WO2024102016A1 - Способ подземной газификации угля - Google Patents
Способ подземной газификации угля Download PDFInfo
- Publication number
- WO2024102016A1 WO2024102016A1 PCT/RU2022/000343 RU2022000343W WO2024102016A1 WO 2024102016 A1 WO2024102016 A1 WO 2024102016A1 RU 2022000343 W RU2022000343 W RU 2022000343W WO 2024102016 A1 WO2024102016 A1 WO 2024102016A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- wells
- ignition
- well
- gas generator
- blast
- Prior art date
Links
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 57
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 238000002309 gasification Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 47
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 36
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000005065 mining Methods 0.000 claims abstract description 7
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 claims description 18
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 17
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 8
- 238000011161 development Methods 0.000 claims description 8
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 7
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 6
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 5
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 81
- 229960004424 carbon dioxide Drugs 0.000 description 16
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012824 chemical production Methods 0.000 description 2
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical group [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000003339 best practice Methods 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 238000009933 burial Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 description 1
- 230000036461 convulsion Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/295—Gasification of minerals, e.g. for producing mixtures of combustible gases
Definitions
- the present invention relates to the mining industry, in particular to methods for underground gasification of coal.
- the technology of underground coal gasification like any other technology, has its own characteristics and disadvantages. All methods of underground gasification developed to date can be reduced to two schemes: the first, the most easily implemented, consists of two wells - a blower and a gas outlet, located higher up the formation dip, connected by a channel in which, after ignition and as the oxidizer enters, with the addition of air steam, the thermochemical process of coal gasification occurs. In this case, the reaction channel tends to continuously change both its configuration and cross-sectional area. As a result, the parameters of the gas-chemical reaction are also continuously distorted in comparison with the initial quantitative and, what seems equally important, qualitative characteristics.
- the disadvantage of this method is the need to drill a significant number of additional wells and strict restrictions on the distance of movement of the blast supply point, tied to the distance between the blast wells. All this leads to an increase in the volume of drilling work and material consumption of production.
- the constancy of the composition of the synthesis gas, its caloric content is not ensured, the utilization of methane and the burial of carbon dioxide for use as a reagent for increasing the caloric content of the resulting synthesis gas, as well as increasing the suitability of the latter for further processing into raw materials for chemical production, are not ensured.
- the proposed invention solves the problem of improving the process of coal gasification, while solving the problem of eliminating or maximally reducing the negative effects that accompany the industrial use of CCGT technology, and in some cases turning them into a factor that has a positive value.
- the technical result of the claimed invention is to ensure a constant composition of the synthesis gas, increase its calorie content, utilize coal bed methane, bury carbon dioxide and use it as a reagent to increase the calorie content of the resulting synthesis gas, increasing the suitability of the latter for further processing into raw materials for chemical production , reducing the volume of drilling work and material consumption of production.
- the technical result of the claimed invention is achieved due to the fact that the method of underground gasification of coal, including the identification of a deposit area for mining and the construction of an underground gas generator, contains the following steps:
- synthesis gas is pumped out for previously determined energy or coal chemical purposes through one vertically inclined well, which serves, accordingly, to remove the resulting synthesis gas.
- the casing pipes are a perforated steel case with a combustible plastic liner pressed into it.
- the crimping of the above-mentioned liner in a perforated pipe is carried out by rolling it using a horizontal jack along the liner of a ball executive element placed in the perforated pipe, heated to the melting temperature of the plastic.
- the outer diameter of the plastic liner is equal to the inner diameter of the perforated steel pipe
- the diameter of the ball actuator is equal to the inner diameter of the plastic liner and half the wall thickness of the plastic liner, which, in turn, does not exceed the wall thickness of the perforated metal case.
- perforation of the outer case is carried out by applying a series of longitudinal cuts with the displacement of the next cut both in the radial direction and along the axis of the pipe, or in a checkerboard pattern, or with a ledge.
- the number and dimensions of the cuts are selected so that in the cross section the total area of the selected metal is no more than 25% of the total cross-sectional area of the pipe.
- a vertically inclined well for removing the resulting synthesis gas is lined with a perforated pipe with or without a combustible plastic liner.
- compressed air is pumped into the above-mentioned wells at three levels of pressure:
- a low-pressure pipeline is installed, which ensures forced pumping of the resulting synthesis gas from an underground gas generator with the possibility of emergency increasing the volume of pumped air.
- compressed air of an average pressure of 0.9 MPa is supplied to mix it with superheated steam and supply the resulting mixture to the blow wells.
- ignition is additionally carried out at the intersection of the inclined horizontal well of the ignition row and the vertical inclined well, which serves to remove the resulting synthesis gas.
- processing of one panel is additionally advanced by another by unevenly moving the blast supply point through the asynchronous movement of means for moving the blast supply point.
- carbon dioxide CO 2 formed during the operation of the gas generator is used by injection into the coal mass as a mechanical agent to displace methane from the coal seam.
- carbon dioxide is injected into the thickness of the coal seam both along the periphery of the gas generator in order to limit the spread of combustion in an undesirable direction and bury excess CO 2 obtained during operation of the first gas generator, and directly within the gas generator panels for its conversion into carbon monoxide by participating in the Boudoir reverse reaction as a gaseous reagent.
- the fire channel is formed by pneumatic or hydraulic or fire connection between the first vertical ignition well and the second vertical ignition well.
- a third vertical ignition well is additionally drilled to make a connection between a vertically inclined well for removing the resulting synthesis gas and an inclined horizontal well of the ignition row.
- the fire channel is formed by pneumatic, hydraulic or fire connection between one of the vertical ignition wells and one additional third ignition well.
- both vertically inclined wells located nearby namely the vertically inclined blast and gas outlet, passed along the formation dip, are gas outlets, and the blast is supplied through adjacent wells, namely one of the vertical ignition wells and one additional third ignition well , while an inclined horizontal ignition well serves to form a fire face.
- both vertically inclined wells located nearby namely the vertically inclined blast and gas outlet, passed along the formation dip, are gas outlets, and the blast is supplied through adjacent wells, namely one of the vertical ignition wells and one additional third ignition well , and the fire channel is formed by pneumatic or hydraulic or fire connection between one of the vertical ignition wells and one additional third ignition well.
- Figure 1 is an axonometric diagram of an underground gas generator
- Fig.3 cross section A-A of the combined casing pipe (b) to ensure movement of the blast supply point.
