Реторта для транспортировки газа из месторождения нефтяных сланцев

 

I знттт (. !

ОП ИСАНИЕ,,6645

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту— (22) Заявлено 130875 (21) 2174601/22-03 (23) Приоритет — (32) 13.08. 74 (5(} М. Кл.

С 10 В 1/00 (33) США (31) 496968 !

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 622.278.6 (088.8) Опубликовано 2505.79. Бюллетень № 19

Дата опубликования описания 240579 (72) Авторы

Иностранцы изобРетения чанг юл ча (?0жная корея), ричард Д. Ридли и Роберт С. Бартон Ш (США) Иностранная фирма (73) ЗаяВИтЕЛЬ Оксидентал ??етролеум КорпорейШн (США) (54) РЕТОРТА ДЛЯ TPAHCIIOPTNPOBKH ГАЗА

ИЗ МЕСТОРОЖДЕНИЯ НЕФТЯНЫХ СЛАНЦЕВ

Изобретение относится к подземной перегонке нефтеносного сланца, в частности к выравниванию распределения потока газа, проходящего через поперечное сечение полости при осуществлении этого процесса.

Известен способ подземной перегонки сланцев, который реализуется rio-средством устройства, включающего полость s месторождении нефтеносных сланцев, которая заполняется частицами нефтеносного сланца, и ряд трубопроводов, установленных вблизи диа полости f,1).

Однако потоки воздуха и отходящего газа, являющегося продуктом горения при перегонке, распределяются неравномерно по поперечному сечению полости. В результате этого скорость горения будет неравномерной и перегонка осуществляется не столь эффективно на одних участках по сравнению с другими.

Известна реторта для транспортировки газа из месторождения нефтя- . ных сланцев, включающая полость, за-. полненную частицами нефтеносных сланцев, ряд трубопроводов для отвода газа, пересекающих полостн в поперечном направлении, по длине кото2 рйх в пределах полости выполнены от-: верстия, причем выходные концы тру.бопроводов присоединены к общему выводному устройству (2).

6 Целью изобретения является обеспечение возможности протекания через каждое отверстие одной и той же массы газа при наличии разности давлений в полости и на выходном конце

l0 трубопровода.

Это достигается тем, что размеры отверстий уменьшаются в направлении к выходному. концу трубопровода, причем трубопроводы параллельны и от?6 стоят один от другого на равных расстояниях. Отверстия трубопровода . выполнены круглыми и выполнены на сторонах трубопровода, обращенных к дну полости.

20 На фиг. 1 изображена предлагаемая реторта, установленная на месторождении нефтяных сланцев, частичный разрезу на фиг. 2 дан разрез A-А на фиг. 1; на фиг. 3 показана распреде26 лительная часть трубопровода.

На фиг. 1-3 показано: 1 — приповерхностное месторождение нефтяного сланца; 2 †горизонтальный туннель,подход, который сообщается с поверх;ностью .земли; 3 — вертикально направленная камера; 4 — отстойник, предназначенный для сбора жидкостей

5, б и 7 — параллельные секции трубопровода; 8 — выходной трубопровод

9, 10 и 11 — регулирующие клапаны;

12 — ; 13 - крупнокусковая порода; 14 — полость, заполненная частицами нефтеносных сланцев.

Реторта в месте залегания место рождения нефтеносных сланцев абра" зуется с помощью строго гориэонтальнога туннеля-подхода 2, который со- о общается с поверхностью земли, Внутренний конец туннеля 2 вьрабатцвается

ОткрЫтЫ СПОСОбаМ И уВЕЛНЧИВаЕтся. В. размерах так, чтобы образовалась вертикально направленная камера 3. Камеру 3 взрывают или )4)угим способом отделяют от месторождения нефтяных сланцев. Материал, содержащий сланцы,, вырытый при образовании камеры, удаляется через туннель 2. B полу тун- 20 неля 2 с внешней стороны камеры 3 предусмотрен отстойник 4, который предназначен для сбора жидкостей, вы.водимых иэ нефтеносных сланцев в ходе осуществления процесса перегонки. д

После образования камеры 3 в нижнюю ее часть вводят трубопроводы для а-вода газообразных продуктов.йа Фиг.2 показаны три параллельные секции тру-: бопроводов 5, б и 7,. однако количест-. во трубопроводов мажст быть увеличено в зависимости ат размера камеры реторты. Три параллельных трубапроваца выводятся через туннель 2, где они предпочтительно присоединяются к общему выходному трубопроводу 8 .через коллектор и отдельные регулирующие клапаны 9, 10 и 11. Клапаны могут регулироваться каждый в отдельности, чтобы изменйть поток газ" а соответствующем трубопроводе. Трубопровод 8 может быть присоединен к подходящему насосу или вентилятору.

Соответствующие трубопроводы Б, б и 7 в пределах камеры 3 снабжены отверстиями 12, расположенными на. бокс- 45 вых поверхностях трубопроводов, обращенных к дну камеры 3. Обычно трубопроводы поддерживаются над дном камеры 3 на опорах, образованных породой 13; расположенных пад трубопрово- 0 дами на глубине 0,3 и. После этого нижняя часть камеры 3 заполняется частицами нефтеносных сланцев на глуби у 1,2-1,5 и так, что они полностью по рывают трубопроводы 5рб и 7 3 1ци - 55 ным слоем частиц нефтеносного сланца.

При размещении отверстий 12 на сторон ах трубопроводов, обращенных к дну камеры, обеспечивается вазиожнбсть поступления газов в трубопроводы через крупнокусковую породу, на которую 50 опираются трубопроводы. При этом отверстия защищены от забивания их твердыми частицами или жидкостями, образующимися в хаце осуществления процесса перегонки„

После установки отводных трубопроводов на место s месторождении нефтеносных сланцев поверх камеры 3 устанавливают взрывные заряды. При вэры" ванин зарядов s месторождении нефтеносных сланцев образуется большая полость 14, которая заполняется частицами нефтеносных сланцев, образовавшихся ва время взрыва. Грубопроводы 5, б и 7 предпочтительно выполняются толстостенныиир нэготовлЕнными, например, иэ трубы диаметром 20 см, имеющей очень толс тую стенку (например, труба марки

Schedule 80), чтобы избежать разрушения во время осуществления взрыва:

Трубопроводы защищены лежащим сверху них слоем частиц нефтеносных сланцев, которые укладываются на место до проведения взрыва.

После завершения взрывных операций в верхней части полости 14 реторты открывают вентиляционные отверстия для. обеспечения доступа воздуха в верхнюю часть полости. Нефтеносные сланцы поджигают в верхней части полости, после чего начинается процесс горения. Горячие газы, являющиеся продуктами горения, направляются в нижнюю часть полости и отводятся через отводные трубопровод. Путем регулирования клапанов 9, 10 и 11 скорости потоков через соответствующие трубы могут быть уравновешены так, чтобы обеспечить равномерное горение и опускание вниз зоны горения по всей площади поперечного сечения полости реторты.

Ба фиг. 3 показана распределительная часть трубопровода, соответствующая любому из трубопроводов 5, б и 7, на которой имеется ряд отверстий, пространственно отделенных друг от друга промежутками в направлении длины трубопровода. Размеры отверстий выбраны пропорционально так, что скорость протекания массы N газа через каждое отверстие одна и та же.

Таким образом, отверстия имеют площади такого размера, что они компенсируют падения давлений, которые имеют место при протекании газа по внутренней поверхности трубопровода..

Площади отдельных отверстий, кота= рые необходимо иметь для достижения этого результата, могут быть определены следующим образом. Допустим, что отверстия нумеруются последовательно, начиная от закрытого конца трубопровода, как 1,2,3,...,1 и т.д., так что требуемая масса потока череэ каждое отверстие может быть обоэначенà N Q N ... °, И; ° Падение. давления а Рр,, например, на отверс-. тии 1 равно разнице между внешнии давлением Р и внутренним давлением

Р внутри трубопровода в точке, соответствующей отверстию ь Рр Ps Р г (1) 664569

Внутреннее давление Р; в любом отверстии равно сумме ьР, приращений падений давлений на соответствующих участках трубопровода на длине

«,« «) по отношению к давлению Р, в первом отверстии.

Это может быть выражено уравнением

Р+ 4Р °

« Ьу

)a« (2) Подставляя уравнение (2) в уравнение .(1) получим

i=i f у в «1 дР. Р-(D+ DP (3) (««g «»

jcf jеi

Таким образом, зная падение давления на первом отверстии и падение внутреннего давления от отверстия к отверстию, можно рассчитать. падение давления на каждом последующем отверстии .

Член ь Р в уравнении (3) соотLp ветствует падению давления, связанному с потоком через приращение длины «.) трубопровода. Масса потока в трубопроводе возрастает по направлению движения потока в каждом отверстии на единичную величину М

Таким образом, масса потока между .вторим и третьим отверстиями вдвое превышает массу потока по трубопроводу между первым и вторим отверстиями. Стандартным уравнением для .расчета падения давления, связанного с наличием потока газа через трубопровод (уравнение трения вентиляции).. является .ь P > 2 f уРр3-/D (4) где ь Р— падение давления, атм;

f — коэффициент трения (число

Рейнольдса) у ,««« - скорость потока, cM/секу

«. — длина трубопроводау ,(у — плотность газа;

D — внутренний диаметр, см.

Уравнение (4) может быть переписано в виде ьР» 3,25214ЙЯРэу /Pad Т (5) где ьР берется в сантйметрах водяного столба;

Q — - реальная скорость потока, м /мину

P — исходное абсолютное давлениеу

T — абсолютная температура (К) у

Р - среднее абсолютное давление (атм) на длине «(см) у

«1 †. внутренний диаметр, см.

При использовании уравнения, (5) можно вычислить падение давления между двумя любыми сгверстиями, nocK bKy скорость потока ЯЧ равна

Ч» °

Это дает

% ь Р„-3 ° 25214f (0„° P> ) /L Pad Т (6)

Стандартное уравнение для опредедения массы потока М, проходящей через конкретное круглое отверстие при данном значении падения давления ьР на отверстии, имеет вид

M=O,61 Я; (2 ь P Q) С,5 (7) где 8 — площадь отверстия (й:Во; и где R ; — радиус отверстия);

6 Я вЂ” плотность газа.

Из условия, что масса потока через каждое отверстие должна быть той же самой, получим

Я, (4Роу)

1 Таким образом соотношение между

:радиусами R®, Вщ„двух соседних отверстий в трубойроводе имеет сле)6 дующий вид

-г =Я, "—

Использук вышеприведенные уравнения можно определить радиусы отверс) Жй,рассчитать полный ««оток, который необходимо обеспечить при осущесгвлении способа, и определить количество трубопроводов и размер труб в них с тем, чтобы обеспечить макси26 мальный поток через трубопровод, не выходящий за допустимые пределы. Длина каждого трубопровода определяется размером полости реторты, а количество отверстий s каждом трубопроводе

30 выбирается. так, чтобы оно обеспечило желательное распределение потока.

Формула изобретения

1. Реторта для транспортировки газа иэ месторождения нефтяных сланцев, включающая полость, заполненную частицами нефтеносных сланцев, ряд трубопроводов для отвода газа,. пересекающих полость в поперечном направлении, по длине которых в пределах

:полости выполнены отверстия, причем выходные концы трубопроводов присоединены к общему выводному устройству, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения возможности про-. текания через каждое отверстие одной

46 и той же массы газа при наличии разности давлений в полости и на выходном конце трубопровода, размеры отверстий уменьшаются в направлении к выходному концу трубопровода.

60 2. Реторта по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что трубопроводы параллельны и отстоят один от другого на равных расстояниях.

3 ° Реторта но п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что отверстия выполне «ы круглыми.

4. Реторта ««о п. 1, о т л и ч а ющ а я с я . тем, что отверстия выполнены на сторонах трубопровода, обраценных к дну полости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Патент CIA 9 3661423, кл. 299-2, 1972.

2. Патент ФРГ 9 812573, кл. 25а,9, 1951. у ° °

664569

Фиг.! ч иг.2

1 1 1 1 м м, м;

Фиг. 5

Составитель A. Звездина

Редактор T. Фадеева Техред Л. Алферова Корректор A. Гриценко

Эаказ 2854/57

Тираж 608 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий . 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/6

Филиал ППП . Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4