Способ подземной газификации горючих полезных ископаемых

ОПИ АВТОРСКОМ ИДЕТЕЛ ЬСТ 1971,одземктябрь,ФИ КАОПА емной гавано при сланцев,ья к раска ся пе нной ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Институт горного дела им, А. Аского(56) Патент США йе 3562606, кл. 29Авторское свидетельство СССМ 925093, кл. С 105/00, 1982,Международный симпозиум поной газификации угля. Амстердам1989, с. 64 - 75.(5,4) СПОСОБ ПОДЗЕМНОЙ ГАЗЦИИ ГОРЮ 4 ИХ ПОЛЕЗНЫХ ИМЫХ 57) Изобретение относится к подз зификации углей и м.б, использо разработке пластов угля, нефти и Изобретение относится к подземной газификации углей и может быть использовано при разработке не только пластов угля, но и нефти, сланцев.Известен способ подвода дутья в угольный пластс помощью подвижного дутьепровода, опущенного в наклонно-горизонтальную или наклонно направленную скважину. В этом случае скважина состоит из двух частей: обсаженной и необсаженной, Подвиж- ной дутьепровод перемещается только йа длине необсаженной части скважины в угольном пласту, По мере выгазовывания угольного пласта подвижной дутьепровод периодически извлекается, чем обеспечиваЦель изобретения - повышение надежности и упрощение подачи дутья в пласт. Продуктивный пласт вскрывают скважиной. Последнюю оборудуют обсадной колонной с внутренним ставом (ВС) труб, По ВС в пласт подают кислородсодержащее дутье (Д). Периодически перемещают точку ввода Д частичным извлечением ВС и оплавлением нижней части обсадной колонны. Указанное оплавление осуществляют. изменением направления перемещения огневого забоя навстречу нагнетаемому Д. Для этого снижают расход Д до 50 - 300 м/ч при поддержании концентрации кислорода в нем 40-95/О. Этот режим подачи выдерживают в течение времени /Ч 0 где- длина частичного извлечения ВС, м; Чоз-скорость перемещения огненного забоя навстречу нагнетаемому Д Ч оз = 0 2 - 1 м/ч. 2 ил,ренос точки подвода дутугольной поверхности,достатком данного способа является ность "защемления" подвижного овода вследствие проявления горвленир в необсаженной части сквавозмож дутьепр ного да жины,Изв при кот ется на подвод путем и ной ко пробок сторон дой уст естен также способ подвода дутья. ором дутьевая скважина обсаживавсю длину, а перемещение точки а дутья в угольный пласт осуществляют оследовательной установки в обсадлонне скважины герметизирующих и прострела указанной колонны со ы устья скважины относительно кажановленной пробки,Недостатком известного способа является сложность его практического осуществления, заключающаяся в периодическом чередовании операций установки пробки, прострела колонны и нагнетании дутья во вскрытый угольный пласт.Наиболее близким к предлагаемому является способ подвода дутья в угольный пласт, при котором внутренний став труб заканчивается метанокислородной горелкой и извлекается по мере, необходимости прожига обсадной скважины с целью перемещения огневого забоя.Недостатком этого способа является сложность его практического осуществления и ненадежность фиксации ргневого забоя по длине скважины, так как, с одной стороны, работоспособность горелки на большой глубине (длина внутреннего става труб достигает 1000 м и более) весьма проблематична, а, с другой стороны, при подаче кислородного дутья в скважину возможно неконтролируемое перемещение огневого забоя (очага горения) и оплавление обсадной колонны в угольном пласту в направлении, противоположном движению дутья.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу подземной газификации горючих полезных ископаемых, включающему вскрытие продуктивного пласта скважиной, ее оборудование обсадной колонной и внутренним ставом труб и подачу кислород- содержащего дутья в пласт по внутреннему ставу с периодическим перемещением точки ввода дутья в пласт частичным извлечением внутреннего става и оплавлением обсадной колонны, оплавление колонны осуществляют изменением направления перемещения огневого забоя навстречу нагнетаемому дутью посредэством снижения расхода дутья до 50 - 300 м /ч и использования при этом дутья с концентрацией кислорода 40 - 95 ос выдержкой указанного режима подачи дутья в течение времени, определяемого иэ зависимостигде т - время выдержки подачи дутья в режиме оплавления обсадной колонны, ч;- длина частичного извлечения внутреннего става, м;Чоз - скорость перемещения огневого забоя навстречу нагнетаемому дутью, Чоз=0,2 - 1,0 м/ч.Цель изобретения - повышение надежности и упрощение подачи дутья в пласт,Предлагаемый способ отличается от известного тем, что дутье в скважину подают только через внутренний став труб и 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 при этом в две последовательные стадии, в первой из которых - в количестве 50 - 300 м /ч в течение времени, равном /Чоз ч ( - здлина извлеченного внутреннего става труб, Чоз=0,2-1,0 - скорость перемещения очага горения по длине обсадной колонны, м/ч),Дутье через внутренний став труб, заканчивающийся специальным насадком, направляют потоком в плоскости угольного пласта.На фиг. 1 изображено устройство для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 - оптимальность параметров первой стадии способа.Скважина для подвода дутья в угольный пласт содержит обсадную колонну 1, внутри которой установлен подвижной став 2 труб, заканчивающийся направляющим насадком 3,Предлагаемый способ подвода дутья в угольный пласт осуществляют следующим образом.