- VND-1 vertically inclined blast well
- VND-2 2- vertically inclined blast well
- VNG 12 vertically inclined gas exhaust well
- IGR inclined horizontal ignition well
- VVD-1 auxiliary vertical blowing well
- VVD-2 auxiliary vertical blast well
- RV-2 7 - vertical ignition well
- 8 - vertical ignition well (RV-1) 9 - device for smooth movement of the blast supply point to the underground gas generator
- 10 - device for smooth movement of the blast supply point to the underground gas generator 11 - coal seam within an underground gas generator; 12 - initial ignition channel; 13 - ignition points of the underground gas generator; 14 - ignition points of the underground gas generator; 15 - additional vertical ignition well; 16 - additional ignition point; 17 - outer perforated metal cover; 18 - internal combustible plastic liner; 19 - perforations in the outer metal case; 20 - compressor complex.
- Underground coal gasification is a fairly environmentally friendly process compared to both underground and open-pit mining of coal deposits.
- Gas components harmful to human health and the environment are quite successfully captured and utilized, and in some cases serve as a product that has a commodity price.
- An example is sulfur.
- Almost the only gaseous component, the formation of which can serve as a factor limiting the environmental significance of CCGT, can be the formation of a significant amount of carbon dioxide CO 2 , despite the fact that traditional methods of coal processing produce no less of it, and its influence on the so-called “greenhouse” effect to some extent debatable.
- the effect of CH 4 methane emissions into the atmosphere is 26-28 times greater than the effect of carbon dioxide emissions.
- the proposed invention solves the problem of eliminating or maximally reducing the negative effects that accompany the industrial use of CCGT technology, and in some cases turning them into a factor of positive significance.
- the use of a towed exhaust device/liner ensures a smooth movement of the point of entry of the oxidizer/blast to the fire face, which, if necessary, can even be continuous, despite the fact that the use of holes burned by an exhaust propane torch in the casing pipe or, especially, wells drilled on fire a channel or vertically inclined wells drilled along the dip of the formation and serving as the boundaries of the CCGT panel ensures that the blast point is transferred only a certain distance in one maneuver, that is, in jerks, and the number of such transfers cannot but be very limited.
- the slightest error in determining the location of the fire face can lead to the ineffectiveness of the maneuver (in the case of moving the blast supply point to an insufficient distance) or, in the worst, but quite probable case (if the blast supply point is moved to an excessive distance), bending of the fire face and its extension in side of the blast supply, which will not only make the maneuver pointless, but will also sharply deteriorate the composition of the synthesis gas).
- the constant presence of a gas pipeline supplying a propane burner with fuel in the wellbore allows for the possibility of propane leakage with its subsequent ignition, which, when using oxygen-enriched blast, poses a serious danger not only to the further functioning of the entire gas generator, but also threatens the health and life of those present in the area the head of the injection well of working and engineering personnel, which is confirmed by the operating experience of the Yuzhno-Abinsk CCGT station.
- the use of a device for smooth movement of the blast supply point in combination with a perforated casing pipe with an internal combustible liner eliminates these problems completely, while allowing for the preservation of all the positive properties inherent in the parallel CRIP method.
- the use of a two-wing/two-panel scheme of an underground gas generator makes it possible to further significantly reduce the number and, thus, the overall width of coal pillars, thereby increasing the utilization rate of raw materials by no less than 30-35%.
- the claimed technology provides the possibility of continuous monitoring of the quality of the resulting synthesis gas, with reducing the possibility of undesirable effects of gaseous components on the host rocks and, in particular, on aquifers located above the gas generator is ensured through the use of both injection and exhaust blast systems, since the use of an exhaust system provides immediate, even emergency, pressure relief in both panels gas generator.
- the use of combined perforated metal casing pipes with a combustible plastic liner not only makes it possible to move the blast supply point, but also significantly (up to 30%) reduces the metal consumption of the gas generator in some wells passing through a coal seam.
- Leveling the fire face which is facilitated by the use of a pressure-exhaust gasification scheme and the technology of smooth transfer of the blast supply point, serves to ensure the production of synthesis gas of higher quality and a more constant composition, which increases its suitability as a raw material for the production of chemical products and significantly increases the range of mining - geological conditions under which the use of CCGT is not only possible, but also desirable.
- the proposed method is flexible enough to manipulate its parameters to create industrial CCGT panels in coal deposits with a wide variety of occurrence features and mineral properties.
- FIG. 1 A diagram of underground coal gasification is shown in Fig. 1.
- the gas generator consists of:
- IGR one inclined horizontal well of the ignition row (4)
- VID vertically inclined blast wells (1 and 2)
- VNG vertically inclined well (3)
- RV- 2 and PB-1 two vertical wells (7 and 8), intended for ignition of the bottom of the gas generator and fire development of the initial gasification channel (hereinafter referred to as RV- 2 and PB-1).
- RV- 2 and PB-1 initial gasification channel
- RV-3 additional vertical ignition well
- VND-1 (1) and VNG (3) or wells VNG (3) and VND-2 (2) additional vertical ignition well
- the appearance of collapsed roof blocks in the fire channel will contribute to the afterburning of synthesis gas and the leakage of blast into the gas-filled space, which will have a negative impact on the efficiency of gasification. Therefore, based on the conditions of occurrence of the overlying rocks, the size of the fire channel (i.e. the distance between pairs of wells VND-1 (1) and VNG (3) and VNG (3) and VND-2 (2) should not exceed 50-60 meters.
- Injection of carbon dioxide into the thickness of the coal seam can be carried out both along the periphery of the gas generator in order to limit the spread of combustion in an undesirable direction and bury excess CO 2 obtained during the operation of the first gas generator, and directly within the gas generator panels to convert it into carbon monoxide through participation in the reverse reaction.
- Boudoir reaction as a gaseous reagent.
- Perforation of the outer case (17) is made by applying a series of longitudinal cuts (19) with a slotted disk 25-30 mm wide and 100-150 mm long along the longitudinal axis of the metal pipe with the displacement of the next cut both in the radial direction and along the axis of the pipe. It is permissible to place the slots either in a checkerboard pattern or in a ledge. The number and dimensions of the cuts are selected so that in the cross section the total area of the selected metal is no more than 25% of the total cross-sectional area of the pipe. This ensures both the preservation of the strength of the casing pipe and sufficient blast throughput through the side slots, approaching the throughput of an unperforated pipe with end blast entry.
- the casing pipe in wells VND-1 and VND-2 within the coal seam is equipped with a combustible plastic liner (18).
- the crimping of such an insert in a perforated pipe (17) is carried out by rolling it using a horizontal jack along the insert of a ball actuator placed in the perforated pipe, heated to the melting temperature of the plastic.
- the outer diameter of the plastic liner must be equal to the inner diameter of the perforated steel pipe/case; the diameter of the ball executive body must be equal to the internal diameter of the plastic liner + half the wall thickness of the plastic liner, which, in turn, should not exceed the wall thickness of the perforated metal case 7).
