Система подачи щелочной дисперсии для подземной газификации угля



 


Владельцы патента RU 2582692:

ЛИНК ЭНЕРДЖИ ЛТД (AU)

Изобретение относится к области подземной газификации угля и, в частности, к системе обеспечения проницаемости угольного пласта. Технический результат - повышение надежности работы системы обеспечения необходимой проницаемости угольного пласта. Изобретение предусматривает использование системы подачи сжатой щелочной дисперсии. Эта система содержит источник щелочи, источник сжатой текучей среды и подающую трубу. Подающая труба содержит входное отверстие для текучей среды, которое сообщено с источником сжатой текучей среды, впускную трубу для щелочи, соединенную с источником щелочи, и выходное отверстие, сообщенное с устьем скважины для введения сжатой щелочной дисперсии в угольный пласт. Имеется также распылитель, связанный с впускной трубой для щелочи. Распылитель обеспечивает возможность образования щелочного тумана, который может смешиваться со сжатой текучей средой в подающей трубе для образования сжатой щелочной дисперсии. 7 з.п. ф-лы, 3 табл., 6 ил.

 

Область техники

[0001] Настоящее изобретение относится к способу придания проницаемости угольному пласту. В частности, изобретение касается способа соединения между собой двух открытых зон в угольном пласте связывающим каналом с использованием сжатого щелочного раствора.

Предпосылки изобретения

[0002] Подземная газификация угля (ПГУ) представляет собой процесс, при котором генераторный газ вырабатывается из угольного пласта путем сжигания и газификации угля на месте в присутствии окислителя. Генераторный газ обычно называют синтетическим газом или сингазом, и он может использоваться, например, в качестве сырья для производства электроэнергии или в химическом производстве.

[0003] Преобразование угля в генераторный газ происходит в скважине, которая, как правило, содержит нечто вроде канала, проходящего сквозь угольный пласт. Такой канал может быть образован одной или несколькими буровыми скважинами, пробуренными в угольном пласте, которые находятся в гидравлическом сообщении друг с другом, или способами без бурения, как описано ниже. В случае ПГУ канал также находится в гидравлическом сообщении с нагнетательной скважиной и эксплуатационной скважиной.

[0004] Панель угольного пласта обычно называют угольным газогенератором. Газификация происходит рядом с зоной сгорания скважины/газогенератора, и уголь частично окисляется, вырабатывая генераторный газ низкой или средней теплотворной способности. Горячий генераторный газ течет из зоны газификации и выходит из-под земли из устья эксплуатационной скважины. Когда уголь расходуется или газифицируется, полость газогенератора в пределах угольного пласта развивается и растет в размере.

[0005] Известны способы без бурения для придания проницаемости углю и соединения (связывания) скважин между собой посредством связывающего канала, чтобы они приходили в гидравлическое сообщение друг с другом. В таких способах используют химические, электрические, термические или механические силы или их сочетания. Обычно проницаемость углю в угольном пласте придается снаружи из основания вертикальной или наклонной скважины, и нечто вроде горизонтального связывающего канала образуется в другой скважине или другом типе открытой зоны в угольном пласте (например, полости газогенератора).

[0006] Один известный способ создания связывающего канала включает прожигание угольного пласта с использованием только естественной проницаемости угля. Прожигание канала может также выполнятся после искусственного увеличения проницаемости угольного пласта тепловой обработкой, гидравлическим или пневматическим разрывом.

[0007] Известный способ увеличения проницаемости массива минеральных отложений заключается в гидравлическом разрыве, при котором жидкость вводится под высоким давлением в массив из основания скважины. Однако недостаток способа заключается в том, что вода, вводимая в полость газогенератора ПГУ, может обладать гасящим эффектом.

[0008] Другой известный способ создания горизонтального связывающего канала между скважиной и полостью действующего газогенератора включает применение водяной струи высокого давления в основании вертикальной скважины. Хотя струя (гидромонитор) может довольно эффективно нацеливаться на угольный пласт и проникать в него, опять же недостаток способа заключается в том, что вода, вводимая в полость газогенератора, может обладать гасящим эффектом.

[0009] Еще один способ связывания касается введения воздуха высокого давления (20-40 атм.), чтобы еще больше раскрыть естественные трещины/изломы в угольном пласте. Этот способ включает введение воздуха под давлением в угольный пласт из вертикальной скважины. Недостаток этого способа, однако, заключается в том, что воздух под давлением стремится предпочтительно воздействовать на существующие трещины в угольном пласте, а не распространять новые трещины. Следовательно, трещины, как правило, будут встречаться не более чем примерно в 15% общего объема в угольном пласте, и связывание, таким образом, может не быть успешным. Другой недостаток заключается в том, что из-за низкой проницаемости (фильтрации) угля (сланца) трудно создавать канал. Это приводит к низкой эффективности способа. Связанный с этим недостаток заключается в том, что может понадобиться устанавливать дополнительные вертикальные скважины, что повышает эксплуатационные расходы. Еще один недостаток заключается в высоком расходе энергии, необходимом для введения больших количеств воздуха, чтобы достигнуть связывания.

