Способ подземной газификации угля в условиях многолетней мерзлоты

Авторы патента:

E21B43/295 - газификация полезных ископаемых, например для получения смеси горючих газов (E21B 43/243 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2541999:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского отделения Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к горному делу и может быть применено для газификации угля в условиях многолетней мерзлоты. Способ включает бурение скважин с обсаживанием их трубами с оставлением у забоя скважин необсаженного участка длиной 1,5-2,0 м. Сбойку скважин между собой производят гидроразрывом угольного пласта с помощью труднозамерзающей горючей жидкости, например керосином. Образовавшиеся щели промывают этой же жидкостью не менее 3 раз. Обсадные трубы извлекают из скважин по мере выжигания угольного пласта. Технический результат заключается в упрощении процесса подземной газификации углей и повышении надежности гидроразрыва пласта угля. 2 ил.

Способ подземной газификации угля относится к горному делу и может быть использован для газификации угля в условиях многолетней мерзлоты.

Известен способ подземной газификации угля, включающий систему дутьевых и газоотводящих скважин, соединенных между собой гидравлическим разрывом, организацию огневого забоя и выжигание пласта угля между скважинами [1] Прототип.

Основным недостатком известного способа является то, что вода, используемая для гидроразрыва, в условиях многолетней мерзлоты замерзает и соединить скважины не удается. Кроме того, трудно осуществить гидроразрыв в строго намеченном участке скважин.

Задачей изобретения является устранение этих недостатков.

Технический результат достигается тем, что в способе, включающем бурение дутьевых и газоотводящих скважин по пласту угля, сбойку скважин между собой гидроразрывом угольного пласта, скважины обсаживают трубами с оставлением у забоя скважин необсаженного участка длиной 1,5-2,0 м, производят сбойку скважин между собой гидроразрывом угольного пласта с помощью труднозамерзающей горючей жидкости, например керосином, производят промывку образовавшихся щелей этой же жидкостью не менее 3 раз, организуют огневой забой и извлекают из скважин обсадные трубы по мере выжигания угольного пласта.

Введенный в формулу изобретения такой существенный признак, как то, что скважины обсаживают трубами, позволяет регулировать процесс выжигания угля извлечением труб по мере выгорания угольного пласта.

Существенный признак о том, что у забоя скважин оставляют необсаженный участок длиной 1,5-2,0 м, дает возможность произвести гидроразрыв угольного пласта в нужном месте у границы выжигаемого столба.

Существенный признак о том, что гидроразрыв угольного пласта производят с помощью труднозамерзающей жидкости, исключает замерзание жидкости в скважине.

Существенный признак о том, что для гидроразрыва пласта используют горючую жидкость, например керосин, позволяет использовать эту жидкость для организации огневого забоя.

Существенный признак о том, что производят промывку образовавшихся щелей жидкостью не менее 3 раз, используют для того, чтобы в микротрещинах угольного пласта осталась часть горючей жидкости для лучшего и быстрого розжига.

Сущность способа поясняется чертежами, где на фиг.1 показан в плане участок угольного пласта, предназначенный для подземной газификации, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Условные обозначения, принятые на чертежах: 1 - угольное месторождение; 2 - скважины; 3 - обсадные трубы.

Способ осуществляют следующим образом. На угольном месторождении 1, расположенном в условиях многолетней мерзлоты и намеченном к подземной газификации угля, бурят параллельные скважины 2 на проектную длину и производят укрепление стенок скважин обсадными трубами 3, оставляя у забоев скважин 2 необсаженный участок длиной 1,5-2,0 м. Затем производят сбойку скважин 2 между собой гидроразрывом угольного пласта с помощью труднозамерзающей горючей жидкости, например керосином, а после образования щелей ведут их промывку той же жидкостью не менее 3 раз. Используя одну из скважин 2 для дутья окислителя, а другую - для газоотвода, организуют огневой забой. При розжиге пласта угля активную роль играет часть горючей жидкости, оставшаяся в трещинах угля, образовавшихся как при гидроразрыве, так и имеющихся в результате тектонических процессов. Обсадные трубы 3 извлекают из скважин 2 по мере выжигания пласта угля. Дальнейшую газификацию осуществляют бурением следующих скважин, часть из которых используют для дутья, часть - для газоотвода.