- Construction of a two-panel gas generator module begins after the field site has been identified for development using the CCGT method and, if necessary, water-reducing work has been carried out. If the synthesis gas is intended not only for energy purposes, but also for processing it into chemical products, water pumped out from drainage wells after bringing it to technical condition is pumped into tanks for use in production at the rate of 7-9 m3 per ton of finished products.
- compressed air of three pressure levels is injected: - high (up to 9 MPa) to create a connection between three wells at the ignition points (13 and 14);
- a low-pressure pipeline is installed at the head of the VNG well (3), which ensures forced pumping of the resulting synthesis gas from an underground gas generator with the possibility of an emergency increase in the volume of pumped air.
- compressed air of medium pressure (0.9 MPa) is supplied to the heat exchanger of the VNG well (3) to mix it with superheated steam and supply the resulting mixture to the blowing wells VND-1 and VND-2 (1 and 2).
- Devices for transferring the blast supply point are introduced into the blast wells VND-1 and VND-2 (1 and 2) and delivered in the traditional way to the ignition points (13 and 14).
- Ignition is carried out at points 13 and 14, which are the intersection points of the NGR well (4) with the VND-1 (1) and VND-2 (2) wells through the RV-1 (8) and RV-2 (7) wells.
- an experimental gas generator which is a “half” gas generator, limited to pairs of wells VND-1 (1) and VNG (3) or VNG (3) and VND-2
- synthesis gas is pumped out for previously determined energy or coal chemical purposes through the VNG well
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
Abstract
Настоящее изобретение относится к горной промышленности, в частности, к способам подземной газификации угля. Обеспечивается постоянный состав синтез-газа, увеличение его калорийности. Способ подземной газификации угля включает определение участка месторождения к отработке и строительство подземного газогенератора. Газогенератор содержит одну наклонно- горизонтальную скважину розжигового ряда, служащую нижней границей газогенератора, две вертикально-наклонные дутьевые скважины, служащие боковыми границами газогенератора, одну вертикально-наклонную скважину по падению угольного пласта до пересечения с наклонно- горизонтальной скважиной розжигового ряда, служащую для отвода получаемого синтез-газа, две вертикальные скважины, предназначенные для розжига забоя газогенератора и огневой проработки первоначального канала газификации.
Description
СПОСОБ ПОДЗЕМНОЙ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЯ
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам подземной газификации угля.
Уровень техники
Технология подземной газификации угля, как и любая другая технология, имеет свои особенности и недостатки. Все разработанные на сегодняшний день способы подземной газификации можно свести к двум схемам: первая, наиболее легко исполнимая, представляет собой две скважины - дутьевую и газоотводящую, расположенную выше по падению пласта, соединённые каналом, в котором после розжига и по мере поступления окислителя с добавлением воздушного пара происходит термохимический процесс газификации угля. При этом реакционный канал имеет склонность непрерывно менять как свою конфигурацию, так и площадь сечения. Вследствие этого параметры газохимической реакции так же непрерывно искажаются по сравнению с первоначальными количественными и, что представляется не менее важным, качественными характеристиками. Из-за колебаний температурного режима изменяется состав синтез-газа, что усугубляется в случае непрогнозируемого обрушения перекрывающих пород непосредственно над выгазованным пространством. Кроме того, эксперименты показали необходимость оставления угольных целиков, мощность которых должна превышать ширину полосы выгоревшего угля до 10 раз. Помимо метода CRIP (Best Practices in Underground Coal Gasification by Elizabeth Burton, Julio Friedmann, Ravi Upadhye, Lawrence Livermore National Laboratory, 119 c., https://www.purdue.edu/discoverypark/energy/assets/pdfs/cctr/BestPracticesinUCG- draft.pdf, 04.09.2012), при котором новая точка подачи дутья образуется при помощи прожигающей став обсадных труб в новом месте пропановой горелки, подтягиваемой выше по падению угольного пласта по мере приближения огневого забоя, известен значительно более простой технологически метод перемещения точки подачи дутья, при котором подача окислителя осуществляется по вертикальным скважинам, пробуренным на огневой канал, начиная от самой нижней по падению пласта и далее вверх по
падению. Недостаток этого способа заключается в необходимости бурения значительного количества дополнительных скважин и строгих ограничениях расстояния перемещения точки подачи дутья, привязанному к расстоянию между дутьевыми скважинами. Все это приводит к увеличению объёмов буровых работ и материалоёмкости производства. Кроме того не обеспечивается постоянство состава синтез-газа, его калорийность, не обеспечивается утилизация метана и захоронения двуокиси углерода для использования в качестве реагента для увеличения калорийности получаемого синтез-газа, а также увеличения пригодности последнего для дальнейшей переработки в сырьё для химического производства.
Раскрытие сущности изобретения
Предлагаемое изобретение решает задачи по совершенствованию процесса газификации угля, при этом решает задачи по исключению или максимально возможному понижению негативных эффектов, сопровождающих промышленное использование технологии ПГУ, а в отдельных случаях обращение их в фактор, имеющих положительное значение.
Технический результат заявленного изобретения заключается в обеспечении постоянного состава синтез-газа, увеличения его калорийности, утилизации метана угольного пласта, захоронения двуокиси углерода и его использования в качестве реагента для увеличения калорийности получаемого синтез-газа, увеличения пригодности последнего для дальнейшей переработки в сырьё для химического производства, сокращения объёмов буровых работ и материалоёмкости производства.
Технический результат заявленного изобретения достигается за счет того, что способ подземной газификации угля, включающий определение участка месторождения к отработке и строительство подземного газогенератора, содержит следующие этапы:
- бурят по простиранию угольного пласта одну наклонно-горизонтальную скважину розжигового ряда, служащую нижней границей газогенератора;
- бурят с поверхности до входа в угольный пласт две вертикально-наклонные дутьевые скважины, продолжающиеся по падению угольного пласта до пересечения с наклонно-горизонтальной скважиной розжигового ряда и служащие боковыми границами газогенератора;
- бурят с поверхности до входа в угольный пласт одну вертикально-наклонную скважину по падению угольного пласта до пересечения со наклонно-горизонтальной скважиной розжигового ряда, служащую для отвода получаемого синтез-газа;
- бурят две вертикальные скважины, предназначенные для розжига забоя газогенератора и огневой проработки первоначального канала газификации;
- в дутьевые скважины вводят и доставляют до точек розжига средства для плавного переноса точки подачи дутья;
- производят розжиг в точках, представляющих собой точки пересечения наклонногоризонтальной скважины розжигового ряда со скважинами дутьевыми через вертикальные скважины, предназначенные для розжига забоя газогенератора;
- к скважинам наклонно-горизонтальной розжигового ряда, двум вертикальнонаклонным дутьевым и двум вертикальным скважинам, предназначенным для розжига забоя газогенератора, производят нагнетание сжатого воздуха;
- после отладки режима работы газогенератора производят откачку синтез-газа для определённых ранее энергетических или углехимических целей через одну вертикальнонаклонную скважину, служащую, соответственно, для отвода получаемого синтез-газа.