Сущность изобретения

[0010] Изобретатели разработали способ придания проницаемости угольному пласту, в частности для соединения по меньшей мере двух открытых зон в угольном пласте между собой связывающим каналом, с применением сжатой щелочной дисперсии, который преодолевает или минимизирует упомянутый выше недостаток.

[ООП] Согласно первому аспекту настоящего изобретения предоставляется способ придания проницаемости угольному пласту, при этом указанный способ включает этап введения сжатой щелочной дисперсии в угольный пласт, чтобы придавать проницаемость углю в угольном пласте.

[0012] Согласно второму аспекту настоящего изобретения предоставляется способ придания проницаемости угольному пласту, чтобы связывающим каналом соединять между собой по меньшей мере две открытые зоны в угольном пласте, при этом указанный способ включает этап введения сжатой щелочной дисперсии в первую указанную открытую зону в угольном пласте, чтобы придавать проницаемость углю в угольном пласте и образовывать связывающий канал с по меньшей мере второй указанной открытой зоной.

[0013] Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предоставляется система подачи сжатой щелочной дисперсии, при этом указанная система содержит:

источник щелочи;

источник сжатой текучей среды;

подающую трубу, содержащую входное отверстие для текучей среды, сообщающееся с источником сжатой текучей среды, впускную трубу для щелочи, соединенную с источником щелочи, и выходное отверстие, соединяемое со скважиной для введения сжатой щелочной дисперсии в угольный пласт; и

распылитель, связанный с впускной трубой для щелочи, для образования щелочного тумана, который может смешиваться со сжатой текучей средой в подающей трубе, чтобы образовывать сжатую щелочную дисперсию.

[0014] Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения предоставляется система подачи сжатой щелочной дисперсии, при этом указанная система содержит:

источник сжатой щелочной дисперсии; и

подающую трубу, содержащую впускную трубу, соединенную с источником сжатой щелочной дисперсии, и выходное отверстие, соединяемое со скважиной для введения сжатой щелочной дисперсии в угольный пласт.

[0015] Согласно пятому аспекту настоящего изобретения предоставляется сжатая щелочная дисперсия для придания проницаемости угольному пласту или соединения между собой по меньшей мере двух открытых зон в угольном пласте связывающим каналом.

[0016] Предпочтительно, сжатая щелочная дисперсия содержит щелочь, диспергированную в сжатой текучей среде, которой предпочтительно является газ (который может, конечно, включать смесь различных газообразных компонентов).

[0017] Любой пригодный тип щелочного металла (из группы I периодической таблицы) может быть использован. Особенно предпочтительные типы щелочного металла включают натрий, калий и литий, или смеси двух или более из них.

[0018] Щелочь может находиться в любом пригодном виде, но предпочтительно находится в жидком виде, таком как водный раствор NaOH, КОН или LiOH (или их смеси). Хотя может использоваться любая пригодная концентрация, например приблизительно 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 или 50% по весу, является предпочтительной концентрация от примерно 20% до 30% по весу гидроокиси щелочного металла (например NaOH).

[0019] Сжатой текучей средой может быть любой пригодный тип текучей среды или текучих сред при условии, что она может смешиваться со щелочью, чтобы образовывать дисперсию, и не мешает приданию проницаемости угольному пласту, а также не оказывает негативного воздействия на газификацию. Предпочтительно, сжатая текучая среда представляет собой воздух под давлением, хотя могут быть использованы другие газы (включая смеси газообразных компонентов). Предпочтительно, текучая среда подается в угольный пласт под давлением примерно 10-30 атмосфер, хотя является возможным использование давления, равного примерно 5; 7,5; 10; 15; 20; 25; 30; 35 или 40 атмосфер. Источник сжатой текучей среды предпочтительно представляет собой воздушный компрессор или бак сжатого воздуха.

[0020] Распылитель может быть любого пригодного размера, формы и конструкции, и он может вырабатывать частицы щелочи любого пригодного размера. Предпочтительно, распылитель (также известный в области техники как разбрызгиватель или спринклер) вырабатывает частицы щелочного раствора, имеющие любой средний размер между от примерно 10 и 40 микрон.

[0021] Распылитель может подавать туман щелочного раствора с контролируемой скоростью в подающую трубу, чтобы он находился в соотношении приблизительно 80% объем/объем сжатой текучей среды к 20% объем/объем тумана. Однако соотношение будет зависеть от химических и физических свойств угольного пласта, которому придается проницаемость. Другими пригодными соотношениями могут быть, например, приблизительно 90% объем/объем сжатой текучей среды к 10% объем/объем тумана, 70:30, 60:40 или 50:50.

