Устройство для подземной парогенерации при добыче горючих ископаемых Советский патент 1987 года по МПК C10J5/00 

2 и перфорированную на забойном конце и обсадную К, Между носледней и корпусом 5 смешения установлен герметизирующий уплотнитель 8. Поперек камеры смешения размещена диафрагма 7 с калибровочными отверстиями 18. На перфорированном конце К 1 расположено седло 19 для размещения термопары 13, предназначенной для розжига при- забойной зоны. Под конец розжига по скважинам 17 нагнетают воздух для

1

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности к утилизации энергетического потенциала прежде всего некондиционных запасов горючих ископаемых (нефти, 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. представлена схема использования устройства для парогене- рации при подземной газификации угля на фиг.2 - устройство для парогенера ции, разрез.

Система для подземной парогенера- ции и устройство для осуществления последней содержат лифтовые трубы 1 с перфорацией на забойном конце, установленные в центре скважины и покртые тепловой изоляцией 2, центраторы 3, парообразователь 4 камеры сме- .шения, корпус 5 камеры смещения, скважину 6 для вывода продуктов газификации и парогенерации, диафрагму 7, уплотнение 8 между камерой смешения и обсадной трубой, патрубок 9 обсадной колонны, прямоточный теплообменник 10, сепаратор 11, насос 12, термопару 13, лубрикатор J4, задвижк 15 и 16, скважины 17 для подачи воздуха для управления процессом газификации и парогенерации, калиброванные отверстия 18, направляющее седло 19 для размещения термопары.

поддержания горения, а в эксплуатационную скважину 6 вместо воздуха подают воду в количестве, достаточном для поддержания температуры на уровне, например, . Вода подается в парообразователь 4. За счет поступления горячих продуктов горения через отверстия 18 в камеру смешения образуется парогазовая смесь, которая утилизируется в теплообменнике 10, 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

0

5

Парогенерацию с помощью предложенного устройства осуществляют следующим образом.

До глубины залегания горючего ис- копаемого проводят не менее двух гкважин, обсаженных герметическими колоннами с открытыми забоями в интервале продуктивного горизонта. Соединяют забои этих скважин системой трещин гидроразрыва, добиваясь заданной проводимости пласта и приемистости скважин, Б одну из этих скважин, например 6, опускают лифтовые трубы 1, покрытые тепловой изоляцией 2 и снабженные центраторами 3, оснащенные у башмака парообразователем 4. Осуществляют монтаж трубной системы.

После установки и опробования всего подземного и наземного оборудования управляемого парогенератора воспламеняют призабойную зону пласта любым известным способом и приступа- 2g ют к ее розжигу потоком воздуха,

нагнетаемого через центральный лифт,

В период розжига призабойной зоны опускают в центральные лифтовые трубы 1 на термостойком кабеле термопару 13 в термостойком кожухе через лубрикатор 14 и задвижки 15 и 16 до посадки кожуха термопары 13 в седло 19 парообразователя. В том же термостойком многожильном кабеле встроены еще две- три дополнительные независимые друг 35 от друга термопары на расстоянии JO- 20 м между собой для контроля температур в восходящем потоке парогазовой смеси. Под конец розжига вклю0

30

чают нагнетание воздуха в удаленные нагнетательные скважины 11 для поддежания горения в призабойной зоне экснлуатационной скважины 6, прекращают нагнетание воздуха для розжига в эксплуатационную скважину 6 и вместо воздуха подают в затрубное пространство эксплуатационной скважины воду в количестве, достаточном для удержания температуры в подъемном лифте на уровне, например, 200 С с использованием термопар. Вода подается в парообразователь 4 через устье Скважины по кольцевому межтрубному пространству через патрубок 9, укрепленный к обсадной трубе. Поскольку расход этой воды относительн невелик (порядка 0,2 кг на 1 м горячих продуктов сгорания), то нисходящий поток воды не заполняет всего объема межтрубного пространства, стекая вниз преимущественно по холодным стенкам обсадной колонны .скважины, не допуская к их нагреванию. Благодаря уплотнению 8 парообразователя 4 в обсадных трубах стекаемая вода накапливается на диафрагме 7 в виде кольцевого столба воды, дозирующего своим статистическим давлением подачу воды в камеру смешения через калиброванные отверстия 18.

Одновременно в камеру смешения поступают через отверстия, предусмотренные внизу корпуса парообразователя 4, горячие продукты горения, в результате чего образуется поток подземного парогаза. Далее парогазовая смесь поступает в теплообменник 10, в котором утилизируется тепло парогазовой смеси, и за счет ее охлаждения и конденсации паров получается чистый водяной пар, который пригоден для использования, например, в турбо.гене- раторах. Охлаждаемые продукты парогаза, негорючий газ и конденсат поступают в сепаратор 11, где они разделяются по фазам, Да.льше конденсат воды опятъ подается насосом 12 в подземный цикл парообразования, что устраняет образование накипи в подземном парообразователе без необходимости химической обработки воды, а отработанные продукты подземного горения поступают на контроль качества сгорания и после исключения из них состава полезных и вредных примесей сбрасываются в атмосфеду. Для предотвращения проникновения горячих про0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

дуктов в межтруоное пространство скважины между обсадными трубами и преобразователем 4 предусмотрено уплотнение 8, которое работает в нормальных условиях.

Таким образом, парообразователь 4 выполняет три функции: производство пара, перекрытие с применением уплотнения межтрубного пространства и фиксацию положения забойной термопары 13.

Температурный режим комплекса подземной парогенерации регулируется по показаниям забойного термопара в термостойком кожухе за счет изменений коэффициента избытка воздуха, подаваемого в удаленные нагнетательные скважины 17. Температура парогазовой смеси в подземном центральном теплоизолированном лифте регулируется и удерживается на уровне до 350 С подачей воды в затрубное пространство эксплуатационной скважины.

В процессе эксплуатации подземного парогенератора осуществляется постоянный контроль и корректировка его режимных параметров работы по показаниям забойного и дополнительных термометров 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 до временной остановки парогенерации путем резкого увеличения расхода охлаждающей воды до ее проникновения в открытый забой скважины .

Формула изобретения

1.Устройство для подземной парогенерации при добыче горючих ископаемых, включающее обсадную колонну и центральную перфорированную на забойном конце парогазоотводящую колонну, размещенные в скважине, и камеру смешения, установленную на забое скважины, о тлич ающе-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 части

камеры смешения, центральная колонна снабжена теплоизоляционной оболочкой, размещенной с наружной стороны колонны выше интервала перфорации, камера смешения снабжена установленной поперек нее диафрагмой с калиброванными отверстиями и термопарой, расположенПарогаз

Продукгпо сгорания Фиг. 2

Редактор Н.Гунько

Составитель Н.Руденко

Техред В.Кадар Корректор М.Шароши

Заказ 4018722Тираж 462Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

ной внутри перфорированной колонны на ее забойном конце.

2,Устройство по п.J, отличающее с я тем, что центральная колонна снабжена направляющим седлом для размещения термопары, установленным внутри нее на ее забойном конце.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности к утилизации энергетического потенциала некондиционных запасов горючих ископаемых (нефти, битумов, угля, горючих сланцев и пр.) путем производства водяного пара на месте залегания ископаемого топлива. Цель - повышение эффективности управления процессом парогенерации. Устройство включает центральную колонну (К) 1, покрытую теплоизоляционной оболочкой // доздм Гаг коиде czrf сл &оздук 00 со СП сд о