Кроме того, две вертикально-наклонные дутьевые скважины до огневого забоя обсаживают комплексными обсадными трубами.
Кроме того, обсадные трубы, представляют собой перфорированный стальной футляр с опрессованным в нём сгораемым пластмассовым вкладышем.
Кроме того, опрессовку вышеупомянутого вкладыша в перфорированной трубе осуществляют прокатом посредством горизонтального домкрата по размещённому в перфорированной трубе вкладышу шарового исполнительного органа, разогретого до температуры плавления пластмассы.
Кроме того, наружный диаметр пластмассового вкладыша равен внутреннему диаметру перфорированной стальной трубы, а диаметр шарового исполнительного органа равен внутреннему диаметру пластмассового вкладыша и половине толщины стенки пластмассового вкладыша, которая, в свою очередь, не превышает толщину стенки перфорированного металлического футляра.
Кроме того, перфорацию наружного футляра производят путём нанесения серии продольных прорезов со смещением очередного прореза как по радиальному направлению, так и вдоль оси трубы, или в шахматном порядке, или и уступом.
Кроме того, количество и размеры прорезов подбирают таким образом, чтобы в поперечном сечении общая площадь выбранного металла составляла не более 25% от общей площади сечения трубы.
Кроме того, вертикально-наклонную скважину для отвода получаемого синтез-газа обсаживают перфорированной трубой со сгораемым пластмассовым вкладышем или без него.
Кроме того, нагнетание сжатого воздуха к вышеупомянутым скважинам производят с тремя степенями давления:
- высокой, до 9 МПа, для создания соединения трёх скважин в точках розжига;
- средней, до 0,9 МПа, для огневой проработки первоначального канала газификации между точками розжига;
- низкой, до 0,35 Мпа, для подачи дутья в процессе газификации.
Кроме того, дополнительно на оголовке вертикально-наклонной скважины, служащей для отвода получаемого синтез-газа, производят монтаж трубопровода низкого давления, обеспечивающего принудительную откачку получаемого синтез-газа из подземного газогенератора с возможностью аварийного повышения объёма откачиваемого воздуха.
Кроме того, дополнительно к теплообменнику вертикально-наклонной скважины, служащей для отвода получаемого синтез-газа, подводят сжатый воздух среднего 0,9 Мпа давления для смешивания его с перегретым паром и подачи образовавшейся смеси к дутьевым скважинам.
Кроме того, дополнительно производят розжиг в точке пересечения наклонногоризонтальной скважины розжигового ряда и вертикально-наклонной скважины, служащей для отвода получаемого синтез-газа.
Кроме того, дополнительно осуществляют опережение отработки одной панели другой путём неравномерного переноса точки подачи дутья посредством несинхронного перемещения средств для перемещения точки подачи дутья.
Кроме того, образовавшейся при эксплуатации газогенератора углекислый газ СО2 используют, путём нагнетания в угольный массив, в качестве механического агента для вытеснения метана из угольного пласта.
Кроме того, нагнетание в толщу угольного пласта углекислого газа производят как по периферии газогенератора с целью ограничения распространения горения в нежелательном направлении и захоронения излишков СО2, полученных при
эксплуатации первого газогенератора, так и непосредственно в пределах панелей газогенератора для его преобразования в окись углерода посредством участия в обратной реакции Будуара в качестве газообразного реагента.
Кроме того, дополнительно бурят две вспомогательные вертикальные дутьевые скважины.
Кроме того, в процессе эксплуатации газогенератора задействуют только часть пробуренных скважин.
Кроме того, огневой канал образуют путём пневматической или гидравлической или огневой сбойки между первой вертикальной розжиговой скважиной и второй вертикальной розжиговой скважиной.
Кроме того, при задействовании одной дутьевой вертикально-наклонной скважины и одной вертикально-наклонной газоотводящей скважины дополнительно бурят третью вертикальную розжиговую скважину для производства сбойки вертикально-наклонной скважины для отвода получаемого синтез-газа и наклонно-горизонтальной скважины розжигового ряда.
Кроме того, при задействовании одной дутьевой вертикально-наклонной скважины огневой канал образуют путём пневматической, гидравлической или огневой сбойки между одной из вертикальных розжиговых скважин и одной дополнительной третьей розжиговой скважиной.
Кроме того, обе расположенные рядом вертикально-наклонные скважины, а именно вертикально-наклонная дутьевая и газоотводящая, пройденные по падению пласта, являются газоотводящими, причем подача дутья осуществляется через расположенные рядом скважины, а именно одну из вертикальных розжиговых скважин и одну дополнительную третью розжиговую скважину, при этом наклонно-горизонтальная розжиговая скважина служит для формирования огневого забоя.
Кроме того, обе расположенные рядом вертикально-наклонные скважины, а именно вертикально-наклонная дутьевая и газоотводящая, пройденные по падению пласта, являются газоотводящими, причем подача дутья осуществляется через расположенные рядом скважины, а именно одну из вертикальных розжиговых скважин и одну дополнительную третью розжиговую скважину, а огневой канал образуют путём пневматической или гидравлической или огневой сбойки между одной из вертикальных розжиговых скважин и одной дополнительной третьей розжиговой скважиной.
Краткое описание чертежей
Детали, признаки, а также преимущества настоящего изобретения следуют из нижеследующего описания реализации заявленного технического решения и чертежей, на которых показано:
Фиг.1 - аксонометрическая схема подземного газогенератора;
Фиг.2 - конструкция комбинированной обсадной трубы (а, б) для обеспечения перемещения точки подачи дутья;
Фиг.З - поперечное сечение А-А комбинированной обсадной трубы (б) для обеспечения перемещения точки подачи дутья.
На фигурах цифрами обозначены следующие позиции:
1 - вертикально-наклонная дутьевая скважина (ВНД-1); 2- вертикально-наклонная дутьевая скважина (ВНД-2); 3 - вертикально- наклонная газоотводящая скважина (ВНГ 12);4 - наклонно-горизонтальная розжиговая скважина (НГР) ;5 - вспомогательная вертикальная дутьевая скважина (ВВД-1) ; 6 - вспомогательная вертикальная дутьевая скважина (ВВД-2); 7 - вертикальная розжиговая скважина (РВ-2) ; 8 - вертикальная розжиговая скважина (РВ-1); 9 - устройство для плавного перемещения точки подачи дутья в подземный газогенератор; 10 - устройство для плавного перемещения точки подачи дутья в подземный газогенератор; 11 - угольный пласт в пределах подземного газогенератора; 12 - первоначальный розжиговый канал; 13 - точки розжига подземного газогенератора; 14 - точки розжига подземного газогенератора; 15 - дополнительная вертикальная розжиговая скважина; 16 - дополнительная точка розжига; 17 - наружный перфорированный металлический чехол; 18 - внутренний сгораемый пластиковый вкладыш; 19 - перфорационные отверстия в наружном металлическом чехле; 20 - компрессорный комплекс.