[0022] Система может содержать щелочной бак, содержащий источник щелочи, и этот бак может быть любого пригодного размера, формы и конструкции. Например, бак может иметь вместительность 150-190 литров. Впускная труба для щелочи может проходить в подающей трубе от дна бака. Управляющий клапан системы, связанный с впускной трубой для щелочи, может контролировать скорость проходящего по ней потока щелочного раствора. Бак может содержать впускную трубу для текучей среды, соединенную с подающей трубой, для приема сжатой текучей среды, чтобы помещать источник щелочи под давление, а также обеспечивать должное перемешивание содержимого бака. Управляющий клапан, связанный с впускной трубой для текучей среды, может регулировать проходящий по ней поток сжатой текучей среды в щелочной бак.

[0023] Подающая труба может быть любого пригодного размера, формы и конструкции. Подающая труба предпочтительно имеет внутренний диаметр примерно 150-300 мм (предпочтительно примерно 160 мм), например, и выходное отверстие, которое может соединяться с устьем скважины. Это соединение может быть получено любым пригодным способом. Подающая труба предпочтительно подводит к скважине сжатую щелочную дисперсию со скоростью примерно 2-10 м3/мин в течение заданного периода времени - примерно 6, 12, 18, 24, 30, 36, 42, 48, 54, 60, 66, 72, 78, 84, 90, 96, 102, 108, 114, 120, 126, 132, 138, 144, 150, 156, 162, 168, 174 или 180 часов, например.

[0024] По меньшей мере две открытые зоны в угольном пласте могут в каждом случае связываться с газогенератором и/или скважиной, или другим типом канала, буровой скважины, полости или открытого образования в пределах или проходящим рядом с угольным пластом.

[0025] Связывающий канал будет, как правило, содержать множество тонких трещин/изломов до примерно 5 мм в длину и ширину, проходящих между открытыми зонами. Обычно связывающий канал будет проходить в целом горизонтально или горизонтально по меньшей мере в некоторых областях угольного пласта.

[0026] Способ особенно полезен для связывания двух скважин между собой или скважины с полостью активного или ранее активного газогенератора. Способ может быть использован, чтобы соединять открытые зоны, которые разнесены примерно на 10 м, 15 м, 20 м, 25 м, 30 м, 40 м, 50 м или даже на большее расстояние друг от друга.

[0027] Способ может включать этап проверки сорта и потенциальной проницаемости (например, содержания гуминовой кислоты) угля перед введением сжатой щелочной дисперсии, чтобы определять, какая концентрация и количество сжатой щелочной дисперсии, вероятно, понадобится.

[0028] Далее следуют особенно предпочтительные варианты осуществления изобретения, как указано в данной заявке.

[0029] Согласно первому варианту осуществления предоставляется способ придания проницаемости угольному пласту, при этом указанный способ включает этап введения сжатой щелочной дисперсии в угольный пласт, чтобы придавать проницаемость углю в угольном пласте.

[0030] Сжатая щелочная дисперсия может содержать щелочь, диспергированную в сжатой текучей среде. Сжатая щелочная дисперсия может содержать по меньшей мере один тип щелочного металла из группы I периодической таблицы элементов. По меньшей мере одним типом щелочного металла может быть натрий, калий или литий, или смеси двух или более из них. Сжатая щелочная дисперсия может содержать водный раствор гидроокиси щелочного металла, диспергированный в сжатой текучей среде. Сжатая щелочная дисперсия может содержать от примерно 20% до 30% по весу гидроокиси щелочного металла. Сжатая щелочная дисперсия может содержать NaOH, KOH или LiOH, или их смеси. Сжатая текучая среда может представлять собой воздух под давлением. Сжатая щелочная дисперсия может содержать частицы щелочного раствора, имеющие средний размер от примерно 10 до 40 микрон. Сжатая щелочная дисперсия может иметь соотношение приблизительно 80% объем/объем сжатой текучей среды к 20% объем/объем тумана щелочного раствора, при этом указанный туман содержит частицы щелочного раствора, имеющие средний размер от примерно 10 до 40 микрон.

[0031] Уголь, которому придали проницаемость, в угольном пласте может содержать множество тонких трещин/изломов до примерно 5 мм в длину и ширину. Углю в угольном пласте может придаваться проницаемость до примерно 40 м от точки введения сжатой щелочной дисперсии. Сжатая щелочная дисперсия может вводиться в угольный пласт со скоростью примерно 2-10 м3/мин. Сжатая щелочная дисперсия может вводиться в угольный пласт под давлением примерно 10-30 атмосфер. Сжатая щелочная дисперсия может вводиться в угольный пласт в течение по меньшей мере 1 дня, предпочтительно в течение примерно 7 дней.

[0032] Способ может включать этап проверки сорта и потенциальной проницаемости угля перед введением сжатой щелочной дисперсии.

[0033] Согласно второму варианту осуществления предоставляется способ придания проницаемости угольному пласту, чтобы соединять между собой по меньшей мере две открытые зоны в угольном пласте связывающим каналом, при этом указанный способ включает этап введения сжатой щелочной дисперсии в первую указанную открытую зону в угольном пласте, чтобы придавать проницаемость углю в угольном пласте и образовывать связывающий канал с по меньшей мере второй указанной открытой зоной.

