Устройство для подземной парогенерации при добыче горючих ископаемых

 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности к утилизации энергетического потенциала некондиционных запасов горючих ископаемых (нефти, битумов, угля, горючих сланцев и пр.) путем производства водяного пара на месте залегания ископаемого топлива. Цель - повышение эффективности управления процессом парогенерации. Устройство включает центральную колонну (К) 1, покрытую теплоизоляционной оболочкой // доздм Гаг коиде czrf сл &оздук 00 со СП сд о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„, 1 5561 (511 1 С 10 J 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3978947/22-03 (22) 18.11.85 (46) 07.09.87. Бюл. ¹ 33 (71) Ленинградский горный институт им, Г.E.Ïëåõàíîâà и Институт геологии и геохимии горючих ископаемых AH УССР (72) 3.Б.Чекалюк, Ю,Д.Дядькин, Ю.В.Стефаник, В.Б.Соловьев, С.И.Сташкевич и Ю.Л. Минаев (53) 662.747.6(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР № 941587, кл. С 10 J 5/00, 1981.

Сергиенко И.А, Бурение и оборудование геотехнологических скважин.—

M,: Недра, 1984, с, 168-171, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДЗЕМНОЙ ПАРОГЕНЕРАЦИИ ПРИ ДОБЫЧЕ ГОРЮЧИХ ИСКОПАЕМЫХ (57) Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности к утилизации энергетического потенциала некондиционных запасов горючих ископаемых (нефти, битумов, угля, горючих сланцев и пр.) путем производства водяного пара на месте залегания ископаемого топлива. Цель повышение эффективности управления процессом парогенерации, Устройство включает центральную колонну (К) 1, покрытую теплоизоляционной оболочкой

1335561 системы.

2 и перфорированную на забойном конце, и обсадную К. Между последней и корпусом 5 смешения установлен гермети— зирующий уплотнитель 8, Поперек камеры смешения размещена диафрагма 7 с калибровочными отверстиями 18. На перфорированном конце К 1 расположено седло 19 для размещения термопары

13, предназначенной для розжига призабойной зоны. Под конец розжига по скважинам 17 нагнетают воздух для

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности к утилизации энергетического потенциала прежде всего некондиционных запасов горючих ископаемых (неф- 5 ти, угля, битумов, горючих сланцевых и пр.) путем производства водяного пара на месте залегания ископаемого топлив а, Целью изобретения является повышение эффективности управления процессом парогенерации, На фиг.l представлена схема ис15 пользования устройства для парогенерации при подземной газификации угля; на фиг,2 — устройство для парогенерации, разрез„

Система для подземной парогенера20 ции и устройство для осуществления последней содержат лифтовые трубы 1 с перфорацией на забойном конце, установленные в центре скважины и покрытые тепловой изоляцией 2, центрато— ры 3, парообразователь 4 камеры смешения, корпус 5 камеры смещения, скважину 6 для вывода продуктов газификации и парогенерации, диафрагму

7, уплотнение 8 между камерой смешения и обсадной трубой, патрубок 9 обсадной колонны, прямоточный теплообменник 10, сепаратор 11, насос 12, термопару 13, лубрикатор 14 задвижки

15 и 16, скважины 17 для подачи воздуха для управления процессом газификации и парогенерации, калиброванные отверстия 18, направляющее седло

19 для размещения термопары, поддержания горения, а в эксплуата— ционную скважину 6 вместо воздуха подают воду в количестве, достаточном для поддержания температуры на уров— не, например, 200 С. Вода подается в парообразователь 4. За счет поступления горячих продуктов горения через отверстия 18 в камеру смешения образуется парогазовая смесь, которая утилизируется в теплообменнике

10, 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Парогенерацию с помощью предложенного устройства осуществляют следующим образом, До глубины залегания горючего ископаемого проводят не менее двух

=кважин, обсаженных герметическими колоннами с открытыми забоями в интервале продуктивного горизонта, Соединяют забои этих скважин системой трещин гидроразрыва, добиваясь заданной проводимости пласта и приемистости скважин. В одну из этих скважин, например 6, опускают лифтовые трубы 1, покрытые тепловой изоля— цией 2 и снабженные центраторами 3, оснащенные у башмака парообразователем 4„ Осуществляют монтаж трубной

После установки и опробования всего подземного и наземного оборудования управляемого парогенератора воспламеняют призабойную зону пласта любым известным способом и приступают к ее розжигу потоком воздуха, нагнетаемого через центральный лифт, B период розжига призабойной зоны опускают в центральные лифтовые трубы 1 на термостойком кабеле термопару 13 в термостойком кожухе через лубрикатор

