СПОСОБ ПОДЗЕМНОЙ ГАЗИФИКАЦИИ Российский патент 1997 года по МПК E21B43/295 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной переработке угля.

Известен способ газификации угля, заключающийся в подаче газообразного окислителя, дутья (воздуха, паровоздушной смеси и т. п.) по пробуренным до угольного пласта скважинам, фильтрационной сбойке между ними и последующей газификации. На выходе из отводных скважин получают энергетические горючие газы [1]
Однако, вследствие того что разогретый около 1000^oC газ у реакционной поверхности угольного пласта концентрируется у верхних пачек, реакционная поверхность (забой) имеет наклонное положение до 20-30^o к почве [2] в результате чего происходит предпочтительное выгорание верхних пачек угля.

Наиболее близким к изобретению по последовательности операций является способ [3] включающий тампонирование вышележащих пород в ходе газификации. Способ предотвращает проникновение воды и утечки дутья в очагах газификации. Основным недостатком является то, что способ, также как и аналог, реализуется при наклонной ориентации реакционной поверхности, что обусловило опережающее выгорание верхних пачек угля, а также то, что пачки зачастую используются (газифицируются) неполностью.

Целью изобретения является увеличение полноты использования угольного вещества из мощных угольных пластов за счет равномерной газификации пластов по всей мощности.

Цель достигается тем, что предварительно обрабатывают верхние пачки угольных пластов гелеобразующими веществами, содержащими раствор жидкого стекла или хлористого аммония, или бикарбоната натрия, гелеобразующее вещество нагнетают в объеме V 0,01•m_в.п•S•W, м³, где M_в.п мощность обрабатываемых пачек; S площадь пласта, вскрытая скважинами к газификации, м²; W максимальная гигроскопическая влажность, при этом процесс фильтрационной сбойки, газификации пласта начинают по нижней угольной пачке.

Вторым отличительным признаком является то, что с целью повышения эффективности реализации способа в плотных, слабо нарушенных пачках угля перед закачкой гелеобразующих составов производят гидроразрыв с последующей откачкой воды.

На чертеже представлена принципиальная схема осуществления способа.

Газифицируемый пласт 1 состоит из пачек 2, 3, 4. Дутьевая скважина 5 и отводные скважины 6 вначале бурят до положения соответственно 7 и 8 и нагнетают гелеобразующие составы в микро- и макротрещины пачек 2 и 3. В качестве упомянутых составов используют 5-10%-ный раствор жидкого стекла или бикарбоната натрия. Об объеме закачиваемого раствора сказано ниже. Затем добуривают скважины до проектной глубины 9 и 10, сбивают скважины фильтрационной сбойкой, например, прокачивая воздух под давлением 1,5-2 атм, зажигают и газифицируют сначала П (пачку 4), а затем и вышележащие пачки 2 и 3. В отдельных случаях при необходимости газифицировать пласты, верхние пачки которых сложены плотными, слабонарушенными углями, по ним производят гидроразрыв с последующей (после падения давления воды (гидроразрыва) откачкой воды и последующей закачкой гелеобразующих составов. Гелеобразующие составы закачивают в объеме
V 0,01•m_в.п•S•W, м³,
где m_в.п мощность обрабатываемых пачек; S площадь пласта, вскрытая скважинами и подготовленная к газификации; W максимальная гигроскопическая влажность, характеризующая нарушенность обрабатываемых пачек.

Реализация способа поясняется примером из условий работы Ангренской станции "Подземгаз" ПО "Средазуголь", газифицируемый пласт на участке газогенератора N5 вскрывали тремя дутьевыми скважинами и тремя отводными, которые бурили через 20 м попарно. Пласт мощностью 8 м разделен прослойками аргиллита на 3 пачки. Нижняя 2 м, средняя 4 м и верхняя 2 м. При вскрытии скважины не добуривали до почвы пласта на 2 м и отбирали пробы угля из получаемого штыба.

По пробам угля определили среднюю максимальную гигроскопическую влажность.

Для этого взяли по 10 г угля из каждой скважины и поместили в бюксы. Нагрели их до 140^oC, после чего взвесили. Получили следующее значение

Затем поместили бюксы в эксикатор с 10%-ным раствором соляной кислоты и, взвешивая через 5 ч, через 35 ч получили максимальное водонасыщение со средним значением


Откуда определяли объем закачки гелеобразующих составов в среднюю и верхнюю пачки
V 0,01 • 6м • (20•2•20) • 5,2 240 м³.

При этом через каждую из скважин закачали по 240/6 40 м³ гелеобразующего состава в виде раствора бикарбоната натрия в воде (10%-ный раствор). Затем скважину добурили до проектной глубины (почвы пласта) и через 2 сут после закачки состава выполняли фильтрационную сбойку, розжиг и газификацию пласта. Пробуренные после газификации скважины показали полное извлечение запасов, на участке обработки, потери от неполного выгазовывания составили 3% по сравнению с нормативными 25-30%
По сравнению с прототипом, который является базовым вариантом, предлагаемый способ обеспечивает сокращение потери угольного вещества в недрах, его более полное и эффективное использование.

Литература.

1. А.П. Дмитриев, С.А. Гончаров, Термодинамические процессы в горных породах. М. Недра, 1990 г, с. 226-245.

2. В. Н. Казак. Исследование проявления горного давления при бесшахтной термической переработке каменноугольных пластов, дисс. на соискание уч. степ. канд. техн. наук. М. МГИ, 1966, ВНИИПромгаз, с. 116а.

3. Авторское свидетельство СССР 1764358, кл. E 21 B 43/295, 1989.

Изобретение предназначено для отработки мощных буроугольных пластов способом подземной газификации. Изобретение обеспечивает высокую полноту извлечения угольного вещества за счет обработки верхних пачек гелеобразующими составами и их коагуляции. При этом гелеобразующие составы нагнетают в объеме V = 0,01 m_в.п•S•W, м³, где m_в.п - мощность верхних обрабатываемых пачек; S - площадь пласта, вскрытая скважинами; W - максимальная гигроскопическая влажность, %. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ подземной газификации угольных пластов, включающий вскрытие угольного пласта двумя системами скважин, предварительную обработку вышележащих пластов, создание между скважинами дутьевого канала фильтрационной сбойкой, розжиг пласта, подачу дутья и откачку продуктивного газа, отличающийся тем, что, с целью увеличения полноты использования угольного вещества из мощных угольных пластов за счет равномерной газификации пластов по всей мощности, предварительно обрабатывают верхние пачки угольных пластов гелеобразующими веществами, содержащими раствор жидкого стекла или хлористого аммония или бикарбоната натрия, гелеобразующие вещества нагнетают в объеме
V 0,001 m_в . п • S • W,
где m_в . п мощность обрабатываемых пачек, м;
S площадь пласта, вскрытия скважинами к газификации, м²;
W максимальная гигроскопическая влажность,
при этом процесс фильтрационной сбойки и газификации пласта начинают по нижней угольной пачке. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности газификации в плотных слабо нарушенных пачках угля, перед закладкой гелеобразующих составов производят гидроразрыв с последующей откачкой воды.