Способ защиты атмосферы от попадания в нее углекислого газа

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 19) (11) 1)5 Е 21 Р 7/О 1.:):",".;Ь)дщ.)"ПИСАНПАТЕНТУ О Н Г ь, ;ф )" 1 еевич 3 СО уры на 3-4 С, е последствия. глобальная кая в 2030-2080 атмосферы от ийся в высажиОндсдждений.состоят помитости больших ктивности. Так деревьев споот семи электническои сути заявленномущиты атмосфеОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР)(71) Московский геологоразведочный институт им, Серго Орджоникидзе(73) Московский геологоразведочный институт им. С. Орджоникидзе(56) ВИНИТИ, обзорная информация, М 7, 1989, с, 80.БИНТИ ТАСС, 1988, М 45 - 46, с. 49. (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ АТМОСФЕРЫ ОТ ПОПАДАНИЯ В НЕЕ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА (57) Улавливают продукты сгорания ископаемого топлива, Выделяют из нихуглекислый Изобретение относится к экологии, в частности к охране окружающей среды, и может быть использовано для предотвращения и уменьшения попадания в атмосферу углекислого газа и снижения "парникового эффекта" в атмосфере.В результате выбросов углекислого газа тепловыми электростанциями, автотранспортом, промышленностью и бытовыми устройствами искажается естественный состав атмосферы, происходит повышение концентрации углекислого газа, что приводит к быстрому и неравномерному потеплению Земли ("парниковый эффект"), а, следовательно, и к изменению географии и биологического мира Земли, По прогнозам советских и иностранных ученых увеличение концентрации углекислого газа ватмосфере до 0,06% (вдвое по сравнению с существующей) приведет, вследствие так называемого "парникового эффекта", к погаз и транспортируют его к скважинам. Закачивают углекислый газ в глубокие водоносные горизонты с застойным режимом водообмена под давлением, превышающим пластовое давление. При этом скважины для закачки газа проходят в районе источников выделения углекислого газа. Газ закачивают в водоносные горизонты, представленные силикатными породами и растворами с щелочной и (или) нейтральной реакцией среды, или карбонатными породами и растворами с щелочной реакцией среды или силикатными породами с включениями соединений металлов и растворами с кислой или нейтральной реакцией среды. 3 3. и, ф-лы. 1 ил. вышению среднеи температ что вызовет катастрофически По прогнозам тех же ученых тастрофа может разразитьс годах. Поэтому задача лого газа означает з глобальной катастр ции,Известен способ защиты углекислого газа, заключающ вании больших площадей ле Недостатки этого способ мо высокой стоимости и заня площадей земли в малой эфф в указанном проекте 52 млн собны устранить выброс СО 2 ростан ций,Наиболее близким по те и достигаемому результату способу является способ заатмосферы от углекисадачу предотвращения офы нашей цивилиза 178903310 15 20 25 30 35 40 50 55 ры от углекислого газа, реализуемый в разработанном Аргонской национальной лабораторией США проекте экологически чистой теплоэлектростанции, По этому проекту ископаемое топливо сжигают в топках станции, куда подают воздух, обогащенный кислородом. Образующиеся топочные газы, содержащие до 95 двуокиси углерода,улавливают поглолителем, выделяют из них углекислый газ, транспортируют его по магистралям природного газа до ближайшего месторождения нефти и закачивают в нефтяные скважины, Смешиваясь с остатками нефти, углекислый газ облегчает ее последующую добычу.Однако при этом на транспортировку углекислого газа необходимы значительные средства, так как ближайшие месторождения нефти находятся на расстоянии в сотни километров, Кроме этого, ввиду того, что конкретное месторождение имеет достаточно локальный характер, объемы закачиваемых газов будут ограничены. И, наконец, главный недостаток состоит в том, что при извлечении нефти углекислый газ вновь выделяется из нее и в значительной части возвращается в атмосферу, То есть происходит возврат к исходной позиции с точки зрения загрязнения атмосферы и увеличения "парникового эффекта".Целью изобретения является устранение указанных недостатков, а именно уменьшение степени загрязнения атмосферы (и как следствие "парникового эффекта") и повышение эффективности способа путем предотвращения повторного попадания углекислого газа в атмосферу и снижения затрат на транспортировку газа к месту размещения. Поставленная цель достигается тем, что в способе защиты атмосферы от попадания в нее углекислого газа, включающемулавливание продуктов сгорания ископаемого топлива, выделение из них углекислого газа, трайспортировку его и закачку в скважины, закачку углекислого газа осуществляют в глубокие водоносные горизонты с застойным режимом водообмена под давлением, превышающем пластовое через скважины, которые проходят в районе источников выделения углекислого газа.