Дутье подается во внутренний став 2 труб. В первой стадии (иэображена на фиг.1 сплошной линией) нагнетается умеренное количество дутья (02 или 02+Й 2). Дутье движется внутри скважины вдоль обсадной колонны 1 вниз в выгазованное пространство 4 подземного газогенератора, Очаг горения огневого забоя перемещается навстречу этому дутью, постепенно оплавляя обсадную колонну и образуя расширенный (вместо первоначально бурового) канал 5, Тем самым образуется новая реакционная поверхность в угольном пласту. Как только оплавится оставшаяся часть обсадной колонны 6, огневой забой строго зафиксируется в сечении направляющего насадка 3, переходя к второй стадии - собственно газификации угля. Во второй стадии дутье, предпочтительно кислород или воздух, обогащенный кислородом, в смеси с перегретым водяным паром, нагнетается в скважину в больших количествах и осуществляет интенСивное выгазовывание угольного пласта. После выгазовывания угольного пласта по обе стороны от скважины примерно до состояния, представленного на фиг. 1 пунктирным положением внутреннего става 2 труб, последний извлекают на требуемую длину и вновь повторяют первую стадию способа. Осуществляют оплавление части обсадной колонны и перемещение очага горения вверх по ней, образуя новую реакционную поверхность по длине бурового канала скважины, и т,д.Экспериментально установлено, что расход нагнетаемого дутья в первой стадии должен составлять 50 - 300 м /ч (чистого кис- з1716110 25 перед ним до температуры воспламенения, С увеличением расхода кислорода до 300 м /ч скорость перемещения очага горения возрастает,.Однако при расходе кислорода 310 и 320 м/ч очаг горения перестает пере мещаться; что обусловлено превышением уноса тепла из очага горения (по направлению дутья) над теплом, необходимым для оплавления колонны и прогрева лежащегО угля. Таким образом, перемещение очага 35 горения и оплавление колонны наблюдает-.ся в интервале расхода кислорода 50-300 м /ч.На воздушном дутье не удается оплав-,. лять колонну и перемещать очаг горения 40 проработанного реакционного канала. С 50 55 лорода). При этом время протекания первой стадии (т) определяется длиной , на которую требуется переместить очаг горения на-. встречу нагнетаемому дутью, и скорость перемещения очага горения (Чоз), сопровождающегося оплавлением обсадной колонны скважины.Результаты экспериментов на модели представлены нафиг. 2. В качестве дутья используюттехнический кислород(9 02),На расходе кислорода 20 и 40 м /ч металлическая колонна не оплавлялась и очаг горения по углю не перемещался навстречу дутью, Это объясняется тем, что на таком расходе дутья тепловой баланс в зоне очага горения таков, что выделяющегося тепла недостаточно для прогрева угля перед очагом горения до температуры воспламенения угля. Очаг горения не перемещается,колонна не оплавляется. На расходе кисло рода 50 м /ч очаг горения начинаетперемещаться (И/,=0,2 м/ч), так как,.выделяющегося . тепла в его зоне недостаточно не только для оплавления колонны, но и для прогрева угля навстречу, дутью. С повышением концентрации кислорода в дутье до 40 О начинается.противоточное перемещение очага горенияи оплавление колонны. Изменяя концентрацию кислородав дутье от 40 до 95 О/ а также его расход, возможно осуществление оплавления колонны (при противоточном перемещении очага горения) и регулирование диаметра увеличением концентрации кислорода вдутье и снижением егд расхода отмеченосокращение диаметра проработанного ре-,акционного канала,Во второй стадии способа дутье подаютна газификацию направленным (в плоско 5 10 15 20 сти пласта) потоком, благодаря чему достигается интенсивный массо- и теплообмен между ним и реакционной поверхностью угольного пласта, Для такого метода подземной газификации характерна строгая фиксация огневого забоя, высокие КПД и теплота сгорания получаемого газа, а также. высокая полнота выгазовывания угольного пласта,Использование предлагаемого способа подвода дутья в угольный пласт по сравнению с известными обеспечивает следующие преимущества:использование для подвода дутья в обеих стадиях внутреннего подвижного става труб обеспечивает его надежность;вследствие строгой фиксации очага горения (огневого забоя) обеспечиваются высокие показатели процесса подземной газификации угля;по сравнению с известными предлагаемый способ существенно проще в практической реализации,Формула изобретения Способ подземной газификации горючих полезных ископаемых, включающий вскрытие продуктивного пласта скважиной, ее оборудование обсадной колонной и внутренним ставом труб и подачу кислородсодержащего дутья в пласт по внутреннему ставу с периодическим перемещением точки ввода дутья в пласт частичным извлечением внутреннего става и оплавлением обсадной колонны, о т л и. ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и упрощения подачи дутья в пласт, оплавление колонны осуществляют изменением направления перемещения огневого забоя навстречу нагнетаемому дутью посредством снижения расхода дутья да 50 - 300 м/ч и использования при этом дутья с концентрацией кислорода 40 - 95 с выдержкой указанного режима подачи дутья в течение времени, определяемого из зависимости7;,где т - время выдержки подачи дутья в режиме оплавления обсадной колонны, ч;1 - длина частичного извлечения внутреннего става, м;Чоз - скорость перемещения огненного забоя навстречу нагнетательному дутью, Чоз - 0,2 - 1,0 м/ч.Составитель ехред М.Моргентал Тираж ПодписноеПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5