые обеспечивают получение энергетического газа способом непрерывной газификации углей. Однако такие способы получения энергетического газа из угля являются более энергозатратными и не пригодными для разработки угольных пластов в местах их залегания.
Наиболее близким по технической сути к заявляемому способу является способ подземной газификации угля для получения метана из обводненных залежей угля [6]. Известный способ включает бурение дутьевой и газоотводящей скважин к угольному пласту, соединение скважин по пласту гидроразрывом с созданием зоны синтеза, розжиг пласта на выбоине дутьевой скважины, поочередную подачу воздуха и водоугольной суспензии, содержащей 50-60% воды, в пласт через дутьевую скважину для подогрева пласта до температуры 1600 К, и последующий поочередный отвод образованных продуктов горения и энергетического газа через газоотводящую скважину.
В основу изобретения поставлена задача повышения эффективности процесса получения горючих газов, получения более чистого и в большем количестве водорода, посредством снижения энергоемкости процесса геотехнологическим методом, за счет осуществления отделения в угольном пласте негорючих газов, таких как СО2 и N2, а также посредством более эффективного регулирования термобарических условий в угольном пласту.
Поставленная задача решается тем, что в циклическом способе подземной газификации угля, включающем бурение дутьевой и газоотводящей скважин к угольному пласту, соединение скважин по пласту гидроразрывом с созданием зоны синтеза, розжига пласта на выбоине дутьевой скважины, поочередную подачу воздуха и воды в пласт через дутьевую скважину для подогрева пласта до температуры 1600 К, и последующий поочередный отвод образованных продуктов горения и энергетического газа через газоотводящую скважину, в газоотводящей скважине предварительно поддерживают заданные термобарические условия, после прекращения подачи воздуха в дутьевую скважину в выгазованное пространство угольного пласта посредством вдавливания вводят перфорированную на конце трубу с наконечником, через перфорацию перфорированной трубы и наконечник подают воду и СаО, при этом цикл оканчивается достижением и поддерживаемой в зоне синтеза температуры 700 К, а трещины гидроразрыва заполняют крупнозернистым песком.
В сравнении с прототипом, также как и в сравнении с другими известными из науки и техники способами подземной газификации углей существенными отличительными признаками заявленного технического решения, позволяющими обеспечить достижение положительного эффекта и поставленной цели, есть такие:
- в газоотводящей скважине предварительно поддерживают заданные термобарические условия:
- после прекращения подачи воздуха в дутьевую скважину в выгазованное пространство угольного пласта вводят перфорированную на конце трубу;
- перфорированную трубу вводят посредством вдавливания;
- труба перфорирована перед наконечником, который закреплен на конце перфорированной трубы;
- через перфорацию перфорированной трубы и наконечник подают воду и СаО;
- каждый цикл оканчивается достижением и поддерживаемой в зоне синтеза температуры 700 К;
- трещины гидроразрыва заполняют крупнозернистым песком.
Причинно-следственная связь между существенными признаками изобретения и достигаемым техническим результатом заключается в том, что:
- крупнозернистый песок подается в угольный пласт для предотвращения смыкания трещин гидроразрыва после снятия давления гидроразрыва, - этим достигается сбойка (соединение) скважин по угольному пласту, через которые впоследствии подают воздух, воду и СаО, при этом СаО реагирует в угольном пласте с СО2, которое образовывается на стадии разогрева пласта по реакции СаO+СО2→СаСО3, - оставаясь в пласте, СаСО3 заполняет (бутирует) выгоревшее пространство угля и тем самым предотвращает проседание почвы.
- введение в прогретый угольный пласт подвижной перфорированной трубы и подачи через нее воды с СаО дает возможность:
- поддерживать давление Р=2,0 МПа в выгазованном пространстве за счет реакции СаО+СО2→СаСО3, продукт которой заполняет образованный объем угольного пласта в результате его сжигания;
- очищать при этом пласт от негорючего балласта СО2;
- обеспечить невозможность проседания поверхности грунта за счет бутирования выгоревшего пространства угольного пласта карбонатом кальция (СаСО3);
- перемещение подвижной трубы по простиранию пласта в меру отдаления от ее конца зоны горения каждый раз необходимо для подвода в наиболее нагретую зону пласта воды для получения при эндотермической реакции водорода H2, оксида СО и метана CH4.
