RU2383728C1 - Method for underground gasification - Google Patents
Method for underground gasification Download PDFInfo
- Publication number
- RU2383728C1 RU2383728C1 RU2008137198/03A RU2008137198A RU2383728C1 RU 2383728 C1 RU2383728 C1 RU 2383728C1 RU 2008137198/03 A RU2008137198/03 A RU 2008137198/03A RU 2008137198 A RU2008137198 A RU 2008137198A RU 2383728 C1 RU2383728 C1 RU 2383728C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wells
- coal
- horizontal
- well
- gas
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 238000002309 gasification Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 19
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 22
- 230000006837 decompression Effects 0.000 claims description 15
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims description 7
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 7
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract description 5
- 238000010304 firing Methods 0.000 abstract description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 59
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 3
- 235000011089 carbon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной газификации преимущественно при отработке пластов угля средней и большой мощности, например, для получения газа, используемого в качестве сырья для производства жидкого топлива.The invention relates to mining and can be used in underground gasification mainly in the development of coal seams of medium and high power, for example, to produce gas used as raw material for the production of liquid fuel.
Известен способ подземной газификации, предусматривающий бурение системы дутьевых и газоотводящих скважин, которые соединяют реакционными каналами, формирование огневого канала, розжиг газогенератора и его выгазовывание с соответствующим перемещением огневого забоя и закладкой выгазованного пространства закладочным материалом в жидком состоянии, с подачей его через скважины (US №4437520, кл. B21E 33/138, 1984).There is a known method of underground gasification, which involves drilling a system of blast and gas outlet wells that are connected by reaction channels, forming a fire channel, igniting the gas generator and gasing it out with the corresponding movement of the fire face and filling of the gaseous space with filling material in a liquid state, with its supply through the wells (US No. 4437520, CL B21E 33/138, 1984).
Недостаток этого решения в больших дополнительных затратах на осуществление комплекса закладочных работ. Кроме того, безвозвратно теряется тепло вмещающего массива и золы, остающихся после выгазовывания угля, и недостаточно эффективно используется система дутьевых и газоотводящих скважин, которые после окончания газификации запасов угля попросту погашаются (тем самым доля затрат на комплекс буровых работ в общей стоимости товарного газа составляет существенную часть).The disadvantage of this solution is the large additional costs for the implementation of complex bookmarking. In addition, the heat of the enclosing massif and ash remaining after gas degassing is irretrievably lost, and the system of blasting and gas extraction wells is not used efficiently, which, after the end of gasification of coal reserves, are simply repaid (thereby, the share of the cost of a complex of drilling operations in the total cost of marketable gas is significant part).
Известен способ подземной газификации, включающий бурение системы воздухоподводящих и газоотводящих скважин, формирование огневого забоя и выгазовывание запасов газогенератора нисходящими слоями с перемещением огневого забоя в пределах слоя с последующим заполнением выработанного пространства каждого слоя инертными материалами (патент ФРГ №3404455, кл. C10J 5/00, 1985).There is a known method of underground gasification, including drilling a system of air supply and gas removal wells, the formation of firing face and gas reserves of the gas generator in descending layers with the movement of the firing face within the layer, followed by filling the worked out space of each layer with inert materials (German patent No. 3404455, class C10J 5/00 , 1985).
Недостаток этого технического решения в больших объемах подготовительных работ (поскольку подготовку и газификацию каждого последующего слоя газогенератора повторяют столько раз, сколько это необходимо для выгазовывания всей толщи газогенератора). Кроме того, в этом случае необходимо использование значительных объемов инертных материалов, что при отсутствии в районе газогенератора отвалов горнообогатительного производства вызовет необходимость добычи и транспортирования закладочного материала.The disadvantage of this technical solution is the large amount of preparatory work (since the preparation and gasification of each subsequent layer of the gas generator is repeated as many times as necessary to gaseous out the entire thickness of the gas generator). In addition, in this case, it is necessary to use significant amounts of inert materials, which, in the absence of dumps of mining and concentrating production in the gas generator area, will necessitate the extraction and transportation of filling material.