[0034] Сжатая щелочная дисперсия может содержать щелочь, диспергированную в сжатой текучей среде. Сжатая щелочная дисперсия может содержать по меньшей мере один тип щелочного металла из группы I периодической таблицы элементов. По меньшей мере одним типом щелочного металла может быть натрий, калий или литий, или смеси двух или более из них. Сжатая щелочная дисперсия может содержать водный раствор гидроокиси щелочного металла, диспергированный в сжатой текучей среде. Сжатая щелочная дисперсия может содержать от примерно 20% до 30% по весу гидроокиси щелочного металла. Сжатая щелочная дисперсия может содержать NaOH, КОН или LiOH, или их смеси. Сжатая текучая среда может представлять собой воздух под давлением. Сжатая щелочная дисперсия может содержать частицы щелочного раствора, имеющие средний размер от примерно 10 до 40 микрон. Сжатая щелочная дисперсия может содержать соотношение приблизительно 80% объем/объем сжатой текучей среды к 20% объем/объем тумана щелочного раствора, при этом указанный туман содержит частицы щелочного раствора, имеющие средний размер от примерно 10 до 40 микрон.

[0035] Уголь, которому придали проницаемость, в угольном пласте может содержать множество тонких трещин/изломов до примерно 5 мм в длину и ширину, проходящих между открытыми зонами. Способ может соединять открытые зоны, которые разнесены до примерно 40 м друг от друга. Сжатая щелочная дисперсия может вводиться в угольный пласт со скоростью примерно 2-10 м3/мин. Сжатая щелочная дисперсия может вводиться в угольный пласт под давлением примерно 10-30 атмосфер. Сжатая щелочная дисперсия может вводиться в угольный пласт в течение по меньшей мере 1 дня, предпочтительно в течение примерно 7 дней.

[0036] Каждая из по меньшей мере двух открытых зон в угольном пласте может связываться с газогенератором и/или скважиной, или другим типом канала, буровой скважины, полости или открытого образования, находящихся в пределах или проходящих рядом с угольным пластом. Связывающий канал может проходить в целом горизонтально между открытыми зонами. Способ может быть использован для связывания двух скважин между собой или скважины с полостью активного или ранее активного газогенератора. Способ может включать этап проверки сорта и потенциальной проницаемости угля перед введением сжатой щелочной дисперсии.

[0037] Согласно третьему варианту осуществления предоставляется система подачи сжатой щелочной дисперсии, при этом указанная система содержит:

источник щелочи;

источник сжатой текучей среды;

подающую трубу, содержащую входное отверстие для текучей среды, сообщаемое с источником сжатой текучей среды, впускную трубу для щелочи, соединенную с источником щелочи, и выходное отверстие, соединяемое с устьем скважины для введения сжатой щелочной дисперсии в угольный пласт; и

распылитель, связанный с впускной трубой для щелочи, для образования щелочного тумана, который может смешиваться со сжатой текучей средой в пределах подающей трубы, чтобы образовывать сжатую щелочную дисперсию.

[0038] Источником сжатой текучей среды может быть воздушный компрессор или бак сжатого воздуха. Распылитель может вырабатывать щелочной туман, содержащий частицы щелочного раствора, имеющие средний размер от примерно 10 до 40 микрон. Распылитель может подавать туман щелочного раствора с контролируемой скоростью в подающую трубу, так что она находиться в соотношении приблизительно 80% объем/объем сжатой текучей среды к 20% объем/объем тумана. Источник щелочи может содержать щелочной бак, содержащий щелочной раствор. Выпускная труба для щелочи может проходить в подающей трубе от дна щелочного бака, и управляющий клапан системы, связанный с впускной трубой для щелочи, может контролировать скорость проходящего по ней потока щелочного раствора. Щелочной бак может содержать впускную трубу для текучей среды, соединенное с подающей трубой для приема сжатой текучей среды, чтобы помещать источник щелочи под давление, а также обеспечивать должное перемешивание содержимого щелочного бака, и управляющий клапан системы, связанный с впускной трубой для текучей среды щелочного бака, может регулировать поток сжатой текучей среды в щелочной бак. Подающая труба может подводить сжатую щелочную дисперсию к угольному пласту со скоростью примерно 2-10 м3/мин.

[0039] Согласно четвертому варианту осуществления предоставляется система подачи сжатой щелочной дисперсии, при этом указанная система содержит:

источник сжатой щелочной дисперсии; и

подающую трубу, содержащую впускную трубу, соединенную с источником сжатой щелочной дисперсии, и выходное отверстие, соединяемое с устьем скважины для введения сжатой щелочной дисперсии в угольный пласт.