Осуществление изобретения
Подземная газификация угля является процессом достаточно экологичным по сравнению как с шахтной, так и с открытой разработкой угольных месторождений. Вредные для здоровья людей и состояния окружающей среды газовые компоненты достаточно успешно подвергаются улавливанию и утилизации, а в отдельных случаях
служат продуктом, имеющим товарную цену. Примером может служить сера. Практически единственным газообразным компонентом, образование которого может служить фактором, ограничивающим экологическую значимость ПГУ, может служить образование значительного количества углекислого газа СО2, при том, что традиционные методы переработки угля дают не меньшее его количество, а его влияние на так называемый «парниковый» эффект в известной степени спорно. При этом, по подтверждённым данным, влияние выброса в атмосферу метана СН4 в 26-28 раз превышает эффект выброса углекислого газа.
Предлагаемое изобретение решает задачи по исключению или максимально возможному понижению негативных эффектов, сопровождающих промышленное использование технологии ПГУ, а в отдельных случаях обращение их в фактор, имеющих положительное значение.
Так, предусмотрено извлечение метана СН4 из угольного пласта путём нагнетания в угольный массив двуокиси углерода СО2, образовавшейся при эксплуатации предыдущего газогенератора. При этом вытесненный метан поступает на поверхность для дальнейшей утилизации, а его место в пласте и вмещающих породах занимает углекислый газ, причём его объём из-за известных физико-химических свойств вдвое превышает объём вытесненного метана. Если скважины для нагнетания в пласт пробурены по внешнему контуру подземного газогенератора, то способность угля возгораться значительно понижается и, таким образом, насыщенные углекислым газом участки служат препятствием для неконтролируемого расширения горения в нежелательном направлении. Если же повысить содержание углекислого газа в массиве угля, предназначенном для сжигания, то ему предстоит принять участие в обратной реакции Будуара, при которой твёрдый углерод и углекислый газ при высокой температуре, которая в избытке присутствует в огневом забое вступают в реакцию с образованием окиси углерода, являющейся одним из двух энергетических компонентов синтез-газа: СО2+С = 2 СО - 166,22 МДж. Таким образом, единовременно решаются три- четыре задачи.
Кроме того, применение буксируемого вытяжного устройства/вкладыша обеспечивает плавное перемещение точки поступления окислителя/дутья к огневому забою, которое при необходимости может быть даже непрерывным, при том, что использование для переноса точки подачи дутья отверстий, прожигаемых вытяжной пропановой горелкой в обсадной трубе или, тем более, скважин, пробуренных на огневой
канал или на вертикально-наклонные скважины, пробуренные по падению пласта и служащие границами панели ПГУ, обеспечивает перенос точки дутья только на некоторое расстояние за один маневр, то есть рывками, причём количество таких переносов не может не быть весьма ограниченным. Малейшая ошибка в определении местонахождения огневого забоя может привести к безрезультатности маневра (в случае переноса точки подачи дутья на недостаточное расстояние) или, в худшем, но вполне вероятном случае (при переносе точки подачи дутья на избыточное расстояние), изгибании огневого забоя и его вытягивании в сторону подачи дутья, что не только сделает маневр бессмысленным, но и резко ухудшит состав синтез-газа).
К тому же постоянное нахождение в скважинном ставе газопровода, обеспечивающего пропановую горелку горючим, допускает возможность утечки пропана с его последующим возгоранием, что при использовании обогащённого кислородом дутья представляет серьёзную опасность не только для дальнейшего функционирования всего газогенератора, но и угрожает здоровью и жизни присутствующего в зоне оголовка нагнетательной скважины рабочего и инженерно-технического персонала, что подтверждено опытом эксплуатации Южно-Абинской станции ПГУ. Применение устройства для плавного перемещения точки подачи дутья в совокупности с перфорированной обсадной трубой с внутренним сгораемым вкладышем снимает эти проблемы полностью, позволяя при этом сохранить все положительные свойства, присущие параллельному методу CRIP. Использование же двукрылой/двухпанельной схемы ■ подземного газогенератора позволяет ещё более значительно сократить количество и, таким образом, общую ширину целиков угля, увеличив тем самым коэффициент использования сырья не менее, чем на 30-35%.
Относительно скважинной технологии ELW (Extended Linked Well System) (Underground Coal Gasification and Combustion by Michael S. Blinderman, Alexander Y. Klimenko, Woodhead Publishing), и, тем более, LVW (Linked Vertical Wells) (там же) общая длина потребных скважин сокращается на 25-35%, что даже с учётом более высокой трудоёмкости проходки вертикально-наклонных и наклонно-горизонтальных скважин значительно уменьшает продолжительность строительства модуля ПГУ, его материалоёмкость и стоимость. Это особенно верно в отношении угольных пластов, залегающих на глубине от 200 метров и выше.
В отличие от известных аналогов в заявленной технологии обеспечивается возможность непрерывного контроля за качеством получаемого синтез-газа, при
уменьшении возможности нежелательного воздействия газообразных компонентов на вмещающие породы и, в особенности, на водоносные горизонты, расположенные выше газогенератора обеспечивается за счет применения как нагнетательной, так и вытяжной системы дутья, поскольку применение вытяжной системы обеспечивает незамедлительный, вплоть до аварийного, сброс давления в обеих панелях газогенератора. Применение комбинированных перфорированных металлических обсадных труб со сгораемым пластмассовым вкладышем не только обеспечивает возможность переноса точки подачи дутья, но и в значительной степени (до 30%) снижает металлоёмкость газогенератора в части скважин, проходящих по угольному пласту. Выравнивание огневого забоя, чему способствуют применение нагнетательно-вытяжной схемы газификации и технологии плавного переноса точки подачи дутья служит обеспечению получения синтез-газа более высокого качества и более постоянного состава, что повышает степень его пригодности в качестве сырья для производства химической продукции и значительно увеличивает диапазон горно-геологических условий, при которых применение ПГУ является не только возможным, но и желательным.
Предлагаемый способ достаточно гибок в применении, чтобы манипулировать его параметрами для создания промышленных панелей ПГУ на угольных месторождениях, отличающихся самыми различными особенностями залегания и свойствами полезного ископаемого.