Известен также способ подземной газификации, включающий расположение в угольном пласте горизонтальных участков скважин, сбойку скважин, розжиг, подачу дутья и отвод продуктивного газа, с формированием на горизонтальных участках скважин трубопроводов и перемещением их выпускных отверстий по скважине, по мере выгазовывания угля (см. пат. РФ №1727435, E21B 43/295, 2000).There is also known a method of underground gasification, including the location in the coal seam of horizontal sections of wells, disruption of wells, ignition, supply of blast and removal of productive gas, with the formation of pipelines in horizontal sections of the wells and moving their outlet openings along the well, as the gas degasses (see pat . RF №1727435, E21B 43/295, 2000).
Недостаток этого технического решения в невозможности стабильного получения высококалорийного газа и повышенной трудоемкости его реализации, особенно в условиях повышенной прочности угля и/или большой мощности пласта.The disadvantage of this technical solution is the impossibility of stable production of high-calorie gas and the increased complexity of its implementation, especially in conditions of increased coal strength and / or high reservoir power.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - обеспечение возможности стабильного получения высококалорийного газа.The problem to which the claimed invention is directed is to ensure the possibility of stable production of high-calorie gas.
Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, - упрощение его реализации, обеспечение полноты газифицирования запасов угольного пласта вне зависимости от его мощности и прочности угля.The technical result achieved by using the invention is the simplification of its implementation, ensuring the completeness of gasification of coal seam reserves, regardless of its power and coal strength.
Для решения поставленной задачи способ подземной газификации, включающий расположение в угольном пласте горизонтальных участков скважин, сбойку скважин, розжиг, подачу дутья и отвод продуктивного газа, с формированием на горизонтальных участках скважин трубопроводов и перемещением их выпускных отверстий по скважине, по мере выгазовывания угля, отличается тем, что горизонтальные участки скважин в угольном пласте формируют длиной, по меньшей мере вдвое превышающей расстояние между скважинами, при этом скважины располагают на почве пласта и формируют повышенным диаметром, для чего используют установки наклонно-направленного бурения, причем трубопроводы формируемые в горизонтальных скважинах выполняют из материала с температурой плавления до 150°С, а их стенки снабжают перфорацией, кроме того, в угольном массиве выше скважин, образующих газогенератор, в пределах его проектного контура бурят горизонтальные разуплотняющие скважины, через которые осуществляют пропитку угольного массива жидким диоксидом углерода, после чего устья скважин герметично перекрывают. Кроме того, горизонтальные скважины формируют с борта карьера или борта наклонной выработки, пройденной по углю. Кроме того, диаметр разуплотняющих скважин составляет 0,15-0,25 от диаметра скважин, образующих газогенератор. Кроме того, процесс пропитки угольного массива жидким диоксидом углерода повторяют неоднократно, при этом после каждого процесса пропитки по длине скважины последовательно формируют цементно-песчаные пробки на расстояниях друг от друга или забоя разуплотняющей скважины до 0,2-0,5 от расстояния между дутьевой и отводящей скважинами. Кроме того, в качестве дутьевой используют скважину, расположенную ниже по падению.To solve this problem, the method of underground gasification, including the location in the coal seam of horizontal sections of wells, disruption of wells, ignition, supply of blast and removal of productive gas, with the formation of pipelines in horizontal sections of the wells and moving their outlet openings along the well, as the gas degasses, differs the fact that the horizontal sections of the wells in the coal seam are formed with a length of at least twice the distance between the wells, while the wells are located on the ground This is formed by an increased diameter, for which purpose directional drilling installations are used, and the pipelines formed in horizontal wells are made of material with a melting point of up to 150 ° C, and their walls are provided with perforation, in addition, in the coal mass above the wells forming the gas generator, within its design contour, horizontal decompression wells are drilled through which the coal mass is impregnated with liquid carbon dioxide, after which the wellheads are hermetically sealed. In addition, horizontal wells are formed from the side of the quarry or side of the inclined mine, traversed by coal. In addition, the diameter of the decompression wells is 0.15-0.25 of the diameter of the wells forming the gas generator. In addition, the process of impregnating the coal mass with liquid carbon dioxide is repeated several times, and after each impregnation process, cement-sand plugs are successively formed along the length of the well at distances from each other or the bottom of the decompression well to 0.2-0.5 from the distance between the blast and diverting wells. In addition, a well located lower in the fall is used as the blast.
Сопоставительный анализ совокупности существенных признаков заявляемого технического решения с существенными признаками аналогов и прототипа свидетельствует о его соответствии критерию "новизна".A comparative analysis of the set of essential features of the proposed technical solution with the essential features of analogues and prototype indicates its compliance with the criterion of "novelty."
Признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.The features of the characterizing part of the claims solve the following functional tasks.
Признаки «горизонтальные участки скважин в угольном пласте формируют длиной, по меньшей мере вдвое превышающей расстояние между скважинами» позволяют минимизировать долю сбоечных работ в общем объеме подготовительных работ, причем тем значительнее, чем больше длина горизонтальных участков, при этом обеспечивается возможность существенного удлинения реакционных каналов, когда газогенератор работает фактически как источник раскаленных газов, содержащих в своем составе значительное количество окислов, восстановление которых до горючих форм происходит при их взаимодействии с углем, окружающим отводящий канал.The signs “the horizontal sections of the wells in the coal seam are formed at least twice as long as the distance between the wells” make it possible to minimize the proportion of breakdown operations in the total amount of preparatory work, the more significant the longer the horizontal sections, the possibility of a significant extension of the reaction channels, when the gas generator actually works as a source of hot gases containing a significant amount of oxides, the reduction of which to the point of of their forms occurs during their interaction with coal surrounding the outlet channel.
Признак «…(скважины) располагают у почвы пласта» обеспечивает полноту газифицирования пласта по его мощности, т.к. выгазовываются в первую очередь участки угля, примыкающие к верхнему участку газогенератора и отводящего канала. Кроме того, в этом случае силы гравитации способствуют ослаблению именно этих участков массива.The sign "... (wells) located near the soil of the reservoir" ensures the completeness of gasification of the reservoir by its power, because first of all, coal sections adjacent to the upper section of the gas generator and the discharge channel are gassed out. In addition, in this case, the forces of gravity contribute to the weakening of precisely these sections of the array.
Признаки «…скважины… формируют повышенным диаметром, для чего используют установки наклонно-направленного бурения…» снижают аэродинамическое сопротивление дутьевого и отводящего каналов, позволяя увеличивать их длину, обеспечивают возможность повышения объемов прокачиваемого дутья через газогенератор и, тем самым, повышения его производительности. Кроме того, обеспечивается возможность использования производительных технологий формирования каналов большой длины.The signs "... wells ... are formed with an increased diameter, for which use directional drilling installations ..." reduce the aerodynamic resistance of the blast and discharge channels, allowing them to increase their length, provide the opportunity to increase the volume of pumped blast through the gas generator and, thereby, increase its productivity. In addition, it is possible to use productive technologies for forming long channels.
Признак «…трубопроводы формируемые в горизонтальных скважинах выполняют из материала с температурой плавления до 150°С» обеспечивает «самоукорачивание» трубопроводов по мере работы газогенератора.The sign "... the pipelines formed in horizontal wells are made of material with a melting point up to 150 ° C" provides "self-shortening" of the pipelines as the gas generator operates.
Признак «…стенки (трубопроводов) снабжают перфорацией» обеспечивает взаимодействие отходящих газов со стенками отводящей скважины и, исключает перекрытие каналов плавящимся материалом трубопроводов.The sign "... the walls (pipelines) are provided with perforations" ensures the interaction of the exhaust gases with the walls of the outlet well and eliminates the overlapping of the channels with the melting material of the pipelines.
Признаки «…выше скважин образующих газогенератор, в пределах его проектного контура бурят горизонтальные разуплотняющие скважины» обеспечивают возможность разуплотнения угольного пласта с минимальным значением разуплотняющих усилий, независимо от процесса газификации и без воздействия на его режим.The signs "... higher than the wells forming the gas generator, horizontal decompression wells are drilled within its design contour" provide the opportunity to decompress the coal seam with a minimum value of decompression efforts, regardless of the gasification process and without affecting its mode.
Признаки «…через которые (т.е. скважины) осуществляют пропитку угольного массива жидким диоксидом углерода, после чего устья скважин герметично перекрывают» раскрывают содержание процедуры разуплотнения, заключающейся в использовании энергии превращения жидкости в газ, по мере прогрева массива, обеспечивающей утилизацию диоксида и последующий ввод в процесс газификации газа (использованного для разрушения массива), конверсируемого в горючий.The signs “... through which (i.e., wells) impregnate the coal mass with liquid carbon dioxide, after which the wellheads are sealed shut” disclose the contents of the decompression procedure, which consists in using the energy of converting the liquid into gas as the array heats up, which ensures the utilization of the dioxide and subsequent introduction into the gasification process of gas (used to destroy the array), converted into fuel.
