СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ РАЗРАБОТКИ КАУСТОБИОЛИТОВОЙ И УГОЛЬНОЙ ЗАЛЕЖЕЙ Российский патент 2005 года по МПК E21B43/295 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам совместной разработки двух залежей путем последовательного использования промежуточных продуктов в одном технологическом цикле, и может быть использовано для эксплуатации месторождений с нетрадиционными источниками газа, например метана.

Из литературных источников известно, что в последнее время в связи с обострением энергетических и экологических проблем все большее значение приобретает эксплуатация месторождений с нетрадиционными источниками газа, а именно газов подземной гидросферы, газов угленосных толщ, газов многолетнемерзлых пород, газов плотных формаций и фундамента, а также получение синтез-газа в результате газификации каустобиолитов.

Одним из наиболее энергоемких и легко транспортирующихся источников топлива и сырья является метан, составляющий основной объем углеводородных газов угольных пластов. Для добычи метана из угольных пластов требуется специальная технология, включающая кроме всего интенсификацию извлечения, искусственное повышение газоотдачи угольных пластов.

Кроме того, все большее значение приобретают проекты по разработке каустобиолитовых залежей, с использованием экологически чистых, безотходных и малозатратных на транспорт газа технологий.

Известен способ внутрипластовой добычи газа из угольных пластов, заключающийся в создании определенных условий для вскрытия имеющихся в угольном пласте системы трещин, при этом для создания давления в пласт закачивают воду, а также углекислый газ (см. патент №2206718, Россия, 7 МПК Е 21 В 43/00, 43/26, заявл. 27.08.1999, опубл. 20.06.2003, бюл. №17).

Недостатками описанного способа являются высокая трудоемкость и недостаточная эффективность извлечения газа из угольного пласта.

Известен способ вскрытия угольного пласта для добычи метана, включающий бурение наряду с вертикальными горизонтальных скважин с определенным пространственным расположением (см. патент №2211308, Россия, 7 МПК Е 21 В 43/00, заявл. 28.12.2000, опубл. 27.08.2003 бюл. №24).

Недостатком описанного способа является то, что несмотря на повышение величины площади, охватываемой бурением, эффективность извлечения метана недостаточна вследствие малой проницаемости метана сквозь угольной пласт.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения электроэнергии при бесшахтной углегазификации и/или подземном углесжигании, представляющий собой способ разработки месторождений угля путем совместного метанодренажа и газификации угля в массиве, который обеспечивает повышение эффективности получения электро- и/или тепловой энергии за счет совместного использования теплосодержания метана и генераторного газа. Достигается также увеличение коэффициента использования тепловой энергии угля. Осуществляют формирование панелей-блоков угля, при этом одновременно с газификацией и/или сжиганием угля на одних панелях на других близлежащих панелях осуществляют дегазацию с отсосом метана. Полученный при этом метан смешивают с генераторным газом перед подачей на газовую турбину с электрогенератором. Панели угольного массива последовательно подвергают сначала дегазации, а затем газификации (см. патент №2100588, Россия, 6 МПК Е 21 В 43/295, заявл. 31.10.95, опубл. 27.12.97 Бюл. №36).

Недостатком предлагаемого способа является то, что направление движения газа горения угля с панелей - блоков, выбранных для газификации, не может быть обеспечено именно в сторону панелей, из которых будет производиться отсос метана. Кроме того, угарный газ является недостаточно эффективным вытесняющим агентом для метана по сравнению с углекислым газом.

Предлагаемый по прототипу способ несмотря на попытку совместного использования метанодренажа и газификации угля в массиве тем не менее недостаточно эффективен с экономической точки зрения, не использует к комплексе новые технологические процессы и новые вытесняющие метан агенты.

Предлагаемое изобретение направлено на устранение названных недостатков.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности с одновременным снижением затрат процесса извлечения метана из угольной залежи.

Технический результат изобретения - создание нового технологического процесса комплексной разработки каустобиолитовой и угольной залежи непосредственно на месте их залегания как непрерывного последовательного цикла, безопасного экологически и предполагающего безотходное использование всех промежуточных продуктов, начиная от газов подземной газификации с высокой теплотворной способностью и получением конечного продукта - метана.

Для достижения поставленной цели в известном способе разработки каустобиолитовой и угольной залежи, включающем подземную газификацию каустобиолитовой залежи, переработку теплоносителя на теплоэлектростанции, извлечение метана из угольной залежи, осуществляют последовательный, объединенный в одно целое непрерывный процесс отвода и использования газового потока после подземной газификации каустобиолитовой залежи в качестве теплоносителя на теплоэлектростанции и закачку продукта окисления газа подземной газификации - углекислого газа в угольную залежь. Закачку углекислого газа производят горизонтальной скважиной в нижнюю часть угольной залежи, а отвод метана осуществляют через горизонтальную скважину, пробуренную в верхнюю часть угольной залежи.

Сущность способа заключается в органическом и техническом объединении технологии подземной газификации каустобиолитов в массиве с отводом газового потока с высокой теплотворной способностью на теплоэлектростанцию, технологии использования газа подземной газификации в качестве теплоносителя в паровой турбине с последующей выработкой электроэнергии, технологии использования продуктов окисления газов подземной газификации углекислого газа после теплоэлектростанции в качестве интенсификатора добычи метана из угольной залежи. При этом предложен эффективный способ извлечения метана с использованием горизонтально пробуренных скважин.

Все три процесса совмещены во времени и протекают непрерывно.

Данное изобретение основано на доказательстве того, что если несколько отличительных признаков влияют на возможность достижения технического результата лишь в совокупности, то необходимо обнаружение этой совокупности отличительных признаков и сведений о ее влиянии на технический результат.

Объединение в единый технологический процесс трех известных технических решений дает положительный эффект, превосходящий известные ранее, и обеспечивает наличие нового эффективного и экологически безопасного производства.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематически представлена схема последовательности технологического цикла по извлечению метана из угольной залежи с использованием продуктов подземной газификации каустобиолитовой залежи.

Способ осуществляют следующим образом. Подземную газификацию залежи ведут по традиционной технологии 1, для этого в скважину 2 нагнетают воздушно-кислородное дутье, осуществляют процесс газифицирования и образовавшийся газовый поток с высокой теплотворной способностью отводят через скважину 3 на теплоэлектростанцию 4 по газопроводу. На теплоэлектростанции газовый поток подают в газовую турбину, которая совместно с паровой турбиной приводит в действие электрогенератор. Электроэнергия от генератора по линии электропередачи подается потребителям, а продукт окисления - углекислый газ направляют на следующую ступень 5 - в качестве интенсификатора для извлечения метана из угольной залежи, преимущество которого состоит в том, что поступление углекислого газа снижает связывание добываемого метана с углем, благодаря чему используемый для создания давления газообразный углекислый газ одновременно способствует увеличению добычи метана.

Закачку углекислого газа производят горизонтальной скважиной 6 в нижнюю часть угольной залежи, а отвод метана осуществляют через горизонтальную скважину 7, пробуренную в верхнюю часть угольной залежи.

Образование внутри угольного пласта предлагаемой системы скважин приводит к формированию свободных поверхностей, обусловленных горизонтальным расположением, в результате начинается интенсивная десорбция метана углекислым газом, который через микро- и макротрещины поступает в горизонтальные стволы, а затем через вертикально восходящий ствол извлекается на поверхность в приемные устройства.

По предлагаемой технологии:

- снижаются затраты в целом на разработку, в том числе снижается стоимость единицы электроэнергии и значительно исключаются транспортные расходы;

- предлагаемая технология является экологически чистой, уменьшается загрязнение окружающей среды углекислым газом;

- используется прогрессивная технология горизонтального бурения;

- используется перспективный интенсификатор добычи угольного метана - углекислый газ;

- возможность получения теплоносителя высоких параметров, пригодных для выработки электроэнергии непосредственно после подъема его на поверхность;

- обеспечивается высокий социальный эффект за счет отсутствия людей, работающих под землей, и как следствие исключение вредного и тяжелого труда, а также исключение труда при перевозках топлива;

- предлагаемое изобретение дает новый эффективный способ решения комплексной разработки каустобиолитовой и угольной залежей.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам совместной разработки двух залежей путем последовательного использования промежуточных продуктов в одном технологическом цикле, и может быть использовано для эксплуатации месторождений с нетрадиционными источниками газа, например метана. Обеспечивает повышение эффективности способа за счет снижения затрат на извлечение метана из угольной залежи. Сущность изобретения: способ включает газификацию каустобиолитовой залежи, переработку теплоносителя на теплоэлектростанции, извлечение метана из угольной залежи. Согласно изобретению осуществляют последовательный, объединенный в одно целое непрерывный процесс отвода и использования газового потока после подземной газификации каустобиолитовой залежи в качестве теплоносителя на теплоэлектростанции. Продукт окисления газа подземной газификации - углекислый газ закачивают в угольную залежь. Закачку углекислого газа производят горизонтальной скважиной в нижнюю часть угольной залежи. Отвод метана осуществляют через горизонтальную скважину, пробуренную в верхнюю часть угольной залежи. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ комплексной разработки каустобиолитовой и угольной залежей, включающий подземную газификацию каустобиолитовой залежи, переработку теплоносителя на теплоэлектростанции, извлечение метана из угольной залежи, отличающийся тем, что осуществляют последовательный, объединенный в одно целое непрерывный процесс отвода и использования газового потока после подземной газификации каустобиолитовой залежи в качестве теплоносителя на теплоэлектростанции и закачку продукта окисления газа подземной газификации - углекислого газа - в угольную залежь.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что закачку углекислого газа производят горизонтальной скважиной в нижнюю часть угольной залежи, а отвод метана осуществляют через горизонтальную скважину, пробуренную в верхнюю часть угольной залежи.