RU2477788C1 - Method for underground gasification - Google Patents
Method for underground gasification Download PDFInfo
- Publication number
- RU2477788C1 RU2477788C1 RU2011140297/03A RU2011140297A RU2477788C1 RU 2477788 C1 RU2477788 C1 RU 2477788C1 RU 2011140297/03 A RU2011140297/03 A RU 2011140297/03A RU 2011140297 A RU2011140297 A RU 2011140297A RU 2477788 C1 RU2477788 C1 RU 2477788C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- formation
- wells
- electrodes
- heating
- electric current
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к горному делу, в частности, к способам подземной газификации твердых ископаемых топлив и может быть использовано для получения газообразного энергоносителя (горючего газа) из угля или сланца на месте залегания.The invention relates to mining, in particular, to methods for underground gasification of solid fossil fuels and can be used to obtain a gaseous energy carrier (combustible gas) from coal or shale at the site of occurrence.
Известен способ подземной газификации, включающий бурение скважин, их сбойку, розжиг, подачу дутья и отвод продуктивного газа [Патент РФ №2385412, МПК Е21В 43/295, опубл. 27.03.2010].A known method of underground gasification, including drilling wells, their failure, ignition, supply of blast and removal of productive gas [RF Patent No. 2385412, IPC ЕВВ 43/295, publ. 03/27/2010].
Недостатком известного способа является низкая энергоемкость (калорийность) получаемого товарного газа вследствие наличия в нем большого количества балластного газа, возникающего в результате сжигания части органической массы в камере подземного газогенератора.The disadvantage of this method is the low energy intensity (calorific value) of the produced commercial gas due to the presence in it of a large amount of ballast gas resulting from the burning of part of the organic mass in the chamber of the underground gas generator.
Известен способ обработки подземного пласта, содержащего твердое органическое вещество, выбранный в качестве прототипа, включающий обеспечение, по меньшей мере, одной скважины, проходящей в обрабатываемый интервал в подземном пласте, создание по меньшей мере, одного разрыва от, по меньшей мере, одной скважины, который пересекает, по меньшей мере, одну скважину, помещение электропроводного материала в разрыве, осуществление контакта двух электродов с электропроводным материалом, приложение напряжения к двум электродам для пропускания электрического тока по разрыву таким образом, что электрический ток проходит по, по меньшей мере, части электропроводного материала и достаточное тепло вырабатывают электрическим удельным сопротивлением в части электропроводного материала для осуществления пиролиза, по меньшей мере, части твердого органического вещества в извлекаемые углеводороды [Патент РФ №2349745, МПК Е21В 43/24, опубл. 20.03.2009].A known method of processing a subterranean formation containing a solid organic substance selected as a prototype, comprising providing at least one well extending into the treatment interval in the subterranean formation, creating at least one fracture from at least one well, which crosses at least one well, the placement of the electrically conductive material in the gap, the contact of the two electrodes with the electrically conductive material, the application of voltage to the two electrodes to pass e rupture of an electric current so that an electric current passes through at least a portion of the electrically conductive material and sufficient heat is generated by the electrical resistivity of the electrically conductive material to pyrolyze at least a portion of the solid organic matter into recoverable hydrocarbons [RF Patent No. 2349745, IPC Е21В 43/24, publ. 03/20/2009].
Недостатком прототипа является выработка достаточного для пиролиза тепла удельным электрическим сопротивлением электропроводного материала, с чем связано большое количество подготовительных работ, заключающихся в создании разрыва пласта и помещении электропроводного материала в разрыве.The disadvantage of the prototype is the generation of heat sufficient for the pyrolysis of the specific electrical resistance of the electrically conductive material, which is associated with a large number of preparatory work, consisting in creating a fracture and placing the electrically conductive material in the gap.
Задача изобретения - создание способа подземной газификации, позволяющего снизить количество подготовительных работ вследствие выработки тепла диэлектрическими и резистивными потерями в пласте.The objective of the invention is the creation of a method of underground gasification, which reduces the amount of preparatory work due to heat generation by dielectric and resistive losses in the reservoir.
Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, заключается в упрощении способа газификации, снижении экономических издержек при подготовке газификации, увеличении скорости нагрева пласта.The technical result achieved by using the invention is to simplify the method of gasification, reduce economic costs in the preparation of gasification, increase the heating rate of the formation.