Признаки второго пункта формулы упрощают реализацию способа.The signs of the second paragraph of the formula simplify the implementation of the method.
Признаки третьего пункта формулы изобретения, минимизируя диаметр разуплотняющих скважин, повышают скорость их формирования, позволяют легко совместить этот процесс, с процессом формирования газогенератора. Названные соотношения получены с учетом вариации диаметра технологических скважин (дутьевой и отводящей) - 500-1000 мм и диаметра скважин, выполняемых с использованием обычно используемого бурового оборудования (150-250 мм).The features of the third paragraph of the claims, minimizing the diameter of decompression wells, increase the speed of their formation, make it easy to combine this process with the process of forming a gas generator. The above ratios were obtained taking into account variations in the diameter of the technological wells (blast and outlet) - 500-1000 mm and the diameter of the wells performed using commonly used drilling equipment (150-250 mm).
Признаки четвертого пункта формулы изобретения позволяют повысить качество разуплотнения угольного массива, при этом расстояние между цементно-песчаными пробками определяется конкретными горногеологическими условиями, в том числе мощностью пласта, прочностью угля, степенью развития системы природных трещин и т.п., причем чем выше значения первых параметров и ниже значение третьего, тем расстояние между цементно-песчаными пробками будет меньше.The features of the fourth claim allow to improve the quality of decompression of the coal mass, while the distance between cement-sand plugs is determined by specific mining and geological conditions, including reservoir thickness, coal strength, the degree of development of the system of natural cracks, etc., the higher the values of the first parameters and the lower the value of the third, the distance between the cement-sand plugs will be less.
Признак пятого пункта формулы изобретения позволяет уменьшить аэродинамическое сопротивление системы, включающей скважины и газогенератор за счет использования архимедовой силы.The sign of the fifth claim makes it possible to reduce the aerodynamic drag of a system including wells and a gas generator through the use of Archimedean force.
Заявленное изобретение иллюстрируется чертежами.The claimed invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 схематически показан вид в плоскости пласта на момент подготовительных работ; на фиг.2 схематически показан вид в плоскости пласта в начале процесса газификации; на фиг.3 показан разрез А-А по падению пласта; на фиг.4 показан продольный разрез по скважине.Figure 1 schematically shows a view in the plane of the reservoir at the time of preparatory work; figure 2 schematically shows a view in the plane of the reservoir at the beginning of the gasification process; figure 3 shows a section aa along the dip of the reservoir; figure 4 shows a longitudinal section through the well.
На чертежах показаны угольный пласт 1 горизонтальные участки дутьевой 2 и отводящий 3, участок сбойки 4 скважин 2 и 3 (в процессе газификации - газогенератор 5), трубопроводы 6, их концы 7, перфорация 8 стенок трубопроводов 6, стенки 9 скважин 2 и 3, борт 10 карьера, охранный целик 11, проектная граница 12 участка, предназначенного для газификации, разуплотняющие скважины 13, их устья 14 герметизаторов 15.The drawings show a
Горизонтальные участки скважин 2 и 3 формируют по простиранию пласта 1 длиной, по меньшей мере вдвое превышающей расстояние между скважинами, которое может достигать 100-120 м, при этом скважины формируют повышенным диаметром (порядка 500-1000 мм) и располагают на почве пласта. Конструктивно скважины подобны, только в качестве дутьевой используют скважину, расположенную ниже по падению пласта.The horizontal sections of
Разуплотняющие скважины 13 выполняют диаметром порядка 200 мм, на такую же длину как скважины 2 и 3. Скважины 13 располагают в одной плоскости, выше плоскости, проходящей через скважины 2 и 3. В качестве герметизаторов 15 используют разъемные герметизаторы известной конструкции, обеспечивающие закрепление трубопроводов-средств подачи жидкого СО2 (допустимо тампонирование участка у устья скважины, с формированием цементно-песчаной пробки по окончании процесса пропитки). Трубопроводы 6 формируют из труб, предпочтительно, полиэтиленовых, что обеспечивает их дешевизну и невысокую температуру плавления (до 150°С). Диаметр трубопроводов на 100-150 мм меньше диаметра скважин 2 и 3. Перфорацию в стенках трубопроводов выполняют любым известным способом (прожиганием, сверлением и т.п.).
Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.