[0040] Сжатая щелочная дисперсия может содержать щелочной металл, диспергированный в сжатой текучей среде. Сжатая щелочная дисперсия может содержать по меньшей мере один тип щелочного металла из группы I периодической таблицы элементов. По меньшей мере одним типом щелочного металла может быть натрий, калий или литий, или смеси двух или более из них. Сжатая щелочная дисперсия может содержать водный раствор гидроокиси щелочного металла, диспергированный в сжатой текучей среде. Сжатая щелочная дисперсия может содержать от примерно 20% до 30% по весу гидроокиси щелочного металла. Сжатая щелочная дисперсия может содержать NaOH, KOH или LiOH, или их смеси. Сжатая текучая среда может представлять собой воздух под давлением. Сжатая щелочная дисперсия может содержать частицы щелочного раствора, имеющие средний размер от примерно 10 до 40 микрон. Сжатая щелочная дисперсия может иметь соотношение приблизительно 80% объем/объем сжатой текучей среды к 20% объем/объем тумана щелочного раствора, при этом указанный туман содержит частицы щелочного раствора, имеющие средний размер от примерно 10 до 40 микрон.

[0041] Следует понимать, что системы согласно третьему и четвертому вариантам осуществления могут использоваться в способах согласно первому и второму вариантам осуществления.

[0042] Предпочтительные варианты осуществления изобретения теперь будут описаны, посредством примера, со ссылкой на сопутствующие фигуры.

Краткое описание графических материалов

[0043] Фигура 1 представляет собой вид с торца системы подачи сжатой щелочной дисперсии, согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

[0044] Фигура 2 представляет собой вид в поперечном разрезе системы подачи, показанной на фигуре 1, но дополнительно показывающий воздушный компрессор;

[0045] Фигура 3 представляет собой увеличенный вид в поперечном разрезе распылителя системы подачи, показанной на фигуре 2;

[0046] Фигура 4 изображает применение системы подачи по фигуре 1 в ходе придания проницаемости угольному пласту, чтоб связать скважину с полостью газогенератора;

[0047] Фигура 5 изображает, в плане, как угольному пласту, показанному на фигуре 4, придается проницаемость - показывая как теоретическое (пунктирные линии), так и действительное (сплошные линии) распространение трещин; и

[0048] Фигура 6 представляет собой графическое представление придания проницаемости углю, изображенного на фигуре 4.

Описание вариантов осуществления

[0049] На фигурах подобные ссылочные позиции относятся к подобным признакам.

[0050] В качестве предпосылок изобретатели обнаружили, что сжатая щелочная дисперсия, введенная в угольный пласт под давлением, может помогать придавать проницаемость угольному пласту и создавать связывающий канал между двумя открытыми зонами угольного пласта. Исходный связывающий канал обычно представлен в виде множества тонких трещин/изломов, проходящих между открытыми зонами. Вместо того чтобы просто воздействовать на существующие трещины в угле, как делает один воздух под давлением, щелочная дисперсия создает новые трещины в угле. Кроме того, щелочная дисперсия проникает в угольный пласт дальше, чем просто воздух под давлением, воздействуя на существующие трещины. Отсюда большая радиальная область воздействия, и проникновение, и порождение трещин, и отсюда больше шансов на успешное связывание с другими открытыми зонами в пласте, в частности на большие расстояния по сравнению с теми, которых можно достичь, используя только воздух под давлением.

[0051] Не желая быть связанными теорией, изобретатели считают, что придание проницаемости углю происходит посредством того, что щелочная дисперсия действует на гуминовые кислоты, которые наполняют внутри гранулярные пространства угля. Растворение гуминовых кислот уменьшает силы сцепления между зернами угля, таким образом, способствуя процессу образования трещин воздух под давлением. Гуминовые кислоты представляют собой группу гидроксикарбоновых кислот, образованных разложением мертвых растений в виде аморфных материалов, образующих ионы водорода и соли, и способных к основному обмену. Бурый уголь, например, может, как правило, содержать 6-18% по весу гуминовых кислот.

[0052] Теперь со ссылкой на фигуры 1-4, показана система 1 подачи сжатой щелочной дисперсии для использования в придании проницаемости угольному пласту 2 и, в частности, для соединения между собой открытых зон в угольном пласте 2, использующая (почти горизонтальный) связывающий канал, содержащий множество тонких трещин. Система 1 содержит источник 4 щелочи, источник 5 воздуха под давлением (то есть текучую среду), подающую трубу 6 и распылитель 7.

[0053] Источник 4 щелочи представляет собой цилиндрический 170-литровый бак 8, содержащий щелочной раствор (20-30% по весу гидроокиси натрия, хотя это также может быть гидроокись калия или гидроокись лития). Бак 8 содержит впускную трубу 9, проходящее к подающей трубе 6 для приема сжатого воздуха, чтобы помещать щелочной раствор под давление и обеспечивать должное перемешивание содержимого бака. Управляющий клапан 10 системы 1, связанный с впускной трубой 9, регулирует поток сжатого воздуха в бак 8. Впускная труба 9 содержит множество выходных отверстий 41 для воздуха, расположенных вдоль нижней области бака 8.

[0054] Источник 5 воздуха под давлением представляет собой воздушный компрессор 13 (как показано на фигуре 2).