Схема подземной газификации угля представлена на фиг.1 . Газогенератор состоит из:
- одной наклонно-горизонтальной скважины розжигового ряда (4) (далее - ИГР), пробуренной по простиранию угольного пласта (11 ) и служащей нижней границей газогенератора;
- двух вертикально-наклонных дутьевых скважин (1 и 2) (далее - ВИД), пробуренных с поверхности до входа в угольный пласт и продолжающихся по его падению до пересечения со скважиной ИГР (4) и служащих боковыми границами газогенератора;
- одной вертикально-наклонной скважины (3) (далее - ВНГ), пробуренной аналогично скважинам (1 и 2) ВИД до пересечения со скважиной ИГР для отвода получаемого синтез-газа;
- двух вертикальных скважин (7 и 8), предназначенных для розжига забоя газогенератора и огневой проработки первоначального канала газификации (далее - РВ-
2 и PB-1). Для некоторых вариантов исполнения подземного газогенератора предусматривается проходка дополнительной вертикальной розжиговой скважины РВ-3 (15), в частности при строительстве и эксплуатации экспериментальной панели, представляющей собой «половинный» участок газогенератора, ограниченный скважинами ВНД-1 (1 ) и ВНГ (3) или скважинами ВНГ (3) и ВНД-2 (2). Появление в огневом канале обвалившихся блоков кровли будет способствовать дожиганию синтез-газа и просачиванию дутья в выгазованном пространстве, что окажет отрицательное влияние на эффективность газификации. Поэтому, исходя из условий залегания перекрывающих пород, величина огневого канала (т.е. расстояние между парами скважин ВНД-1 (1 ) и ВНГ (3) и ВНГ (3) и ВНД-2 (2) не должно превышать 50-60 метров.
- шести наблюдательных маркшейдерских скважин НМ (на Фиг.1 не обозначены), пробуренных на пласт (11 ) в пределах поля газогенератора и предназначенных для мониторинга деформации массива горных пород над выгазованным пространством и контроля степени выгазованности угольного пласта (11 ) между скважинами ВНГ (3) и двумя ВНД (1 и 2);
- ряда наблюдательных и водопонижающих скважин (на Фиг.1 не обозначены), пробуренных на угольный пласт по мере необходимости в количестве, определяемом горногеологическими и гидрогеологическими условиями, определяющими объём подземных вод, поступающих в подземный газогенератор в единицу времени, а также с возможностью их использования в качестве нагнетательных для вытеснения угольного метана с размещением углекислого газа, образовавшегося в процессе отработки первого газогенератора.
Нагнетание в толщу угольного пласта углекислого газа может производиться как по периферии газогенератора с целью ограничения распространения горения в нежелательном направлении и захоронения излишков СО2, полученных при эксплуатации первого газогенератора, так и непосредственно в пределах панелей газогенератора для его преобразования в окись углерода посредством участия в обратной реакции Будуара в качестве газообразного реагента.
Скважины ВНД-1 и ВНД-2 до огневого забоя обсаживаются комплексными обсадными трубами (Фиг.2), представляющими собой перфорированный стальной футляр (17) с опрессованным в нём сгораемым пластмассовым вкладышем (18).
Перфорация наружного футляра (17) производится путём нанесения серии продольных прорезов (19) прорезным диском шириной 25-30 мм и длиной 100-150 мм по
продольной оси металлической трубы со смещением очередного прореза как по радиальному направлению, так и вдоль оси трубы. Допустимо размещение прорезов как в шахматном порядке, так и уступом. Количество и размеры прорезов подбираются таким образом, чтобы в поперечном сечении общая площадь выбранного металла составляла не более 25% от общей площади сечения трубы. Этим обеспечивается как сохранение прочности обсадной трубы, так и достаточная пропускная способность дутья через боковые прорезы, приближающаяся к пропускной способности неперфорированной трубы с торцевым поступлением дутья.
Для предохранения потерь дутья на протяжении его пути к точке розжига/горения обсадная труба в скважинах ВНД-1 и ВНД-2 в пределах угольного пласта снабжается сгораемым вкладышем из пластмассы (18). Опрессовка такого вкладыша в перфорированной трубе (17) осуществляется прокатом посредством горизонтального домкрата по размещённому в перфорированной трубе вкладышу шарового исполнительного органа, разогретого до температуры плавления пластмассы. Наружный диаметр пластмассового вкладыша должен быть равным внутреннему диаметру перфорированной стальной трубы/футляра; диаметр шарового исполнительного органа должен быть равным внутреннему диаметру пластмассового вкладыша + половине толщины стенки пластмассового вкладыша, которая, в свою очередь, не должна превышать толщину стенки перфорированного металлического футляра 7). Это обеспечивает надёжную фиксацию сгораемого вкладыша в перфорированном металлическом футляре, оставляет возможность технологического зазора толщины стенки пластмассового вкладыша и не даёт нагретой пластмассе выходить за габариты наружного стального футляра.
Строительство двухпанельного модуля газогенератора начинается после определения участка месторождения к отработке методом ПГУ и, при необходимости, проведения водопонижающих работ. В случае, если синтез-газ будет предназначен не только для энергетических целей, но и для переработки его в химическую продукцию, вода, откачиваемая из водоотливных скважин после доведения её до технической кондиции закачивается в резервуары для использования в производстве из расчёта 7-9 м3 на тонну готовой продукции.
От компрессорного комплекса (20) к скважинам ИГР, РВ-1 , РВ-2, ВНД-1 и ВНД-2 производится нагнетание сжатого воздуха трёх степеней давления:
- высокой (до 9 Мпа) для создания соединения трёх скважин в точках розжига (13 и 14);
- средней (до 0,9 МПА) для огневой проработки первоначального канала газификации (12) между точками розжига (13 и 14);
- низкой (до 0,35 МПа) для подачи дутья в процессе газификации.
Кроме того, на оголовке скважины ВНГ (3) производится монтаж трубопровода низкого давления, обеспечивающего принудительную откачку получаемого синтез-газа из подземного газогенератора с возможностью аварийного повышения объёма откачиваемого воздуха. Кроме того, к теплообменнику скважины ВНГ (3) подводится сжатый воздух среднего (0,9 Мпа) давления для смешивания его с перегретым паром и подачи образовавшейся смеси к дутьевым скважинам ВНД-1 и ВНД-2 (1 и 2).
В дутьевые скважины ВНД-1 и ВНД-2 (1 и 2) вводятся и доставляются традиционным способом до точек розжига (13 и 14) приспособления для переноса точки подачи дутья.