Кроме того, тем, что закачку углекислогогаза осуществляют в глубокие водон ос н ые горизонты, п редставленн ые силикатнйми горйыми породами и растворами, имеющими щелочную и (или) нейтральную реакцию среды, Кроме того тем, что закачку углекислого газа осуществляют в глубокие водоносные горизонты, представленные карбонатными горными породами и растворами, имеющими щелочную реакцию среды,Кроме того, тем, что закачку углекислого газа осуществляют в глубокие водоносные горизонты, представленные силикатными горными породами с включениями соединений металлов и растворами, имеющими кислую или нейтральную реакцию среды,Проведенный заявителем поиск по научно-техническим и патентным источникам информации и выбранный из перечня аналогов прототип позволили выявить в заявленном способе отличительные признаки. Следовательно, заявленное техническое решение удовлетворяет критерию изобретения "новизна". А проведенный заявителем дополнительный поиск известных технических решений с целью обнаружения в них признаков, сходных с признаками отличительной части формулы и сравнения свойств заявляемого технического решения и известных технических решений, обусловленных наличием в последних отличительных признаков, показал, что, во-первых, не все признаки отличительной части формулы найдены в известных технических решениях. Вовторых, сопоставительный анализ свойств, обусловленных наличием некоторых отличительных признаков в известных технических решениях. показал, что в заявленном решении появляются свойства, не совпадающие со свойствами, проявляемыми указанными признаками в известных технических решениях, чем обуславливается достижение заявленного положительного эффекта, следовательно, заявленное техническое решение удовлетворяет критерию изобретения "существенные отличия".Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема осуществления предлагаемого способа.Способ осуществляют следующим образом.В процессе изыскательных работ во время строительства и подготовки к эксплуатации источника 1 углекислого газа (например, теплоэлектростанции) выбирают глубокий водоносный горизонт 2 с замедленным (застойным) гидродинамическим режимом, где водообмен совершается не чаще, чем.1 цикл в 300 лет (так называемая зона замедленного или весьма замедленного водообмена с земной поверхностью). При этом водоносные горизонты не должны содержать питьевой воды,В непосредственной близости к источнику углекислого газа проходят скважину 3. вскрывающую выбранный глубокий водоносный горизонт 2, обсаживают ее обсадными трубами 4 и устанавливают в ней5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 компрессорные трубы 5 на глубину подачи углекислого газа, В интервале глубокого водоносного горизонта в обсадных трубах выполняют перфорацию 6.В зависимости от мощности источника 1 углекислого газа может быть пройдено еще несколько закачных скважин 7 до выбранного глубокого водоносного горизонта,В районе источника углекислого газа размещают установку 8 для улавливания выбросных газов, поглощения углекислого и других газов из выбросов и регенерации поглотителя с выделением СОг, Эту установку с помощью трубопровода 9 соединяют с компрессорной установкой или газокомпрессорной станцией 10, размещенной у закачных скважин,Выбросы различных предприятий 1 (ТЭС, заводов) поглощают на специальных установках 8. Там же поглотитель регенерируют с выделением из него СОг, который по трубопроводу 9 подают к газокомпрессорной станции 10, а затем под давлением по компрессорным трубам 5 подают по пробуренным скважинам 3 к выбранному глубокому горизонту 2, куда он попадает через перфорацию 6 в колонне обсадных труб 4, и закачивают в пласт.Давление, под которым осуществляют нагнетание СОг в пласт, должно превышать пластовое, иначе газ невозможно будет закачать в водоносный горизонт. Причем может быть использована известная технология закачки газа в водоносные горизонты (например, как это делают в нефте- промысловой практике при закачке газа для поддержания пластового давления), В зависимости от объема закачиваемого газа устанавливают компрессор или газокомпрессорную станцию. Последние широко применяются для закачки газа в пласт на нефтяных месторождениях. Закачиваемый газ растворяется в подземном водном растворе, причем его растворимость прямо пропорциональна давлению. Углекислый газ нагнетают до насыщения раствора в конкретных гидродинамических условиях или до полного вытеснения воды. В последнем случае в пласте образуется емкость, полностью заполненная газом (в виде газовой залежи).