[0055] Подающая труба 6 содержит входное отверстие 11, сообщающееся с воздушным компрессором 13, впускную трубу 14, проходящую в бак 8, и выходное отверстие 15, соединяемое с устьем скважины 17, для введения сжатой щелочной дисперсии в угольный пласт 2. Подающая труба 6 имеет внутренний диаметр примерно 160 мм. Выходное отверстие 15 подающей трубы может соединяться с устьем 17 скважины 30, как изображено на фигуре 4.

[0056] Распылитель 7 (также известный как спринклер или разбрызгиватель) соединен с концом впускной трубы 14, размещенным в пределах подающей трубы 6. Дополнительные детали распылителя 7 можно видеть на фигуре 3 (и это доступный для приобретения у третьей стороны распылитель). Распылитель 7 содержит трубчатый корпус 70, канал 71 и головку 72. Когда щелочной раствор течет по каналу 71 корпуса 70 и проходит головку 72, он преобразовывается в туман. Распылитель 7 преобразовывает сжатый щелочной раствор в туман из частиц, имеющими любой средний размер от примерно 10 и 40 микрон.

[0057] Туман щелочного раствора смешивается со сжатым воздухом в подающей трубе 6 в соотношении приблизительно 80% объем/объем воздуха под давлением к 20% объем/объем тумана. Однако это соотношение может варьироваться согласно конкретной задаче. Управляющий клапан 20 системы 1, связанный с впускной трубой 14, регулирует поток щелочного раствора в распылитель 7 и может быть настроен, чтобы варьировать соотношение согласно заранее заданным химическим и физическим свойствам угольного пласта.

[0058] Следующий пример объясняет, как система 1 подачи может быть использована, чтобы придавать проницаемость угольному пласту 2 и связывать скважину 30 с газогенератором 21 (полостью 21 газогенератора), который находится в эксплуатации.

[0059] Как видно на фигуре 4, система 1 подачи соединена с устьем 17 скважины 30. Скважина 30 содержит металлическую трубу 22 128-300 мм, которая заключена в бетон 23.

[0060] Угольный пласт 2, например, расположен приблизительно на 180-250 м ниже уровня земли. Расстояние от подошвы 25 угольного пласта до дна обсадной трубы 26 скважины составляет приблизительно 1,2 м. Угольный пласт 2 имеет содержание гуминовой кислоты 6-18% по весу.

[0061] Во время придания проницаемости/связывания канала подающая труба 6 вводит в угольный пласт 2 сжатую щелочную дисперсию со скоростью примерно 2-10 м3/мин и под давлением примерно 10-30 атмосфер. Придание проницаемости (растрескивание/излом) угольного пласта 2 изображено на фигуре 4 пунктирными линиями 27, и растрескивание 27 сходит на конус с увеличением расстояния от скважины 30.

[0062] Фигура 5 представляет собой график, показывающий теоретические 31 (пунктирные линии) и действительные области 27 (сплошные линии и штриховка) трещин/изломов 27, открывающихся в угольном пласте 2 (то есть придание проницаемости) под воздействием сжатого воздуха вместе с растворением гуминовых кислот щелочным раствором.

[0063] Фигура 6 представляет собой графическое представление того, что показано на фигуре 4. График показывает число открывающихся трещин/изломов 27 на отрезке в угольном пласте 2. От центра скважины 30 амплитуда открывающихся трещин составляет до 5 мм, а глубина проникновения щелочного раствора в уголь составляет до 5 мм в каждой плоскости трещины. График показывает, что в центре скважины 30 было примерно 60 трещин в угле (с интервалом 2 см). На расстоянии примерно 25 м от скважины 30 было примерно 13 трещин в угле (с интервалом 2 см).

[0064] Таблица 1 ниже представляет собой измерение параметров растрескивания (придания проницаемости) за единицу времени, где:

η - число трещин в угле на отрезке 2 см;

QB - объем сжатого воздуха, вводимого через скважину в угольный пласт, составляет 2-10 м3/мин (смотри Таблицы 2 и 3);

QT - соотношение наполнения трещин в угольном пласте воздухом под давлением 20-30 атм. составляет от 0,01 до 0,05 м3/мин; 0,6-3,0 м3/час, 14,4-72 м3/день, среднее значение - 43 м3/день;

qT - объем трещины;

L - длина трещина, учитывая расстояние R от центра скважины;

R - расстояние от центра скважины;

S - область инфильтрации воздуха в угольный пласт через трещины;

S поверхности - площадь поверхности, обрабатываемой щелочным раствором;

Τ - время;

VHA - количество гуминовой кислоты, которая растворяется;

VHA 30% - количество гуминовой кислоты, которая растворяется, с поправкой, требуемой, чтобы создать необходимую проницаемость угля, чтобы сделать возможным создание условий для прожигания канала;

VS - объем щелочного раствора, необходимого, чтобы растворить гуминовую кислоту; и

VALK - расчетное количество щелочи, необходимое для VS, м3/кг.