Устройство для ввода перфорированной трубы в угольный пласт состоит из металлической трубы с просверленными в ней отверстиями, заканчивающимися примерно на расстоянии 1 м от наконечника на конце этой трубы. Труба вставляется в скважину наконечником вниз и через отклонитель на забое скважины силой вдавливается через другой конец, выходящий наружу из скважины. По мере введения трубы в выгазованное пространство ее наращивают на поверхности. Перемещение перфорированной трубы зависит от двух факторов: глубины залегания угольного пласта и прочности самой трубы. Поэтому с увеличением прочности материала трубы рабочее расстояние до пласта увеличивается. Например, широко используемая водопроводная труба диаметром 3/4, будучи перфорированной, при глубине угольного пласта 300 м может перемещаться на расстояние до 80 м.
Расстояние по залеганию пласта выгазованного угля определяется длиной трубы, введенной в угольный пласт и измеренной на поверхности. Это поясняется тем, что дальше выгазованного пространства перфорированная труба в угольный пласт не продвинется.
Дозировка подаваемой в пласт воды и СаО зависит от количества израсходованного в пласте углерода, а он определяется по химическому составу и объему газов, полученных и измеренных на поверхности. Было установлено, что примерно на 1 кг израсходованного углерода в пласт подается 0,675 кг воды и примерно - 0,35 кг СаО.
Технико-экономическими преимуществами предлагаемого способа являются повышение эффективности процесса за счет получения высокоэнергетического газа за счет более эффективного регулирования термобарических условий в технологическом процессе и очищения газа от негорючего балласта. Предложенный способ является экономически и экологически целесообразным, поскольку направлен на энерго- и ресурсосбережение, а также позволяет ввести в оборот запасы обводненных, маломощных, низкокалорийных, высокозольных угольных пластов и тех, которые залегают на больших глубинах.
На чертеже изображена схема циклического способа подземной газификации угля.
В соответствии с заявленным техническим решением схема циклического способа подземной газификации угля состоит из: угольного пласта 1, пробуренного дутьевой 2 и газоотводящей 3 скважинами; подвижной трубы 4 с перфорацией 5 на ее конце и наконечником 6; отклонителя 7; компрессора 8; водяного насоса 9; емкости 10 для СаО; механизма подачи СаО - 11; гибкого шланга 12 - для подачи окислителя (воздух), воды и СаО; заслонок 13, 14, 15 - на линиях подачи соответственно воздуха (13), воды (14) и СаО (15); трубопровода отвода 16 энергетического газа; подвижной зоны 17 (зоны синтеза) разогрева и газификации угольного пласта; зоны гидроразрыва 18 угольного пласта; заслонки 19 для выхода энергетического газа; заслонки 20 для выхода СО2.
Способ реализуют следующим образом.
К геотехнологической разработке способом подземной газификации преимущественно привлекают маломощные, например до 0,5 м, угольные пласты 1, - они более подходят для осуществления скважинной разработки с поверхности земли. С поверхности на угольный пласт 1 бурят дутьевую 2 и газоотводящую 3 скважины, их располагают примерно на расстоянии 40-60 м друг от друга, и забой которых совмещают между собой подвижной зоной 17 (зона синтеза) разогрева и газификации, созданной способом гидроразрыва с последующим бутированием ее крупнозернистым песком. Далее, с использованием, например как в [6], скважинного устройства (на чертеже не показан), на забое дутьевой скважины 2 формируют зону разогрева 17 с температурой 1600 К, для этого компрессором 8 через гибкий шланг 12 в зону разогрева через скважину 2 подают окислитель (воздух). В это время заслонки 14, 15, 19 закрыты, а заслонки 13 и 20 открыты для подачи воздуха и вывода образовавшегося в результате горения угольного пласта 1 газа по реакции С+0,5O2→СО2.
