Способ розжига угольного пласта

 

Изобретение относится к подземной газификации угольного пласта, в частности к первой ее стадии - розжигу. Он заключается в подводе окислителя к угольной поверхности, вскрытой в скважине, и воспламенении угля. В качестве окислителя подают в скважину воздух в фиксированном количестве 3-300 м³/ч на 1 м² вскрытой угольной поверхности, что обуславливает самовоспламенение угля. Причем розжигу угольного пласта содействует обогащение окислителя кислородом и его предварительный нагрев. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к подземной газификации угля, в частности к розжигу угольного пласта как первой и необходимой стадии процесса.

Известен способ розжига угольного пласта путем спуска (сбрасывания) на забой скважины в потоке воздуха раскаленных кусков угля и кокса [1] Однако с увеличением глубины скважины розжиг угольного пласта на ее забое затрудняется из-за измельчения подающих раскаленных кусков кокса по длине скважины.

Известны также способы розжига угольного пласта с помощью предварительной закачки в него легко воспламеняющихся веществ (нефтепродукты, алюминиевые соли и др.) [2] Однако эти способы весьма трудоемки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ, заключающийся в спуске в скважину пропановой горелки и воспламенение с ее помощью угольного пласта [3] Однако и этот способ имеет недостаток, заключающийся прежде всего в трудоемкости и сложности его осуществления.

Целью изобретения является упрощение и повышение надежности розжига угольного пласта.

Достигается это тем, что в известном способе розжига угольного пласта, заключающемся в подводе окислителя к угольной поверхности, вскрытой в скважине, и воспламенении угля, в качестве окислителя подают в скважину воздух в количестве 30-300 м³/ч на 1 м² вскрытой угольной поверхности, при этом окислитель обогащают кислородом и предварительно его подогревают.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что розжиг угольного пласта осуществляют на ограниченном количестве воздуха, при этом последний обогащают кислородом и предварительно подогревают. Это дает основания утверждать, что заявляемый способ соответствует критерию изобретения "Новизна". Известны технические решения, в которых к угольной поверхности подводят окислитель и внешний воспламенитель. Однако в заявляемом техническом решении строго фиксируют количество нагнетаемого окислителя и розжиг угольного пласта основан на его самовоспламенении. Это позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "существенные отличия".

Предлагаемый способ розжига угольного пласта осуществляют следующим образом.

Розжиг угольного пласта ведут на глубине 135 м в скважине, имеющий диаметр 200 мм. Вскрытая угольная поверхность в этой скважине составляет πdh= 3,14 ˙ 0,2 ˙ 1 ˙ 0,628 м², где мощность вскрытого угольного пласта (h) равна 1 м.

В специально проведенном эксперименте определен расход нагнетаемого воздуха, при котором самовоспламеняется вскрытая угольная поверхность.

В таблице приведены основные результаты эксперимента. Температура воспламенения Южно-абинского угля Киселевского месторождения в лабораторных условиях равна 460^оС. На расходе нагнетаемого воздуха 10 м³/ч уголь не воспламенялся, о чем свидетельствовало и постоянство давления нагнетания. Несмотря на рост температуры в забое скважины, зафиксированной с помощью специально опущенной термопары, до 255^оС воспламенение угля не достигалась. Вероятно тепловыделение в результате низкотемпературного окисления настолько мало, что его достаточно лишь для компенсации потерь на прогрев угольного пласта.

Лишь при нагнетании воздуха более 20 м³/ч (30 м³/ч ˙ м²) температура в забое скважины повышается до температуры воспламенения угля (более 460^оС), в результате чего давление нагнетания воздуха в скважину возрастает по сравнению с начальной величиной (28,0-30,0 ати).

Однако при расходе воздуха 200 м³/ч и более температура в забое скважины снижается до 400^оС и менее. Воспламенение угля не происходит. Начиная с расхода воздуха 200 м³/ч (320 м³/ч ˙ м²), тепловыделение от окисления угля поглощается массой холодного воздуха и разогрев забойной части угольного пласта до температуры воспламенения не достигается.

Таким образом, розжиг угольного пласта достигается на расходе воздуха 30-300 м³/ч на 1 м² вскрытой угольной поверхности.

Формула изобретения

1. СПОСОБ РОЗЖИГА УГОЛЬНОГО ПЛАСТА, заключающийся в подводе через скважины окислителя-воздуха к вскрытой угольной поверхности и воспламенении угля, отличающийся тем, что с целью упрощения и повышения надежности розжига, воздух подают в количестве 30 300 м³/ч на 1 м² вскрытой угольной поверхности.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подаваемый воздух обогащают кислородом.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что воздух предварительно подогревают.