[0065] Технологические параметры введения в подающую трубу 6 воздуха и щелочного раствора в минуту приведены в Таблице 2 ниже.

[0066] Технологические параметры введения в трубу 6 воздуха и щелочного раствора в час приведены в Таблице 3 ниже.

[0067] Данные показывают, что сжатая щелочная дисперсия может быть использована, чтобы эффективно придавать проницаемость угольному пласту, чтобы связывающим каналом соединять между собой две открытые зоны в угольном пласте, хотя открытые зоны могут быть разнесены примерно на 25 м. После образования в целом горизонтального связывающего канала затем могут осуществляться операции по газификации ПГУ (или другой тип прожигания), чтобы получить более широкий канал между открытыми зонами.

[0068] Изобретение в соответствии с примерами (или как в целом описано) имеет по меньшей мере следующие преимущества:

1. Изобретение повышает эффективность добычи угля (нефтеносного сланца) способом подземной газификации посредством увеличения расстояния между открытыми зонами (например, полостью газогенератора и вертикально проходящей скважиной).

2. Изобретение снижает энергетические расходы и время, связанные с созданием каналов между открытыми зонами.

3. Изобретение увеличивает объем угля, доступного для газификации, путем связывания с одной скважиной.

4. Изобретение легко реализуется.

5. Изобретение в несколько раз эффективнее, чем использование для связывания только сжатого воздуха.

6. Изобретение не является трудоемким.

7. Изобретение представляет собой экологически благоприятный путь связывания, поскольку он не вырабатывает опасные вещества в угольном пласте.

8. Изобретение снижает расходы на выработку энергии путем увеличения объема газифицированного угля из одной эксплуатационной скважины.

[0069] В данной заявке, за исключением случаев, в которых контекст требует обратного, термин "содержать" и вариации этого термина, такие как "содержащий", "содержит" и "содержащийся", не предназначен исключить дополнительные добавки, компоненты, системы или этапы.

[0070] Ссылки на любой предшествующий уровень техники в описании не являются и не должны восприниматься как признание или какая-либо форма указания на то, что этот предшествующий уровень техники составляет часть общедоступных известных знаний в Австралии или любой другой юрисдикции.

1. Система подачи сжатой щелочной дисперсии, при этом указанная система содержит:
источник щелочи;
источник сжатой текучей среды;
подающую трубу, содержащую входное отверстие для текучей среды, сообщающееся с источником сжатой текучей среды, впускную трубу для щелочи, соединенную с источником щелочи, и выходное отверстие, сообщаемое с устьем скважины для введения сжатой щелочной дисперсии в угольный пласт; и
распылитель, связанный с впускной трубой для щелочи, для образования щелочного тумана, который может смешиваться со сжатой текучей средой в подающей трубе для образования сжатой щелочной дисперсии.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что источник сжатой текучей среды представляет собой воздушный компрессор или бак сжатого воздуха.

3. Система по пп. 1 или 2, отличающаяся тем, что распылитель способен вырабатывать щелочной туман, содержащий частицы щелочного раствора, имеющие средний размер от примерно 10 до 40 микрон.

4. Система по пп. 1 или 2, отличающаяся тем, что распылитель подает туман щелочного раствора с контролируемой скоростью в подающую трубу так, что он находится в соотношении приблизительно 80% объем/объем сжатой текучей среды к 20% объем/объем тумана.

5. Система по пп. 1 или 2, отличающаяся тем, что источник щелочи содержит щелочной бак, содержащий щелочной раствор.

6. Система по п. 5, отличающаяся тем, что впускная труба для щелочи проходит в пределах подающей трубы от дна щелочного бака и скорость проходящего по ней потока щелочного раствора контролирует управляющий клапан системы, связанный с впускной трубой для щелочи.

7. Система по п. 6, отличающаяся тем, что щелочной бак содержит впускную трубу для текучей среды, соединенную с подающей трубой с целью приема сжатой текучей среды для помещения источника щелочи под давление, а также обеспечения должного перемешивания содержимого щелочного бака, и поток сжатой текучей среды в щелочной бак регулирует управляющий клапан системы, связанный с впускной трубой для текучей среды щелочного бака.

8. Система по пп. 1 или 2, отличающаяся тем, что подающая труба способна подводить сжатую щелочную дисперсию к угольному пласту со скоростью примерно 2-10 м3/мин.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горному делу и может быть применено при подземной газификации углей. Скважина-утилизатор содержит трубу для отвода горючего газа и теплообменник, размещенный в затрубном пространстве, с возможностью съема тепла отходящих газов, выполненный с возможностью подачи воды от ее источника в нижнюю часть теплообменника.

Изобретение относится к горному делу и может быть применено для газификации угля в условиях многолетней мерзлоты. Способ включает бурение скважин с обсаживанием их трубами с оставлением у забоя скважин необсаженного участка длиной 1,5-2,0 м.

