Скважина-утилизатор

 

Изобретение относится к подземной газификации углей, в частности к оптимизации конструкции газоотводящей скважины. Цель изобретения- повышение эффективности работы газоотводящих скважин. Сущность изобретения: газоотводящая скважина-утилизатор содержит несколько труб, служащих как для отвода горячего газа, так и его охладителя. Новым является выполнение скважины из двух концентрически расположенных труб, наружная из которых снабжена продольной трубкой для охлаждающей воды. Межтрубная полость служит для превращения холодной воды в перегретый пар. Наружная труба с прикрепленной к ней водяной трубкой заканчивается в кровле угольного пласта, не углубляясь в последний. 1 ил.

Изобретение относится к подземной газификации углей и может быть использовано в газоотводящих скважинах для эффективного охлаждения отводимого газа.

Известна скважина, в которой охлаждение горячего газа осуществляется путем впрыскивания в ее нижней части воды непосредственно в газовый поток [1] Известна скважина, снабженная водяным теплосменником, размещаемым во внутренней трубе скважин газоотводящей скважины и обеспечивающим бесконтактное охлаждение газа [2] Недостатками такой скважины-утилизатора являются следующие. Размещение водяного теплообменника внутри скважины существенно повышает ее сопротивление и снижает пропускную способность газоотводящей скважины. Кроме того, размещение теплообменника в верхней части скважины осложняет эксплуатацию нижней части скважины, а выполнение его на всю длину скважины навряд ли реально из-за громоздкости и большой стоимости теплообменника, возрастающих с увеличением длины (глубины) скважины.

Наиболее близкой к изобретению является скважина, содержащая трубу для отвода горючего газа, концентрически размещенную в цементном кольце обсадной трубы межтрубный зазор, перекрытый на нижнем конце обсадной трубы, размещенный в породной части на входе в угольный массив и трубку для подачи воды в межтрубный зазор [3] Сопоставительный анализ показывает, что предлагаемое техническое решение в отличие от прототипа обеспечивает бесконтактное охлаждение газа путем размещения водяного теплообменника вне коллектора горячего газа (внутренней газоотводящей трубы). Предлагаемая скважина-утилизатор отличается наличием двух концентрически расположенных труб, к наружной из которых прикреплена трубка для подачи воды в межтрубное пространство.

Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии предлагаемого изобретения критерию "новизна".

Признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежных областей техники и, следовательно, обеспечивают предлагаемому соответствие критерию "существенные отличия".

Цель изобретения повышение эффективности работы скважины путем бесконтактного решения охлаждения газа, обуславливающего увеличение ее пропускной способности, эксплуатационной надежности, а также степени утилизации физического тепла горячего газа.

Цель достигается тем, что скважина-утилизатор, содержащая трубы для отвода горячего газа и для подачи воды на его охлаждение, а также цементное кольцо для герметизации скважины в горном массиве, и состоящая из породной и угольной частей, выполнена в виде двух концентрически расположенных труб, наружная из которых снабжена трубкой для подачи воды. Трубка расположена в цементном кольце вдоль наружной трубы и соединена с последней в конце глухого конца межтрубной полости, а глухой конец наружной трубы с присоединенной к ней трубкой для подачи воды установлен в породной части скважины перед входом в угольный пласт.

На чертеже представлена скважина-утилизатор, поперечное сечение.

Скважина-утилизатор содержит коаксиально расположенные наружную 1 и внутреннюю 2 трубы соответственно, образующие между собой межтрубную полость 3 для прохода пароводяного агента-охладителя. Вода в межтрубную полость 3 подается по трубке 4 вблизи глухого конца 5 межтрубной полости. Трубка 4 при тампонаже скважины оказывается в цементном кольце 6. Скважина имеет породную 7 и угольную 8 части, вторая из которых имеет контакты угольным пластом 9. Наружная труба 1 с трубкой 4 заканчиваются в породной части скважины 7.

Предлагаемая скважина-утилизатор сооружается следующим образом.

Соответствующим буровым станком бурится отверстие (вертикальное или наклонное), в него опускаются трубы 1 и 2 с приваренной к первой из них водяной трубкой 4. Затем осуществляют тампонаж затрубного пространства скважины и разбуривание цементной пробки во внутренней трубе 2. Разбуривание цементной пробки переходит в бурение скважины по угольному пласту 9 без последующей обсадки. Угольная часть 8 скважины может быть различной по конструкции в зависимости от положения скважины (вертикальная, наклонная и горизонтальная) и угольного пласта (наклонный, горизонтальный).

Скважина-утилизатор работает следующим образом.

Горячий газ удаляется по внутренней трубе 2, в месте входа воды через трубку 4 в межтрубную полость 3 начинается интенсивное охлаждение отводимого газа. По мере подъема в межтрубной полости 3 образующийся водяной пар перегревается. Использование его в наземном комплексе может быть различным, в том числе для нагнетания через соседнюю дутьевую скважину в подземный газогенератор. Ограничение глубины спуска наружной трубы 1 породной частью 7 скважины объясняется тем, что при заглублении ее в угольный пласт возможна деформация колонны вследствие вспучивания угля и разгерметизация глухого конца 5 полости 3 между трубами 1 и 2. Последнее может приводить к аварии и выходу из строя скважины-утилизатора.

Формула изобретения

СКВАЖИНА-УТИЛИЗАТОР, содержащая трубу для отвода горючего газа, концентрически расположенную в цементном кольце обсадной трубы с образованием межтрубного зазора, перекрытого на нижнем конце обсадной трубы, расположенном в породной части горного массива на входе в угольный пласт, и размещенную вдоль обсадочной трубы трубку для подачи в межтрубный зазор воды на охлаждение газа, отличающаяся тем, что трубка для подачи воды расположена в цементном кольце обсадной трубы и сообщена с межтрубным зазором в нижней его части, расположенной в породной части горного массива перед входом в угольный пласт.

РИСУНКИ

Рисунок 1