14 и задвижки 15 и 16 до посадки кожуха термопары 13 в седло 19 парообра— зователя. В том же термостойком многожильном кабеле встроены еще дветри дополнительные независимые друг от друга термопары на расстоянии 1020 м между собой для контроля температур в восходящем потоке парогазовой смеси, Под конец розжига вклю133556 чают нагнетание воздуха в удаленные нагнетательные скважины 17 для поддержания горения в призабойной зоне эксплуатационной скважины 6, прекра5 щают нагнетание воздуха для розжига в эксплуатационную скважину 6 и вместо воздуха подают в затрубное пространство эксплуатационной скважины воду в количестве, достаточном для )p удержания температуры в подъемном лифте на уровне, например, 200 С с использованием термопар. Вода подается в парообразователь 4 через устье скважины по кольцевому межтрубному пространству через патрубок 9, укрепленный к обсадной трубе. Поскольку расход этой воды относительно невелик (порядка 0,2 кг на 1 м горячих продуктов сгорания), то нисходящий поток воды не заполняет всего объема межтрубного пространства, стекая вниз преимущественно по холодным стенкам обсадной колонны,скважины, не допуская к их нагреванию, Бла- 25 годаря уплотнению 8 парообразователя

4 в обсадных трубах стекаемая вода накапливается на диафрагме 7 в виде кольцевого столба воды, дозирующего своим статистическим давлением пода- 3О чу воды в камеру смешения через калиброванные отверстия 18.

Одновременно в камеру смешения поступают через отверстия, предусмотренные внизу корпуса парообразователя 4, горячие продукты горения, в ре— зультате чего образуется поток подземного парогаза. Далее парогазовая смесь поступает в теплообменник 10, в котором утилизируется тепло парога — 4О завой смеси, и за счет ее охлаждения и конденсации паров получается чистый водяной пар, который пригоден для использования, например, в турбогенераторах, Охлаждаемые продукты парога- 45 за, негорючий газ и конденсат поступают в сепаратор 11, где они разделяются по фазам, Дальше конденсат воды опять подается насосом 12 в подземный цикл параобразования, что устра— няет образование накипи в подземном парообразователе без необходимости химической обработки воды, а отрабо— танные продукты подземного горения поступают на контроль качества сго55 рания и после исключения из них состава полезных и вредных примесей сбрасываются в атмосферу, Для предотвращения проникновения горячих про1

4 дуктов в межтрубное пространство скважины между обсадными трубами и преобразователем 4 предусмотрено уплотнение 8, которое работает в нормальных условиях.

Таким образом, парообразователь

4 выполняет три функции: производство пара, перекрытие с применением уплотнения межтрубного пространства и фик— сацию положения забойной термапары

13.

Температурный режим комплекса подземной парогенерации регулируется по показаниям забойного термопара в термостойком кожухе за счет изменений коэффициента избытка воздуха, подаваемого в удаленные нагнетательные скважины 17. Температура парога— завой смеси в подземном центральном теплоизолированном лифте регулируето ся и удерживается на уровне до 350 С подачей воды в затрубное пространство эксплуатационной скважины.

В процессе эксплуатации подземного парогенератора осуществляется постоянный контроль и корректировка его режимных параметров работы па показаниям забойного и дополнительных термометров по расходам воды и теп— лавой производительности подземной топки, В экстремальной и аварийных обстановках, например, в случае неудержимого возрастания температуры подземной топки, угрожающего плавлением забойного парообразователя, имеется возможность его быстрого охлаждения вплоть да временной остановки парогенерации путем резкого увеличения расхода охлаждающей воды да ее проникновения в открытый забой сква— жины .

Формула изобретения

1,устройства для подземной парогенерации при добыче горючих ископаемых, включающее обсадную колонну и центральную перфорированную на забой— ном конце парагазоотводящую колонну, размещенные в скважине, и камеру смешения, установленную на забое скважины, а т л и ч а ю щ е. е с я тем, что, с целью повышения эффективности управления процессом парогенерации, устройство снабжено герметизирующим уплотнителем, установленным между корпусом камеры смешения и обсадной колонной в интервале верхней части

Парогаз

Продукты сгорания

Фиг. 2

Составитель Н.Руденко

Техред В.Кадар Корректор М.ц!ароши

Редактор Н.Гунько

Заказ 4018 /22 Тираж 462 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

1335561 камеры смешения, центральная колонна ной внутри перфорированной колонны снабжена теплоизоляционной оболочкой, на ее забойном конце. размещенной с наружной стороны колон- 2,Устройство по п.1, о т л и ч а ю— ны выше интервала перфорации, камера щ е е с я тем, что центральная

5 смешения снабжена установленной попе- колонна снабжена направляющим седлом рек нее диафрагмой с калиброванными для размещения термопары, установленотверстиями и термопарой, расположен- ным внутри нее на ее забойном конце.