Розжиг производится в точках 13 и 14, представляющих собой точки пересечения скважины НГР (4) со скважинами ВНД-1 (1 ) и ВНД-2 (2) через скважины РВ-1 (8) и РВ-2 (7). В варианте реализации заявленного технического решения, предусматривающего эксплуатацию опытного газогенератора, представляющего собой «половинный» газогенератор, ограниченный парами скважин ВНД-1 (1 ) и ВНГ (3) или ВНГ (3) и ВНД-2
(2) допускается розжиг в точке (16) пересечения скважин ВНГ (3) и НГР (4). Если по результатам эксплуатации значительных искажений формы и сечения огневого канала не наблюдается, допускается опережение отработки одной панели другой путём неравномерного переноса точки подачи дутья посредством несинхронного перемещения приспособлений для перемещения точки подачи дутья (9 и 10). Этим обеспечивается возможность манипуляции составом исходящего синтез-газа с целью оптимизации процесса ПГУ.
После отладки режима работы газогенератора производится откачка синтез-газа для определённых ранее энергетических или углехимических целей через скважину ВНГ
(3). В случае, если углекислый газ СО2 не предназначается для реализации в качестве товара, очистка его от различных примесей (кроме крупной механической фракции) не обязательна, поскольку после хранения в предназначенных для этой цели резервуарах его предстоит использовать в качестве механического агента для вытеснения метана из угольного пласта и вмещающих пород и химического агента для преобразования в окись
углерода CO для дополнительного обогащения синтез-газа и повышения его калорийности. Излишек углекислого газа останется захороненным в толще угольных целиков.
Claims
1. Способ подземной газификации угля, включающий определение участка месторождения к отработке и строительство подземного газогенератора, характеризующийся тем, что включает следующие этапы:
- бурят по простиранию угольного пласта одну наклонно-горизонтальную скважину розжигового ряда, служащую нижней границей газогенератора;
- бурят с поверхности до входа в угольный пласт две вертикально-наклонные дутьевые скважины, продолжающиеся по падению угольного пласта до пересечения с наклонно-горизонтальной скважиной розжигового ряда и служащие боковыми границами газогенератора;
- бурят с поверхности до входа в угольный пласт одну вертикально-наклонную скважину по падению угольного пласта до пересечения со наклонно-горизонтальной скважиной розжигового ряда, служащую для отвода получаемого синтез-газа;
- бурят две вертикальные скважины, предназначенные для розжига забоя газогенератора и огневой проработки первоначального канала газификации;
- в дутьевые скважины вводят и доставляют до точек розжига средства для плавного переноса точки подачи дутья;
- производят розжиг в точках, представляющих собой точки пересечения наклонногоризонтальной скважины розжигового ряда со скважинами дутьевыми через вертикальные скважины, предназначенные для розжига забоя газогенератора;
- к скважинам наклонно-горизонтальной розжигового ряда, двум вертикальнонаклонным дутьевым и двум вертикальным скважинам, предназначенным для розжига забоя газогенератора, производят нагнетание сжатого воздуха;
- после отладки режима работы газогенератора производят откачку синтез-газа для определённых ранее энергетических или углехимических целей через одну вертикальнонаклонную скважину, служащую, соответственно, для отвода получаемого синтез-газа.
2. Способ по п.1 , характеризующийся тем, что две вертикально-наклонные дутьевые скважины до огневого забоя обсаживают комплексными обсадными трубами.
3. Способ по п.2, характеризующийся тем, что обсадные трубы, представляют собой перфорированный стальной футляр с опрессованным в нём сгораемым пластмассовым вкладышем.
4. Способ по п.З, характеризующийся тем, что опрессовку вышеупомянутого вкладыша в перфорированной трубе осуществляют прокатом посредством горизонтального домкрата по размещённому в перфорированной трубе вкладышу шарового исполнительного органа, разогретого до температуры плавления пластмассы.
5. Способ по п.4, характеризующийся тем, что наружный диаметр пластмассового вкладыша равен внутреннему диаметру перфорированной стальной трубы, а диаметр шарового исполнительного органа равен внутреннему диаметру пластмассового вкладыша и половине толщины стенки пластмассового вкладыша, которая, в свою очередь, не превышает толщину стенки перфорированного металлического футляра.
6. Способ по п.З, характеризующийся тем, что перфорацию наружного футляра производят путём нанесения серии продольных прорезов со смещением очередного прореза как по радиальному направлению, так и вдоль оси трубы, или в шахматном порядке, или и уступом.
7. Способ по п.6, характеризующийся тем, что количество и размеры прорезов подбирают таким образом, чтобы в поперечном сечении общая площадь выбранного металла составляла не более 25% от общей площади сечения трубы.
8. Способ по п.1 , характеризующийся тем, что вертикально-наклонную скважину для отвода получаемого синтез-газа обсаживают перфорированной трубой со сгораемым пластмассовым вкладышем или без него.
9. Способ по п.1 , характеризующийся тем, что нагнетание сжатого воздуха к вышеупомянутым скважинам производят с тремя степенями давления:
- высокой, до 9 МПа, для создания соединения трёх скважин в точках розжига;
- средней, до 0,9 МПа, для огневой проработки первоначального канала газификации между точками розжига;
- низкой, до 0,35 Мпа, для подачи дутья в процессе газификации.
10. Способ по п.1 , характеризующийся тем, что дополнительно на оголовке вертикально-наклонной скважины, служащей для отвода получаемого синтез-газа, производят монтаж трубопровода низкого давления, обеспечивающего принудительную откачку получаемого синтез-газа из подземного газогенератора с возможностью аварийного повышения объёма откачиваемого воздуха.
11. Способ по п.1 , характеризующийся тем, что дополнительно к теплообменнику вертикально-наклонной скважины, служащей для отвода получаемого синтез-газа,
подводят сжатый воздух среднего 0,9 Мпа давления для смешивания его с перегретым паром и подачи образовавшейся смеси к дутьевым скважинам.
12. Способ по п.1 , характеризующийся тем, что дополнительно производят розжиг в точке пересечения наклонно-горизонтальной скважины розжигового ряда и вертикально-наклонной скважины, служащей для отвода получаемого синтез-газа.
13. Способ по п.1 , характеризующийся тем, что дополнительно осуществляют опережение отработки одной панели другой путём неравномерного переноса точки подачи дутья посредством несинхронного перемещения средств для перемещения точки подачи дутья.
14. Способ по п.1 , характеризующийся тем, что образовавшейся при эксплуатации газогенератора углекислый газ СО2 используют, путём нагнетания в угольный массив, в качестве механического агента для вытеснения метана из угольного пласта.