При достижении в зоне разогрева 17 угольного пласта 1 прекращают подачу воздуха в трубу 4, закрывают заслонку 20, по простиранию пласта 1 продвигают трубу 4 на расстояние выгазованного пространства и через открытые заслонки 14 и 15 подают в пласт СаО и воду, при этом открывают заслонку 19 и собирают энергетический газ (СН4, СО и Н2), по следующим реакциям:
С+Н2O→СО+Н2 и C+2H2→СH4.
Рабочий цикл получения энергетического газа (подачу воды и СаО в угольный пласт) прекращают, когда продуктивность по целевому продукту резко уменьшается, а температура в зоне синтеза снижается до 700 К, что соответствует расчетному значению температуры зажигания угольного пласта. В этот момент начинают выполнять следующий цикл, который начинается с процесса разогрева зоны 17 до температуры 1600 К, далее продвигают трубу 4 с наконечником и перфорацией по пласту 1 на расстояние выгазованного объема угля, после чего посредством нагнетания новой порции воды и СаО, как описано выше, - продолжают процесс выгазовывания угля.
Таким образом, циклический способ подземной газификации угля обеспечивает поставленную задачу - получение из угольного пласта высокоэнергетического газа с высокой теплотой сгорания.
Источники информации
1. Патент Украины №4481, SU 1390238, C10J 5/00. Способ подземной газификации углей//Бюл. Пром.собств. - 1994. - №6-1. Опубл. 27.12.94 - аналог.
2. Патент США №4313499, C10J 5/00, 1982 - аналог.
3. Стефаник Ю.В. Геотехнология некондиционных твердых топлив. Киев: Наука, 1990, с.218-222 - аналог.
4. А.с. СССР №1428764, кл. C10J 5/00, 1988 - аналог.
5. Клейменов Ф.И. Газификация углей и горючих сланцев. - М.: Углетехиздат, 1955, с.35-40 - аналог.
6. Патент Украины №4483, SU 1481409, Е21С 43/00, C10J 5/00. Способ метанизации обводненных угольных залежей угля//Бюл. Пром.собств. - 1994. - №6-1. Опубл. 27.12.94 - прототип.
Claims (1)
- Циклический способ подземной газификации угля, включающий бурение дутьевой и газоотводящей скважин к угольному пласту, соединение скважин по пласту гидроразрывом с созданием зоны синтеза, розжига пласта на выбоине дутьевой скважины, поочередную подачу воздуха и воды в пласт через дутьевую скважину для подогрева пласта до температуры 1600 К, и последующий поочередный отвод образованных продуктов горения и энергетического газа через газоотводящую скважину, отличающийся тем, что в газоотводящей скважине предварительно поддерживают заданные термобарические условия, после прекращения подачи воздуха в дутьевую скважину в выгазованное пространство угольного пласта посредством вдавливания вводят перфорированную на конце трубу с наконечником и через перфорацию перфорированной трубы подают воду и СаО, при этом цикл оканчивается достижением в зоне синтеза температуры 700 К, а трещины гидроразрыва заполняют крупнозернистым песком.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAA200713234 | 2007-11-28 | ||
UA2007013234 | 2007-11-28 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008146353A RU2008146353A (ru) | 2010-05-27 |
RU2402595C2 true RU2402595C2 (ru) | 2010-10-27 |
Family
ID=42680081
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008146353/05A RU2402595C2 (ru) | 2007-11-28 | 2008-11-24 | Циклический способ подземной газификации угля |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2402595C2 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102094615A (zh) * | 2010-12-17 | 2011-06-15 | 中国石油集团长城钻探工程有限公司 | 煤层气水平井热力筛管完井方法 |