Выбранныедля закачки углекислого газа глубокие водоносные горизонты представляют собой гидрогеологические системы, сложенные горными породами, насыщенными минерализованными водными растворами, Из-за высокого содержания солей в растворах они не могут применяться для хозяйственно- питьевого водоснабжения населения, Поэтому закачка в них природного вещества,каким является углекислый газ, экологически допустима,При закачке СОг будут происходить соответствующие физико-химические процессы, Так, при закачке углекислого газа в глубокие водоносные горизонты, представленные силикатными горными породами и растворами, имеющими щелочную и (или) нейтральную среду, процесс будет представлять химическую реакцию образования растворимых карбонатов из силикатов с осаждением кремнезема:ЗКА 1 31308+ 2 СОг+ 2 нго == КА 1 зЯ 1 зОю(ОН)г+ 6310 г + 2 КНСОзПри закачке углекислого в глубокие водоносные горизонты представленные карбонатными горными породами и растворами с щелочной реакцией, процесс будет представлять собой переход карбонатов в растворимые гидрокарбонаты и нейтрализацию раствора:СаСОз+ СОг+ НгО = Са(НСОз)гПри закачке углекислого газа в глубокие водоносные горизонты, представленные силикатными горными породами с включениями соединений металлов и растворами. имеющими кислую или нейтральную реакцию среды, процесс растворения СОг будет сопровождаться образовайием карбонатов металлов и осаждением карбоната кальция:КА 131 з 08; СаО; ВеО + СОг КА 1 з 31 зОо(ОН)г ++ВеНС 1 з+ СаСОз,При этом происходящие процессы геохимически прогнозируются и могут быть физико-химические смоделированы,Поскольку при этих процессах происходят химические реакции, то растворенный вэтих водах углекислый газ не может попадать в атмосферу.Поскольку в таких горизонтах отсутствует питьевая и техническая вода, необходимая для снабжения населения, то также нетопасности, что такие воды могут нанестиущерб при потреблении,Так как глубокие водоносные горизонтывыбирают в районе техногенного образования углекислогогаза, а закачные скважийы;"вскрывающие эти горизонты проходят намаксимально возможном близком от источника газа расстоянии, то затраты на транспортировку газа до этих скважин малы.Э кономический эффект. который можебыть получен от реализации предлагаемоп1789033 Составитель А,ПанкратовТехред М.Моргентал ор С.Юск еда ктор аказ 86ВНИИ Тираж По сударственного комитета по изобретениям 113035, Москва, Ж, Раушская набписноеоткрытиям при ГКНТ4/5 омбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 101 Производствен ательс способа, следует сопоставлять с расходами,затрачиваемыми на устранение "парникового эффекта" или его последствий, Хотяпоследние не поддаются точной оценке,как, например, расходы на создание ядерной энергетики, однако, очевидно, что оничрезвычайно велики,Поэтому экономия, которая может бытьполучена от ликвидации "парникового эффекта", также чрезвычайно велика, 10Формула изобретения1, Способ защиты атмосферы от попадания в нее углекислого газа, включающийулавливание продуктов сгорания ископаемого топлива, выделение из них углекислого 15газа, транспортировку его и закачку в скважины, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюуменьшения степени загрязнения атмосферы и как следствие "парникового эффекта"путем предотвращения повторного попадания углекислого газа в атмосферу, закачкууглекислого газа осуществляют в глубокиеводоносные горизонты с застойным режимом водообмена под давлением, превышающим пластовое через скважины, которые проходят в районе источников выделения углекислого газа.2, Способ по и. 1, отл и ч а ю щи й с я тем, что закачку углекислого газа осуществляют в глубокие водоносные горизонты, представленные силикатными горными породами и растворами, имеющими щелочную и (или) нейтральную реакцию среды.3. Способ поп. 1, отл и ч а ю щи йс я тем, что закачку углекислого газа осуществляют в глубокие водоносные горизонты, представленные карбонатными породами и растворами, имеющими щелочную реакцию среды.4. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что закачку углекислого газа осуществляют в глубокие водоносные горизонты, представленные силикатными горными породами с включениями соединений металлов и растворами, имеющими кислую или нейтральную реакцию среды,