Преимуществом предлагаемого способа является то, что он может быть использован для подземной газификации пластов угля, находящихся в зоне многолетней мерзлоты.

Республика Саха (Якутия) обладает значительными запасами каменных и бурых углей, находящихся в Ленском, Зырянском и Южно-Якутском угольных бассейнах. Почти все угольные запасы расположены в зонах многолетней или островной мерзлоты, часть из которых может быть отработана способом подземной газификации.

Источники информации

1. Арене В.Ж. Физико-химическая геотехнология / Учебное пособие. - М.: Изд-во Моск. гос. горн. ун-та, 2001. - С.368-369.

Способ подземной газификации угля в условиях многолетней мерзлоты, включающий бурение дутьевых и газоотводных скважин по пласту угля, сбойку скважин между собой гидроразрывом угольного пласта, организацию огневого забоя и выжигание угля, отличающийся тем, что скважины обсаживают трубами с оставлением у забоя скважин необсаженного участка длиной 1,5-2,0 м, производят сбойку скважин между собой гидроразрывом угольного пласта с помощью труднозамерзающей горючей жидкости, например, керосином, производят промывку образовавшихся щелей этой же жидкостью не менее 3 раз, организуют огневой забой и извлекают из скважин обсадные трубы по мере выжигания угольного пласта.

Изобретение относится к горному делу и может быть применено для освоения подземной угольной формации. Эксплуатационный участок залежи угля разбивается на эксплуатационные панели, которые в определенной последовательности разбуриваются до подошвы угольного пласта скважинами среднего и большого диаметров, и которые через эти скважины последовательно отрабатываются в процессе подземной газификации угля с получением полезных продуктов - горючего газа, технологического пара, электроэнергии, и после завершения выгазовки угля с получением полезных продуктов - металла скандия из золы и биогаза из захороненных в выработанном объеме панели твердых бытовых отходов.

Комплекс для газификации угля // 2539055

Изобретение относится к горному делу и может быть применено для газификации угля. Комплекс включает подземный газогенератор, при этом отводящая скважина размещена в центре газифицируемого участка угля, а подающие скважины размещены вокруг нее по периферии газифицируемого участка угля.

Способ термической утилизации твердых бытовых отходов // 2536944

Изобретение относится к области переработки, обезвреживания и утилизации твердых бытовых отходов. Для термической утилизации отходов бурят скважину, проводят газификацию органических компонентов отходов при помощи контролируемого нагрева и подачи топлива с получением синтез-газа и его последующим выводом.

Способ газификации угля в недрах земли // 2535934

Изобретение относится к технологиям подземной газификации угольных пластов посредством преобразования угля на месте его залегания в горючий газ, который в качестве топлива может использоваться в энергоустановках разного типа.

Способ комплексного освоения месторождения горючих сланцев // 2530146

Изобретение относится к комплексному освоению месторождения полезных ископаемых и может быть использовано для получения продуктов подземной газификации горючих сланцев.

Способ комплексного освоения угольного месторождения // 2530143

Изобретение относится к комплексному освоению угольного месторождения при подземной газификации угля. Способ комплексного освоения угольного месторождения включает бурение системы дутьевых и газоотводящих скважин, гидравлически связанных между собой по угольному пласту, осуществление через них гидродинамического воздействия с образованием зоны искусственных полостей и трещин и огневого воздействия на угольный пласт с образованием очага горения, перемещаемого от дутьевой скважины в сторону газоотводящей скважины, получение сырого генераторного газа, охлаждение его до температуры ниже температуры конденсации компонентов, входящих в состав сырого газа, и получение вместе с очищенным газом других полезных компонентов.

Способ комплексного освоения месторождений бурого угля // 2526953

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для комплексного освоения месторождений бурого угля. Технический результат заключается в обеспечении эффективного комплексного использования месторождений бурого угля и комплексной защите окружающей среды от воздействия технологического процесса.

Способ подземной газификации тонких и средней мощности пластов бурого угля // 2522785

Изобретение относится к горному делу и может быть применено в подземной газификации бурого угля в тонких и средней мощности пластах. Способ включает осушение угольного пласта, нагнетание в реакционный канал окислителя по вертикальным дутьевым скважинам, отсос из него продуктов газификации через газоотводящие скважины и минимизацию давления в реакционном канале.

Способ подземной огневой разработки залежи горючих сланцев // 2521688

Изобретение относится к области горнодобывающей промышленности, а именно к скважинным методам геотехнологии разработки месторождений горючих сланцев. Обеспечивает повышение эффективности способа при минимальных затратах на его осуществление.

Способ подземной газификации // 2521255

Изобретение относится к горному делу и может быть применено для получения газообразного энергоносителя из угля или сланца на месте залегания. Способ включает бурение скважин с поверхности земли в обрабатываемый интервал в подземном пласте, размещение в скважинах электродов, приложение напряжения к электродам, пропускание электрического тока и нагрев пласта за счет джоулева тепла.

Скважина-утилизатор // 2544196

Изобретение относится к горному делу и может быть применено при подземной газификации углей. Скважина-утилизатор содержит трубу для отвода горючего газа и теплообменник, размещенный в затрубном пространстве, с возможностью съема тепла отходящих газов, выполненный с возможностью подачи воды от ее источника в нижнюю часть теплообменника. При этом теплообменник включает два спиральных трубопровода, обвитых вокруг трубы для отвода горючего газа, первый из которых выполнен на ее верхнем участке, предпочтительно примыкающем к поверхности, а второй выполнен ниже первого. Причем приемное отверстие первого спирального трубопровода размещено на земной поверхности и сообщено с источником воды, а его выпускное отверстие, размещенное на его нижнем конце, сообщено соединительным трубопроводом с приемным отверстием второго спирального трубопровода, размещенным в его нижней точке, предпочтительно у нижнего торца затрубного участка. Кроме того, выпускное отверстие второго спирального трубопровода, размещенное в его верхней точке, посредством паропровода сообщено с потребителем перегретого пара, расположенным на земной поверхности. В качестве потребителя перегретого пара использована паровая турбина с противодавлением. Кроме того, спиральные трубопроводы размещены в контакте с трубой для отвода горючего газа. Технический результат заключается в повышении эффективности утилизации тепла исходящих газов. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

Система подачи щелочной дисперсии для подземной газификации угля // 2582692

Изобретение относится к области подземной газификации угля и, в частности, к системе обеспечения проницаемости угольного пласта. Технический результат - повышение надежности работы системы обеспечения необходимой проницаемости угольного пласта. Изобретение предусматривает использование системы подачи сжатой щелочной дисперсии. Эта система содержит источник щелочи, источник сжатой текучей среды и подающую трубу. Подающая труба содержит входное отверстие для текучей среды, которое сообщено с источником сжатой текучей среды, впускную трубу для щелочи, соединенную с источником щелочи, и выходное отверстие, сообщенное с устьем скважины для введения сжатой щелочной дисперсии в угольный пласт. Имеется также распылитель, связанный с впускной трубой для щелочи. Распылитель обеспечивает возможность образования щелочного тумана, который может смешиваться со сжатой текучей средой в подающей трубе для образования сжатой щелочной дисперсии. 7 з.п. ф-лы, 3 табл., 6 ил.

Розжиг подземного угольного пласта в способе подземной газификации угля, пгу // 2582694

Группа изобретений относится к вариантам приспособления для розжига подземного угольного пласта и может быть применена для подземной газификации углей. Устройство содержит систему розжига, систему позиционирования, датчик и контроллер. Система розжига содержит средства розжига и приспособление для розжига подземного угольного пласта изнутри канала скважины или обсадного хвостовика, заключенного в канале скважины. Система позиционирования содержит гибкую насосно-компрессорную трубу, соединенную с приспособлением для розжига и проходящую через устье скважины внутри канала скважины для установки приспособления для розжига в желаемом месте внутри канала скважины. Система позиционирования дополнительно содержит барабан гибкого трубопровода для транспортировки и выдачи гибких насосно-компрессорных труб. Технический результат заключается в повышении надежности приспособления для розжига подземного угольного пласта. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 18 ил.

Установка для подземной газификации топлива // 2595126

Изобретение относится к устройствам для выработки тепловой и электрической энергии по месту их генерации путем преобразования твердых углеводородных топлив в газообразное топливо за счет осуществления внутрипластовой подземной огневой газификации. Установка содержит газовую турбину, электрогенератор, воздушный компрессор с линией всасывания атмосферного воздуха и линией подачи воздуха, парогенератор с линией питательной воды, газоочиститель с линией подачи газа потребителю, газоотводящие и дутьевые трубы, закрепленные в скважинах. При этом газовая турбина соединена с электрогенератором, воздушным компрессором, парогенератором и при помощи линии отвода газа с газоотводящими трубами. Причем парогенератор соединен с газоочистителем и при помощи линии подачи пара с дутьевыми трубами, а на линии отвода газа и линии подачи пара установлены электроприводные задвижки. При этом установка дополнительно содержит газовый ресивер, линию подачи топливного газа, байпасную трубу, наклонно-горизонтальные трубы, расположенные вне границы зоны сдвижения пород топлива, гибкие трубы, расположенные внутри наклонно-горизонтальных труб, и газовые горелки вторичного розжига газифицируемого топлива. Причем каждая гибкая труба соединена одним концом с газовой горелкой вторичного розжига газифицируемого топлива, установленной с возможностью перемещения, а другим концом с линией подачи топливного газа. При этом внутритрубное пространство наклонно-горизонтальных труб соединено при помощи линии подачи воздуха с выходом нагнетательной стороны воздушного компрессора. Газовый ресивер соединен при помощи байпасной трубы с линией подачи газа потребителю и линией подачи топливного газа, которая соединена с внешней газовой магистралью с электроприводной задвижкой. Электрогенератор выполнен с возможностью осуществления функции стартер-генератора, а на байпасной трубе установлены электроприводные задвижки. Технический результат заключается в повышении эффективности подземной газификации топлива и уменьшении его потерь при аварийном выведении из строя скважин. 1 ил.

Обсадной хвостовик для подземной газификации угля // 2602857

Изобретение относится к элементам конструкции и способу для конструирования узла обсадного хвостовика для подземной газификации угля (ПГУ). В частности, раскрывается сегмент обсадного хвостовика с целью применения в конструкции узла обсадного хвостовика для ПГУ для транспортировки получаемого газа в эксплуатационную скважину. Сегмент содержит трубу для транспортировки получаемого в результате ПГУ газа, содержащую расположенные с противоположных сторон открытые концы для соединения одинаковых сегментов обсадного хвостовика и перфорационные отверстия, предусмотренные между расположенными с противоположных сторон открытыми концами. Перфорационные отверстия сгруппированы друг с другом в одной или нескольких областях по длине трубы для транспортировки получаемого в результате ПГУ газа с чередованием с секциями трубы, не содержащими перфорационных отверстий. Труба для транспортировки получаемого в результате ПГУ газа изготовлена из металла и сегмент обсадного хвостовика дополнительно содержит сгораемую оболочку. Технический результат заключается в повышении эффективности оборудования для ПГУ. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил.