Способ подземной переработки угольного пласта Советский патент 1991 года по МПК E21B43/295 

Изобретение относится к горному делу, в частности к переработке угля на местах его залегания, и может быть использован для получения тепловой энергии и электрической энергии.

Цель изобретения - повышение эффективности переработки угольного пласта за счет увеличения извлечения энергии от газификации и получения пара, очищенного от продуктов газификации.

В данном способе вода, фильтруясь по зонам проницаемости, воспринимает тепло, выделяемое при окислении угля, и нагревается. При этом режим горения в очаге - оптимальный.

Наилучший тепловой баланс достигается за счет подачи воды и воздуха в соотношении, полученном исходя из того количества тепла,которое выделяется при окислении углерода

1 кг2.67 кг

С 02 С02 +7100 ккал/кг моль и количества, необходимого для того, чтобы воспринять это тепло

miКисп. Ч

ma 13,(Tn-T0) + rJ где mi, гп2 - масса воды и воздуха соответственно, кг;

q-удельноетепловыделение при сгорании 1 кг углерода, ккал/кг;

Кисп - коэффициент потери тепла в толщу пород, разделяющую угольный пласт и трещины гидроразрыва;

с- удельная теплоемкость воды, ккал/кг;

г - удельная теплота парообразования воды, ккал/кг;

Тп - температура, необходимая потребителю, °С;

То - начальная температура нагнетаемой воды,°С.

Нагретую до необходимой температуры воду извлекают из добычной скважины и направляют на энергетический агрегат или в сеть теплоснабжения.

Образбвание дополнительных зон проницаемости в кровле и почве пласта, разделение очага горения и зон фильтрации воды значительно повышает полноту извлечения энергии угольного пласта, предохраняет полученный пар от загрязнения продуктами горения.

Способ поясняется чертежом.

Схема переработки угля включает скважину 1 для нагнетания воды и отвода продуктов горения, скважину 2 для подачи воздуха и отвода пара (добычная), угольный пласт 3, зоны 4 и 5 проницаемости (грещины гидроразрыва) в кровле и почве пласта; зону

6 для подачи воздуха, очаг 7 горения, теплообменник 8, сеть 9 теплоснабжения и паке- ры 10-13. Способ осуществляют следующим образом.

Бурят две скважины 1 и 2 трехтрубной конструкции в почву угольного пласта 3. Между скважинами 1 и 2 в кровле и почве пласта, а также в самом угольном пласте 3 с

помощью гидравлического разрыва образуют дополнительные зоны 4,5 проницаемости для подачи воды и зону 6 для подачи воздуха. По скважине 2 в угольный пласт 3 подают воздух, угольный пласт разжигают

и образуют очаг 7 горения. Для того чтобы не происходило загрязнения пара продуктами горения, создают три независимых в гидродинамическом отношении контура. Для их создания в скважинах 1 и 2 устанавливают систему пакеров. Пакеры 10 и 11, установленные в скважине 2, служат для предотвращения попадания пара в зону 6, а пакеры 12 и 13, установленные в скважине 1, предотвращают контакт воды с продуктами горения. Образовавшиеся продукты горения отводят через скважину 1 в теплообменник 8. В противоток продуктам горения в скважину 1 нагнетается вода в соотношении

mi Кисп -q

гп2 13,(Тп-То) + прошедшая теплообменник 8 и отобравшая остаточное тепло у продуктов горения. Подогретая вода нагнетается в скважину 1,

фильтруется по зонам 4 и 5 проницаемости в кровле и почве пласта, отбирает тепло, выделяемое при окислении угля, нагревается и образовавшийся пар отводится по внутренней колонне скважины 2 в сеть 9

теплоснабжения или на энергетический, агрегат.

Формула изобретения Способ подземной переработки угольного пласта, включающий бурение на пласт дутьевой и газоотводящей скважин-, сбойку их по угольному пласту, подачу в дутьевую скважину воздушного окислителя, отвод продуктов газификации угля, подачу воды в

проницаемую зону навстречу подаче дутья и отвод пара на поверхность, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности переработки за счет увеличения извлечения энергии от газификации и получения пара, очищенного от продуктов газификации, скважины бурят в подстилающие породы угольного пласта, проницаемые зоны для подачи воды формируют в кровле и вмещающих породах угольного пласта на расстоянии от него, определяемом по формуле

. 52.5 + h L

1D 20

где L - расстояние между скважинами, м;

h - глубина залегания угольного пла- ста.м,

и соединяют их со скважинами, воду подают в проницаемые зоны через дутьевую скважину в весовом соотношении к воздуху, определяемом по формуле

ПМ Кисп. О.

ma 13,(Тп-То)+гГ где m 1 и та - масса воды и воздуха соответственно;

Кисп. - коэффициент потери тепла в толщу пород, разделяющую угольный пласт и проницаемые зоны;

q - удельное тепловыделение при сгорании кг углерода, ккал/кг;

с- удельная теплоемкость воды. ккал7кг;

г-удельная теплота парообразования воды, ккал/кг;

Тп - температура, необходимая потребителю, °С;

То - начальная температура нагнетаемой воды, °С,

пар отводят через газоотводящую скважину раздельно от продуктов газификации.

Изобретение относится к горному делу, в частности к переработке угля на местах его залегания, и м.б. использовано для получения тепловой и электрической энергии. Цель повышение эффективности переработки Продукты xto Ф toptHU rV / pwv угольного пласта (УП) за счет увеличения извлечения энергии от газификации и получения пара очищенного от продуктов гази фикации. В подстилающих породах УП 3 бурят дутьевую 2 и газоотводящ ую скважины (С). Между С 1 и 2 в кровле и почве УП и в самом УПЗ с помощью гидравлического разрыва образуют проницаемые зоны Про кицаемые зоны 4 и 5 для подачи воды фор мируют в кровле и вмещающих породах УП 3 на расстоянии, определяемом по заданном формуле, и соединяют их со С 1 и 2 По С 2 в УП 3 подают воздух, разжигают УП 3 и образуют очаг 7 горения. Образовавшиеся продукты горения отводят через С 1 в теплообменник 8. В противоток продуктам горения в С 1 нагнетается вода в весовом соотношении к воздуху, определяемом по заданной формуле Пар отводят черезгазо- отводящую С 2 раздельно от продуктов газификации 1 ил 3 fe dojdy. О § ю ел