15. Способ по п.14, характеризующийся тем, что нагнетание в толщу угольного пласта углекислого газа производят как по периферии газогенератора с целью ограничения распространения горения в нежелательном направлении и захоронения излишков СО2, полученных при эксплуатации первого газогенератора, так и непосредственно в пределах панелей газогенератора для его преобразования в окись углерода посредством участия в обратной реакции Будуара в качестве газообразного реагента.
16. Способ по п.1 , характеризующийся тем, что дополнительно бурят две вспомогательные вертикальные дутьевые скважины.
17. Способ по п.1 , характеризующийся тем, что в процессе эксплуатации газогенератора задействуют только часть пробуренных скважин.
18. Способ по п.17, характеризующийся тем, что огневой канал образуют путём пневматической или гидравлической или огневой сбойки между первой вертикальной розжиговой скважиной и второй вертикальной розжиговой скважиной.
19. Способ по п.17, характеризующийся тем, что при задействовании одной дутьевой вертикально-наклонной скважины и одной вертикально-наклонной газоотводящей скважины дополнительно бурят третью вертикальную розжиговую скважину для производства сбойки вертикально-наклонной скважины для отвода получаемого синтез-газа и наклонно-горизонтальной скважины розжигового ряда.
16
20. Способ по п.17, характеризующийся тем, что при задействовании одной дутьевой вертикально-наклонной скважины огневой канал образуют путём пневматической, гидравлической или огневой сбойки между одной из вертикальных розжиговых скважин и одной дополнительной третьей розжиговой скважиной.
21. Способ по п.17, характеризующийся тем, что обе расположенные рядом вертикально-наклонные скважины, а именно вертикально-наклонная дутьевая и газоотводящая, пройденные по падению пласта, являются газоотводящими, причем подача дутья осуществляется через расположенные рядом скважины, а именно одну из вертикальных розжиговых скважин и одну дополнительную третью розжиговую скважину, при этом наклонно-горизонтальная розжиговая скважина служит для формирования огневого забоя.
22. Способ по п.17, характеризующийся тем, что обе расположенные рядом вертикально-наклонные скважины, а именно вертикально-наклонная дутьевая и газоотводящая, пройденные по падению пласта, являются газоотводящими, причем подача дутья осуществляется через расположенные рядом скважины, а именно одну из вертикальных розжиговых скважин и одну дополнительную третью розжиговую скважину, а огневой канал образуют путём пневматической или гидравлической или огневой сбойки между одной из вертикальных розжиговых скважин и одной дополнительной третьей розжиговой скважиной.
17
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2022129214A RU2797421C1 (ru) | 2022-11-10 | Способ подземной газификации угля | |
| RU2022129214 | 2022-11-10 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2024102016A1 true WO2024102016A1 (ru) | 2024-05-16 |
Family
ID=91033383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2022/000343 WO2024102016A1 (ru) | 2022-11-10 | 2022-11-21 | Способ подземной газификации угля |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2024102016A1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1647124A1 (ru) * | 1989-04-18 | 1991-05-07 | Б.И Кондырев. М.И.Звонарев и В.И.Рухмаков | Способ подземной газификации угл |
| RU2318117C1 (ru) * | 2006-08-21 | 2008-02-27 | Дальневосточный государственный технический университет | Способ подземной газификации |
| CN103437748A (zh) * | 2013-09-04 | 2013-12-11 | 新奥气化采煤有限公司 | 煤炭地下气化炉、以及煤炭地下气化方法 |
| WO2014004324A2 (en) * | 2012-06-28 | 2014-01-03 | Carbon Energy Limited | A method for shortening an injection pipe underground coal gasification |
| CN206035469U (zh) * | 2016-08-09 | 2017-03-22 | 新疆国利衡清洁能源科技有限公司 | 一种高效的煤炭地下气化炉 |
-
2022
- 2022-11-21 WO PCT/RU2022/000343 patent/WO2024102016A1/ru unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1647124A1 (ru) * | 1989-04-18 | 1991-05-07 | Б.И Кондырев. М.И.Звонарев и В.И.Рухмаков | Способ подземной газификации угл |
| RU2318117C1 (ru) * | 2006-08-21 | 2008-02-27 | Дальневосточный государственный технический университет | Способ подземной газификации |
| WO2014004324A2 (en) * | 2012-06-28 | 2014-01-03 | Carbon Energy Limited | A method for shortening an injection pipe underground coal gasification |
| CN103437748A (zh) * | 2013-09-04 | 2013-12-11 | 新奥气化采煤有限公司 | 煤炭地下气化炉、以及煤炭地下气化方法 |
| CN206035469U (zh) * | 2016-08-09 | 2017-03-22 | 新疆国利衡清洁能源科技有限公司 | 一种高效的煤炭地下气化炉 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4444258A (en) | In situ recovery of oil from oil shale | |
| AU2013317409B2 (en) | Method for joint-mining of coalbed gas and coal | |
| WO2015032197A1 (zh) | 煤炭地下气化炉、以及煤炭地下气化方法 | |
| US4099567A (en) | Generating medium BTU gas from coal in situ | |
| US4185693A (en) | Oil shale retorting from a high porosity cavern | |
| US4185692A (en) | Underground linkage of wells for production of coal in situ | |
| US3734184A (en) | Method of in situ coal gasification | |
| US4010801A (en) | Method of and apparatus for in situ gasification of coal and the capture of resultant generated heat | |
| US20120067573A1 (en) | Method for producing viscous hydrocarbon using steam and carbon dioxide | |
| CN104453831B (zh) | 地下气化装置以及煤炭气化***和气化方法 | |
| RU2443857C1 (ru) | Способ производства водорода при подземной газификации угля | |
| US5255740A (en) | Secondary recovery process | |
| US3563606A (en) | Method for in-situ utilization of fuels by combustion | |
| RU2441980C2 (ru) | Способ технологии управляемой подземной газификации угля | |
| CN110159245A (zh) | 分布式注排气通道窄条带煤炭地下气化炉生产***及方法 | |
| RU2358099C1 (ru) | Способ разработки месторождения высоковязкой нефти | |
| US947608A (en) | Method of utilizing buried coal. | |
| RU2347070C1 (ru) | Способ подземной газификации свиты крутых и крутонаклонных угольных пластов | |
| WO2018225052A1 (en) | Method for energy recovery through combustion in-situ of solid fuel | |
| US3987852A (en) | Method of and apparatus for in situ gasification of coal and the capture of resultant generated heat | |
| RU2797421C1 (ru) | Способ подземной газификации угля | |
| WO2024102016A1 (ru) | Способ подземной газификации угля | |
| CA1206411A (en) | Oil recovery by in situ combustion | |
| RU2209315C2 (ru) | Способ разработки выбросоопасных и газоносных пластов угля | |
| US4499945A (en) | Silane-propane ignitor/burner |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 22965307 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |