Устройство для подземной парогенерации при добыче горючих ископаемых

-03 ОДЗЕМНОИ ПАРОГЕ РЮЧИХ ИСКОПАЕ(54) У НЕРАЦИМЫХ (57) Изобрдобывающейти к утили ится к горнотение отн промышлен ации энер ондициомых (неф енциала н их ископа ланцев и пр одяного пар опаемого тоэффективно парогенера центральную теплоизоляц горючих водства гания и повышени процессо включает покрытую 10 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское11) 941587, кл,Сергиенко Иванне геотехноМ.: Недра, 198 Бюл, У 33кий горный институтва и Институт геологиичих ископаемых АН УССРк, Ю.Д.Дядькин,.Б.Соловьев,Ю.Л. Минаев088,8)свидетельство СССР10,Т 5/00) 1981.А, Бурение и оборудологических скважин. -с, 168-171,ости, в частносетического поых запасов горюбитумов, угля, ) путем произна месте залелива. Цельти управления ции, Устройствоколонну (К) 1, ионной оболочкой1335561 системы,2 и перфорированную на забойном конце,и обсадную К. Между последней и корпусом 5 смешения установлен герметизирующий уплотнитель 8, Поперек камеры смешения размещена диафрагма 7 скалибровочными отверстиями 18. Наперфорированном конце К 1 расположено седло 19 для размещения термопары13, предназначенной для розжига призабойной зоны. Под конец розжига поскважинам 17 нагнетают воздух для Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности к утилизации энергетического потенциала прежде всего некондиционных запасов горючих ископаемых (неф ти, угля, битумов, горючих сланцевых и пр,) путем производства водяного пара на месте залегания ископаемого топлива,Целью изобретения является повышение эффективности управления процессом парогенерации,На Фиг.1 представлена схема ис 15пользования устройства для парогенерации при подземной газификации угля;на фиг,2 - устройство для парогенерации, разрезСистема для подземной парогенера 20ции и устройство для осуществленияпоследней содержат лифтовые трубы 1с перфорацией на забойном конце, установленные в центре скважины и покры.тые тепловой изоляцией 2, центраторы 3, парообразователь 4 камеры смешения, корпус 5 камеры смешения,скважину 6 для вывода продуктов газификации и парогенерации, диафрагму7, уплотнение 8 между камерой смешения и обсадной трубой, патрубок 9обсадной колонны, прямоточный теплообменник 10, сепаратор 11, насос 12,термопару 13, лубрикатор 14, задвижки15 и 16, скважины 17 для подачи воздуха для управления процессом газиФикации и парогенерации, калиброванные отверстия 18, направляющее седло19 для размещения термопары,поддержания горения, а в эксплуатационную скважину б вместо воздуха подают воду в количестве, достаточномдля поддержания температуры на уровне, например, 200 С. Вода подаетсяв парообразователь 4. За счет поступления горячих продуктов горения через отверстия 18 в камеру смешенияобразуется парогазовая смесь, которая утилизируется в теплообменнике10, 1 з.п. Ф-лы, 2 ил,2Парогенерацию с помощью предложенного устройства осуществляют следующим образомДо 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,В период розжига призабойной зоны опускают в центральныелифтовые трубы 1 на термостойком кабеле термопару 13 в термостойком кожухе через лубрикатор14 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 другот друга термопары на расстоянии 1020 м между собой для контроля температур в восходящем потоке парогазовой смеси, Под конец розжига вклю 133556чают нагнетание воздуха в удаленныенагнетательные скважины 17 для поддержания горения в призабойной зонеэксплуатационной скважины 6, прекра 5щают нагнетание воздуха для розжигав эксплуатационную скважину 6 и вместо воздуха подают в затрубное пространство эксплуатационной скважиныводу в количестве, достаточном для 10удержания температуры в подъемномлифте на уровне, например, 200 С сиспользованием термопар Вода подается в парообразователь 4 через устьескважины по кольцевому межтрубномупространству через патрубок 9,укрепленный к обсадной трубе. Поскольку расход этой воды относительноневелик (порядка 0,2 кг на 1 м горячих продуктов сгорания), то нисходящий поток воды не заполняет всегообъема межтрубного пространства,стекая вниз преимущественно по холодным стенкам обсадной колонны,скважины, не допуская к их нагреванию, Благодаря уплотнению 8 парообразователя4 в обсадных трубах стекаемая воданакапливается на диафрагме 7 в видекольцевого столба воды, дозирующегосвоим статистическим давлением пода Очу воды в камеру смешения через калиброванные отверстия 18,Одновременно в камеру смешенияпоступают через отверстия, предусмотренные внизу корпуса парообразователя 4, горячие продукты горения, в ре -зультате чего образуется поток подземного парогаза. Далее парогазоваясмесь поступает в теплообменник 10,в котором утилизируется тепло парога Озавой смеси, и за счет ее охлажденияи конденсации паров получается чистыйводяной пар, который пригоден дляиспользования, например, в турбогенераторах, Охлаждаемые продукты парогаза, 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 подземномпарообразователе без необходимостихимической обработки воды, а отработанные продукты подземного горенияпоступают на контроль качества сго 55рания и после исключения из них состава полезных и вредных примесейсбрасываются в атмосферу, Для предотвращения проникновения горячих про 14дуктов в межтрубное пространствоскважины между обсадными трубами ипреобразователем 4 предусмотреноуплотнение 8, которое работает внормальных условиях.Таким образом, парообразователь4 выполняет три функции: производствопара, перекрытие с применением уплотнения межтрубного пространства и фиксацию положения забойной термапары13.Температурный режим комплекса подземной парогенерации регулируется попоказаниям забойного термопара втермостойком кожухе за счет изменений коэффициента избытка воздуха,подаваемого в удаленные нагнетательные скважины 17, Температура парогазовой смеси в подземном центральномтеплоизолированном лифте регулируетося и удерживается на уровне до 350 Сподачей воды в затрубное пространствоэксплуатационной скважины,В процессе эксплуатации подземного парогенератора осуществляетсяпостоянный контроль и корректировкаего режимных параметров работы по показаниям забойного и дополнительныхтермометров по расходам воды и тепловой 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 изобретения1,устройство для подземной парогенерации при добыче горючих ископаемых, включающее обсадную колонну и центральную перфорированную на забой - ном конце парогазоотводящую колонну, размещенные в скважине, и камеру смешения, установленную на забое скважины, о 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 частиТираж 4 осударственн делам изобре Москва, ЖПодписно За ого комитета СССтений и открытийРаушская наб 4/ Проектная,Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужго 51335561камеры смешения, центральная колонна ной внутри перфорированной колонныснабжена теплоизоляционной оболочкой, на ее забойном конце.размещенной с наружной стороны колон,Устройство по п.1, о т л и ч а ю -ны выше интервала перфорации, камера щ е е с я тем, что центральная5смешения снабжена установленной попе- колонна снабжена направляющим седломрек нее диафрагмой с калиброванными для размещения термопары, установленотверстиями и термопарой, расположен- ным внутри нее на ее забойном конце,