С борта 10 карьера по простиранию пласта формируют параллельные скважины 2 и 3. Для формирования скважин используют известный комплект оборудования - мобильный буровой комплекс направленного бурения, например, марки Vermeer Navigator D80/100, обеспечивающий бурение скважин диаметром до 1000 мм, длиной до 800 м и, соответственно, формирование полимерных трубопроводов диаметром до 1000 мм.
На участке скважин, непосредственно примыкающем к дневной поверхности, формируют жесткую обсадку на длину скважины, соответствующую ширине охранного целика 11. Далее выемку угля в пределах контура скважины ведут без крепления, прижимая скважину к почве пласта, оставляя над ней слой угля толщиной до 1 м. Расстояние между скважинами принимают порядка 60-120 м в зависимости от конкретных горногеологических условий.A hard casing is formed on the well section directly adjacent to the day surface to the length of the well corresponding to the width of the
Глубина бурения определяется техническими возможностями оборудования и отсутствием нарушений с амплитудой, исключающей ее переход используемым комплектом оборудования. Технология формирования скважин 2 и 3 предусматривает формирование пилотной скважины на всю их длину с последующим ее расширением обратным ходом до проектных размеров. При приближении к проектной границе 12 участка, предназначенного для газификации (на расстояние, диктуемое минимально возможным радиусом криволинейных участков, проходимых используемым комплексом), начинают работу по сбойке скважин 2 и 3 (формируют участок сбойки 4), разворачивая рабочие органы мобильного бурового комплекса направленного бурения встречно друг другу.The drilling depth is determined by the technical capabilities of the equipment and the absence of disturbances with an amplitude that excludes its passage with the used set of equipment. The technology for the formation of
При приближении к проектной границе 12 участка, предназначенного для газификации (на расстояние, диктуемое минимально возможным радиусом криволинейных участков, проходимых используемым комплексом), начинают работу по сбойке скважин 2 и 3 (формируют участок сбойки 4), разворачивая рабочие органы встречно друг другу. Непосредственно перед сбойкой работу ведут со стороны только одной из скважин. Соединение сформированных таким образом каналов осуществляют известным образом взрывным способом или гидроразрывом. В последнем случае можно использовать гидромонитор с гибким ставом, работая им из забоя одной из скважин (при этом необходимо предварительно выяснить, например с использованием геофизических методов, взаимное положение забоев скважин 2 и 3).When approaching the design boundary of the 12 areas intended for gasification (to a distance dictated by the minimum possible radius of the curved sections traveled by the complex used), work begins on the failure of
Одновременно с формированием газогенератора, выше плоскости скважин 2 и 3, в пределах проектной площади газогенератора, ограниченного проектной границей 12, бурят (с борта карьера или борта наклонной выработки, пройденной по углю) разуплотняющие скважины 13, диаметр которых составляет 150-250 мм, т.е. 0,15-0,25 от диаметра скважин, образующих газогенератор. В процессе бурения используют известные комплекты бурового оборудования (не показано).Simultaneously with the formation of a gas generator, above the plane of
Целесообразно, по крайней мере часть объема газа-продукта газификации сжигать на месте в тепловых электрогенерирующих установках 16, с выработкой электрической энергии, при этом дымовые газы используются в качестве исходного сырья для получения газообразного СО2. Таким образом, по окончании процесса бурения разуплотняющих скважин 13 монтируют установку для нагнетания жидкого диоксида углерода, включающую источник 17 газообразного СО2, источник 18 жидкого СО2, насосную установку 19. Кроме дымовых газов тепловой электрогенерирующей установки 16 для получения газообразного СО2 используют и остальной объем исходящего газа - продукта газификации, при этом, в качестве источника 17 газообразного СО2, может использоваться известная установка (или установки) для разделения газовых продуктов, обеспечивающая отделение СО2 от остальных отходящих газов, забираемых из отводящей 3 скважины и/или дымовых газов тепловой электрогенерирующей установки 16. В качестве источника 18 жидкого СО2 используют установку ожижения СО2 (известной конструкции), подключенную к источнику 17 газообразного СО2. Целесообразно в состав жидкого СО2 вводить дисперсный сухой лед.It is advisable that at least part of the volume of the gasification gas product be burnt in place in thermal power generating installations 16, with the generation of electrical energy, while flue gases are used as feedstock to produce gaseous CO 2 . Thus, at the end of the drilling process of the
Как насосную установку 19 используют известные устройства для перекачивания сжиженных газов, снабженные термостатированными охлаждаемыми рукавами 20, снабженными наконечниками, выполненными с возможностью закрепления в герметизаторах 15.As a pumping unit 19, known devices for pumping liquefied gases are used, equipped with thermostatically controlled cooled hoses 20, equipped with tips made with the possibility of fixing in the sealants 15.
После сбойки забоев скважин 2 и 3, монтажа соответствующего дутьевого и газосборного оборудования (не показано) и продувки всей сети, включающей скважины 2 и 3 и участок сбойки 4, известным образом производят розжиг (выше участка сбойки, если сбойку осуществляли гидромониторым способом, если использовали взрывной способ сбойки, то местоположение участка розжига целесообразно разместить на сопряжении дутьевой скважины и участка сбойки 4). В первом случае до осушения канала газогенератора 5 можно подавать дутье через отводящую скважину, а отводить газы-продукты газификации через дутьевую, с поддержанием температуры исходящих газов порядка 100-120°С.After disruption of the bottom faces of
После монтажа установки для нагнетания жидкого диоксида углерода начинают процесс пропитки массива жидким СО2 или его смесью с сухим льдом. Процесс не отличается от процесса пропитки с использованием традиционных материалов. Его производят под давлением, не превышающим давления гидроразрыва материала слагающего массив (фактически - до 20-30 МПа) в установленном режиме. Затем канал в герметизаторе 15 перекрывают, в результате чего скважина герметично изолируется от окружающей среды (в том числе при небольшой длине участка газификации используют тампонирование участка, прилегающего к устью скважины, с формированием на нем цементно-песчаной пробки 21 по окончании процесса пропитки). При большой длине скважины цементно-песчаные пробки по длине скважины последовательно формируют после каждой пропитки на расстояниях 30-40 м друг от друга или забоя скважины.After installing the installation for injection of liquid carbon dioxide, the process of impregnation of the array with liquid CO 2 or its mixture with dry ice begins. The process is no different from the impregnation process using traditional materials. It is produced under pressure not exceeding the hydraulic fracturing pressure of the material composing the array (in fact, up to 20-30 MPa) in the prescribed mode. Then the channel in the sealant 15 is closed, as a result of which the well is hermetically isolated from the environment (including with a short length of the gasification section, plugging of the section adjacent to the wellhead is used, with the formation of a cement-
После начала процесса вывода газогенератора 5 на рабочий режим дутье подают через дутьевую скважину 2 с отводом газов-продуктов газификации через отводящую скважину 3. Непосредственно сами приемы и операции процесса газификации не отличаются от известных, отличие в том, что за счет резкого увеличения длины реакционных каналов, когда газогенератор работает фактически как источник раскаленных газов, содержащих в своем составе значительное количество окислов, которые восстановливаются до горючих форм при их взаимодействии отходящих газов с углем, окружающим отводящую скважину, кроме того, в отводящей скважине формируется зона прогретая до температур (порядка 450-700°С), при которых начинается и идет процесс пиролиза угля, что способствует обогащению отходящих газов высококалорийными газовыми компонентами.After the start of the process of bringing the gas generator 5 to the operating mode, the blast is supplied through the
По мере выгазовывания массива температура в зоне сопряжения дутьевой скважины 2 и газогенератора 5 и отводящей скважины 3 и газогенератора 5 возрастает, поэтому примыкающие к сопряжениям участки трубопровода 6 разрушаются, что обеспечивает «самоукорачивание» трубопроводов по мере работы газогенератора (конец трубопровода, размещенный в отводящей скважине, отстоит от сопряжения дальше, чем у дутьевой, поскольку температура в отводящей скважине выше).As the array gasses out, the temperature in the interface between the
Перфорация стенок (трубопроводов) обеспечивает взаимодействие отходящих газов со стенками отводящей скважины и вынос газов продуктов пиролиза по дутьевой скважине в газогенератор, кроме того, она исключает перекрытие каналов плавящимся материалом трубопроводов.The perforation of the walls (pipelines) ensures the interaction of the exhaust gases with the walls of the outlet well and the removal of the gases of the pyrolysis products through the blast hole into the gas generator, in addition, it eliminates the overlap of the channels with the melting material of the pipelines.
Вследствие разогрева угольного массива до температуры фазового перехода жидкого СО2 в газ последний переходит в газообразное состояние, что приводит к резкому росту давления в скважине и естественных трещинах массива заполненных жидким СО2. Это в свою очередь приводит к разрушению вмещающего угольного массива.Due to the heating of the coal mass to the temperature of the phase transition of liquid CO 2 into gas, the latter goes into a gaseous state, which leads to a sharp increase in pressure in the well and natural cracks in the massif filled with liquid CO 2 . This in turn leads to the destruction of the enclosing coal mass.
Тем самым, вокруг разупрочняющей скважины формируется область повышенной трещиноватости и газопроницаемости, разгруженная от горного давления. При этом названная область развивается во времени и распространяется вглубь массива, т.е. происходит его самоподдерживающееся разрушение, тем более, что массив снизу ослабляется вследствие выгазовывания нижнего слоя пласта.Thus, an area of increased fracturing and gas permeability, unloaded from rock pressure, is formed around the softening well. Moreover, the named region develops in time and spreads deep into the massif, i.e. its self-sustaining destruction occurs, especially since the array below is weakened due to degassing of the lower layer of the formation.
Массив угля после проведения работ по его разрыхлению представляет из себя структуру, содержащую густую сеть раскрытых трещин, что обеспечивает эффективную термическую подготовку массива и процесса газификации.After coal loosening, the coal mass is a structure containing a dense network of open cracks, which ensures effective thermal preparation of the mass and gasification process.
Избыток газообразного СО2, попадающий по трещинам в полость газогенератора, частично превращается в СО, просачиваясь в газогенератор через прогретый массив угля. Остаток СО2 превращается в СО, проходя по отводящей скважине и взаимодействуя с ее раскаленными стенками.The excess of gaseous CO 2 entering through the cracks in the cavity of the gas generator partially turns into CO, seeping into the gas generator through a heated mass of coal. The remainder of CO 2 turns into CO, passing through the outlet well and interacting with its red-hot walls.
При необходимости процесс пропитки массива жидким СО2 повторяют, нагнетая его в оставшийся участок разуплотняющей скважины от устья до соответствующей пробки 21.If necessary, the process of impregnating the array with liquid CO 2 is repeated, pumping it into the remaining section of the decompression well from the mouth to the
Далее все продолжается до полного выгазовывания участка.Further, everything continues until the site is completely degassed.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008137198/03A RU2383728C1 (en) | 2008-09-16 | 2008-09-16 | Method for underground gasification |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008137198/03A RU2383728C1 (en) | 2008-09-16 | 2008-09-16 | Method for underground gasification |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2383728C1 true RU2383728C1 (en) | 2010-03-10 |
Family
ID=42135273
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008137198/03A RU2383728C1 (en) | 2008-09-16 | 2008-09-16 | Method for underground gasification |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2383728C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9428978B2 (en) | 2012-06-28 | 2016-08-30 | Carbon Energy Limited | Method for shortening an injection pipe for underground coal gasification |
| US9435184B2 (en) | 2012-06-28 | 2016-09-06 | Carbon Energy Limited | Sacrificial liner linkages for auto-shortening an injection pipe for underground coal gasification |
| CN106246141A (en) * | 2016-08-03 | 2016-12-21 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | Drilling hole quantitative partition arrangement optimization method based on coal mine gas extraction yield prediction |
| CN110284867A (en) * | 2019-06-19 | 2019-09-27 | 贵州盘江精煤股份有限公司 | A kind of coal underground gasifying furnace structure and construction method |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4480689A (en) * | 1982-12-06 | 1984-11-06 | Atlantic Richfield Company | Block pattern method for in situ gasification of subterranean carbonaceous deposits |
| RU2003790C1 (en) * | 1990-09-17 | 1993-11-30 | Смешанное научно-техническое товарищество по разработке техники и технологии дл подземной электроэнергетики "Техноподземэнерго" | Process of mining coal seam and complex of equipment for its implementation |
| UA63200A (en) * | 2003-02-26 | 2004-01-15 | Method for generation of thermal energy | |
| RU2307244C1 (en) * | 2006-02-20 | 2007-09-27 | Институт угля и углехимии СО РАН (ИУУ СО РАН) | Method for underground coal seam series gasification |
| RU2316649C1 (en) * | 2006-08-21 | 2008-02-10 | Дальневосточный государственный технический университет | Underground gasification method |
-
2008
- 2008-09-16 RU RU2008137198/03A patent/RU2383728C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4480689A (en) * | 1982-12-06 | 1984-11-06 | Atlantic Richfield Company | Block pattern method for in situ gasification of subterranean carbonaceous deposits |
| RU2003790C1 (en) * | 1990-09-17 | 1993-11-30 | Смешанное научно-техническое товарищество по разработке техники и технологии дл подземной электроэнергетики "Техноподземэнерго" | Process of mining coal seam and complex of equipment for its implementation |
| UA63200A (en) * | 2003-02-26 | 2004-01-15 | Method for generation of thermal energy | |
| RU2307244C1 (en) * | 2006-02-20 | 2007-09-27 | Институт угля и углехимии СО РАН (ИУУ СО РАН) | Method for underground coal seam series gasification |
| RU2316649C1 (en) * | 2006-08-21 | 2008-02-10 | Дальневосточный государственный технический университет | Underground gasification method |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9428978B2 (en) | 2012-06-28 | 2016-08-30 | Carbon Energy Limited | Method for shortening an injection pipe for underground coal gasification |
| US9435184B2 (en) | 2012-06-28 | 2016-09-06 | Carbon Energy Limited | Sacrificial liner linkages for auto-shortening an injection pipe for underground coal gasification |
| US9963949B2 (en) | 2012-06-28 | 2018-05-08 | Carbon Energy Limited | Sacrificial liner linkages for auto-shortening an injection pipe for underground coal gasification |
| US9976403B2 (en) | 2012-06-28 | 2018-05-22 | Carbon Energy Limited | Method for shortening an injection pipe for underground coal gasification |
| CN106246141A (en) * | 2016-08-03 | 2016-12-21 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | Drilling hole quantitative partition arrangement optimization method based on coal mine gas extraction yield prediction |
| CN106246141B (en) * | 2016-08-03 | 2019-10-22 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | Optimization method for drilling quantification and zoning layout based on coal mine gas drainage production capacity prediction |
| CN110284867A (en) * | 2019-06-19 | 2019-09-27 | 贵州盘江精煤股份有限公司 | A kind of coal underground gasifying furnace structure and construction method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4067390A (en) | Apparatus and method for the recovery of fuel products from subterranean deposits of carbonaceous matter using a plasma arc | |
| US7735554B2 (en) | System and method for recovery of fuel products from subterranean carbonaceous deposits via an electric device | |
| US4099567A (en) | Generating medium BTU gas from coal in situ | |
| AU2014303165B2 (en) | Gas injection apparatus with controllable gas injection point, gas injection process, and gasification method | |
| US2584605A (en) | Thermal drive method for recovery of oil | |
| US5868202A (en) | Hydrologic cells for recovery of hydrocarbons or thermal energy from coal, oil-shale, tar-sands and oil-bearing formations | |
| US4243101A (en) | Coal gasification method | |
| US4019577A (en) | Thermal energy production by in situ combustion of coal | |
| US20100276139A1 (en) | System and method for generation of synthesis gas from subterranean coal deposits via thermal decomposition of water by an electric torch | |
| RU2539048C2 (en) | In-situ combustion method (versions) | |
| CN113266314A (en) | Coal bed gas mine | |
| WO2014176932A1 (en) | Method and process for shale oil and gas extraction by fracturing and chemical retorting in oil shale in situ vertical well | |
| US4102397A (en) | Sealing an underground coal deposit for in situ production | |
| RU2383728C1 (en) | Method for underground gasification | |
| CN104563991A (en) | Coal underground gasifier and gasification method for coal | |
| AU2013280776A1 (en) | A method for shortening an injection pipe underground coal gasification | |
| RU2402595C2 (en) | Cyclic procedure of carbon underground gasification | |
| RU2385411C1 (en) | Underground gas generator | |
| RU2382879C1 (en) | Underground gasification method | |
| CN203499663U (en) | Device for extracting shale oil and gas by virtue of fracturing and chemical dry distillation of oil shale in-situ horizontal wells | |
| RU2381356C1 (en) | Method for underground gasification | |
| WO2013153388A2 (en) | Improved underground coal gasification methods, systems and apparatus | |
| CN113914846A (en) | A method for improving gas cavity development of underground coal gasification by applying double-pinnate horizontal wells | |
| CN103470223B (en) | A method and system for low-carbon co-mining of fossil energy | |
| CA2833178A1 (en) | Method for extracting hydrocarbon compounds, especially crude oil, from underground oil sands deposits |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100917 |