CN102287177A (zh) * | 2011-08-19 | 2011-12-21 | 秦勇 | 一种地下煤炭气化的方法 |
RU2490445C2 (ru) * | 2011-07-07 | 2013-08-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Способ подземной газификации угля |
RU2706498C1 (ru) * | 2016-08-24 | 2019-11-19 | Чжунвей (Шанхай) Энерджи Текнолоджи Ко. Лтд | Оборудование для нагнетания окислителя в процессе подземной газификации угля и его применение |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9435184B2 (en) | 2012-06-28 | 2016-09-06 | Carbon Energy Limited | Sacrificial liner linkages for auto-shortening an injection pipe for underground coal gasification |
US9428978B2 (en) | 2012-06-28 | 2016-08-30 | Carbon Energy Limited | Method for shortening an injection pipe for underground coal gasification |
-
2008
- 2008-11-24 RU RU2008146353/05A patent/RU2402595C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102094615A (zh) * | 2010-12-17 | 2011-06-15 | 中国石油集团长城钻探工程有限公司 | 煤层气水平井热力筛管完井方法 |
RU2490445C2 (ru) * | 2011-07-07 | 2013-08-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Способ подземной газификации угля |
CN102287177A (zh) * | 2011-08-19 | 2011-12-21 | 秦勇 | 一种地下煤炭气化的方法 |
WO2013026421A1 (zh) * | 2011-08-19 | 2013-02-28 | Qin Yong | 一种地下煤炭气化的方法 |
RU2706498C1 (ru) * | 2016-08-24 | 2019-11-19 | Чжунвей (Шанхай) Энерджи Текнолоджи Ко. Лтд | Оборудование для нагнетания окислителя в процессе подземной газификации угля и его применение |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008146353A (ru) | 2010-05-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2402595C2 (ru) | Циклический способ подземной газификации угля | |
AU2013317409B2 (en) | Method for joint-mining of coalbed gas and coal | |
CA2975611C (en) | Stimulation of light tight shale oil formations | |
US3999607A (en) | Recovery of hydrocarbons from coal | |
US4243101A (en) | Coal gasification method | |
US8740310B2 (en) | Mining method for co-extraction of non-combustible ore and mine methane | |
US4366864A (en) | Method for recovery of hydrocarbons from oil-bearing limestone or dolomite | |
US7735554B2 (en) | System and method for recovery of fuel products from subterranean carbonaceous deposits via an electric device | |
RU2443857C1 (ru) | Способ производства водорода при подземной газификации угля | |
WO2014044200A1 (zh) | 地下含碳有机矿物储层的裂隙沟通、通道加工及地下气化方法 | |
CN103790563A (zh) | 一种油页岩原位局部化学法提取页岩油气的方法 | |
CA1176558A (en) | Heavy oil recovery from deep formations | |
US20130098607A1 (en) | Steam Flooding with Oxygen Injection, and Cyclic Steam Stimulation with Oxygen Injection | |
US20100276139A1 (en) | System and method for generation of synthesis gas from subterranean coal deposits via thermal decomposition of water by an electric torch | |
CN106194147A (zh) | 一种煤炭地下气化开采中直井水平井联合点火的方法 | |
RU2358099C1 (ru) | Способ разработки месторождения высоковязкой нефти | |
CN104196507A (zh) | 一种火驱吞吐与火驱联动开采稠油的方法 | |
RU2322586C2 (ru) | Способ извлечения метана из пластов угольных месторождений | |
RU2391497C1 (ru) | Способ разработки месторождения высоковязкой нефти | |
RU2396305C1 (ru) | Способ получения водорода из угольного пласта | |
RU2382879C1 (ru) | Способ подземной газификации | |
RU2385411C1 (ru) | Подземный газогенератор | |
RU2383728C1 (ru) | Способ подземной газификации | |
RU2209305C2 (ru) | Способ подземной газификации и дегазации углей (варианты) | |
CN115773098A (zh) | 煤层和油层叠合区地下煤制气与提高油层采收率的联合开采方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121125 |