Изобретение относится к горному делу и может быть применено для освоения подземной угольной формации. Эксплуатационный участок залежи угля разбивается на эксплуатационные панели, которые в определенной последовательности разбуриваются до подошвы угольного пласта скважинами среднего и большого диаметров, и которые через эти скважины последовательно отрабатываются в процессе подземной газификации угля с получением полезных продуктов - горючего газа, технологического пара, электроэнергии, и после завершения выгазовки угля с получением полезных продуктов - металла скандия из золы и биогаза из захороненных в выработанном объеме панели твердых бытовых отходов.

Изобретение относится к горному делу и может быть применено для газификации угля. Комплекс включает подземный газогенератор, при этом отводящая скважина размещена в центре газифицируемого участка угля, а подающие скважины размещены вокруг нее по периферии газифицируемого участка угля.
Изобретение относится к области переработки, обезвреживания и утилизации твердых бытовых отходов. Для термической утилизации отходов бурят скважину, проводят газификацию органических компонентов отходов при помощи контролируемого нагрева и подачи топлива с получением синтез-газа и его последующим выводом.
Изобретение относится к технологиям подземной газификации угольных пластов посредством преобразования угля на месте его залегания в горючий газ, который в качестве топлива может использоваться в энергоустановках разного типа.

Изобретение относится к комплексному освоению месторождения полезных ископаемых и может быть использовано для получения продуктов подземной газификации горючих сланцев.

Изобретение относится к комплексному освоению угольного месторождения при подземной газификации угля. Способ комплексного освоения угольного месторождения включает бурение системы дутьевых и газоотводящих скважин, гидравлически связанных между собой по угольному пласту, осуществление через них гидродинамического воздействия с образованием зоны искусственных полостей и трещин и огневого воздействия на угольный пласт с образованием очага горения, перемещаемого от дутьевой скважины в сторону газоотводящей скважины, получение сырого генераторного газа, охлаждение его до температуры ниже температуры конденсации компонентов, входящих в состав сырого газа, и получение вместе с очищенным газом других полезных компонентов.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для комплексного освоения месторождений бурого угля. Технический результат заключается в обеспечении эффективного комплексного использования месторождений бурого угля и комплексной защите окружающей среды от воздействия технологического процесса.

Изобретение относится к горному делу и может быть применено в подземной газификации бурого угля в тонких и средней мощности пластах. Способ включает осушение угольного пласта, нагнетание в реакционный канал окислителя по вертикальным дутьевым скважинам, отсос из него продуктов газификации через газоотводящие скважины и минимизацию давления в реакционном канале.

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и способствует повышению эффективности разработки залежи нефти в карбонатном или терригенном пласте с развитой макротрещиноватостью.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при заблаговременном извлечении (добыче) метана угольных пластов. .

Изобретение относится к разработке нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений, в частности к месторождениям с ухудшенными коллекторскими свойствами и к месторождениям, находящимся на поздней стадии разработки.
Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при разработке нефтяной залежи с уточняемыми запасами, обеспечивает повышение нефтеотдачи залежи, разрабатывают нефтяную залежь, закачивают рабочий агент через нагнетательные скважины, отбирают нефть через добывающие скважины, проводят гидроразрыв пласта в краевой зоне залежи в скважине с безводной нефтью и наличием многослойного коллектора промышленной толщины.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. .

Изобретение относится к горному делу и может быть применено при гидравлическом разрыве пласта. Для обеспечения контролируемого инициирования и распространения трещин гидроразрыва осуществляют закачку первой жидкости гидроразрыва в первый горизонтальный ствол, сообщающийся с пластом по меньшей мере в одном выбранном сегменте, и создают давление первой жидкости гидроразрыва в первом стволе для создания поля механических напряжений вокруг каждого выбранного сегмента первого ствола. Вторую жидкость гидроразрыва под давлением, содержащую частицы расклинивающего агента, одновременно закачивают во второй горизонтальный ствол, находящийся на некотором расстоянии по вертикали от первого ствола и сообщающийся с пластом по меньшей мере в одном выбранном сегменте, чтобы обеспечить распространение трещин от выбранных сегментов второго ствола по направлению к выбранным сегментам первого ствола. Технический результат заключается в повышении продуктивности разрабатываемого пласта и точности размещения трещин. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к вариантам приспособления для розжига подземного угольного пласта и может быть применена для подземной газификации углей. Устройство содержит систему розжига, систему позиционирования, датчик и контроллер. Система розжига содержит средства розжига и приспособление для розжига подземного угольного пласта изнутри канала скважины или обсадного хвостовика, заключенного в канале скважины. Система позиционирования содержит гибкую насосно-компрессорную трубу, соединенную с приспособлением для розжига и проходящую через устье скважины внутри канала скважины для установки приспособления для розжига в желаемом месте внутри канала скважины. Система позиционирования дополнительно содержит барабан гибкого трубопровода для транспортировки и выдачи гибких насосно-компрессорных труб. Технический результат заключается в повышении надежности приспособления для розжига подземного угольного пласта. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 18 ил.
Наверх