Поставленная задача решена за счет того, что способ подземной газификации, так же как в прототип, включает бурение скважин с поверхности земли, проходящих в обрабатываемый интервал в подземном пласте, размещение в скважинах электродов, приложение напряжения к электродам, пропускание тока, нагрев пласта, отвод газа через газоотводящие скважины. Согласно изобретению способ подземной газификации включает выбор частоты тока исходя из максимума тангенса угла потерь породы, пропускание тока выбранной частоты через пласт, осуществление нагрева пласта за счет резистивных и диэлектрических потерь в пласте, плавное изменение частоты электрического тока в соответствии с изменением максимума тангенса угла диэлектрических потерь породы.The problem is solved due to the fact that the method of underground gasification, as well as in the prototype, includes drilling wells from the surface of the earth passing in the processed interval in the underground formation, placing electrodes in the wells, applying voltage to the electrodes, transmitting current, heating the formation, tap gas through gas wells. According to the invention, the method of underground gasification includes selecting a current frequency based on the maximum tangent of the rock loss angle, passing a current of the selected frequency through the formation, heating the formation due to resistive and dielectric losses in the formation, smoothly changing the frequency of the electric current in accordance with the change in the maximum of the tangent of the dielectric loss angle breed.
Для уменьшения потерь тепловой энергии на рассеивание в окружающее пространство, целесообразно скважины для размещения электродов бурить по сеточным координатам в узлах квадратной сетки, а скважины для сбора газа в центре квадратов сетки.To reduce the loss of thermal energy due to dissipation into the surrounding space, it is advisable to drill wells to place electrodes along grid coordinates at the nodes of the square grid, and wells to collect gas in the center of the grid squares.
Изобретение поясняется иллюстрациями, на которых на фиг.1 показана функциональная схема реализации способа подземной газификации, на фиг.2 показана типичная зависимость тангенса угла потерь от частоты воздействующего напряжения, на фиг.3 показана схема размещения скважин.The invention is illustrated by illustrations, in which Fig. 1 shows a functional diagram of the implementation of the underground gasification method, Fig. 2 shows a typical dependence of the loss tangent on the frequency of the applied voltage, and Fig. 3 shows the layout of the wells.
Способ подземной газификации включает бурение скважин 1 с поверхности грунта, проходящих в обрабатываемый интервал в подземном пласте 2 твердого горючего ископаемого и размещение внутри них электродов 3, соединенных высокодобротными кабелями с наземным источником переменного тока 4 (фиг.1). Для уменьшения потерь энергии на рассеяние в окружающее пространство электроды 3 размещают по сеточным координатам таким образом, чтобы обеспечить максимальную плотность электромагнитного поля (фиг.3). При этом электроды 3 размещаются в скважинах 1 для электродов. Отвод товарного газа производится через газоотводящие скважины 5.The method of underground gasification involves drilling wells 1 from the surface of the soil, passing into the treated interval in the underground formation 2 of solid fossil fuels and placing electrodes 3 inside them, connected by high-quality cables to a ground AC source 4 (Fig. 1). To reduce energy loss due to scattering into the surrounding space, the electrodes 3 are placed along the grid coordinates in such a way as to ensure maximum density of the electromagnetic field (Fig.3). In this case, the electrodes 3 are placed in the wells 1 for the electrodes. The withdrawal of commercial gas is carried out through
Способ подземной газификации осуществляют следующим образом.The method of underground gasification is as follows.
Газификация осуществляется за счет нагрева пласта до температуры газовыделения твердого топлива (300-500°С). Нагрев осуществляется путем пропускания через пласт высокочастотного тока от наземного источника за счет диэлектрических и резистивных потерь. Выделяемая при этом в пласте мощность должна быть достаточной для создания и поддержания необходимой температуры. При нагреве пласта выше температуры газовыделения осуществляют отвод горючих газов через газоотводящие скважины 5.Gasification is carried out by heating the formation to a gas temperature of solid fuel (300-500 ° C). Heating is carried out by passing a high-frequency current from a ground source through the reservoir due to dielectric and resistive losses. The power allocated in this case in the formation should be sufficient to create and maintain the required temperature. When the formation is heated above the gas evolution temperature, combustible gases are discharged through
Мощность тепловыделений в пласте определяется по формуле:The power of heat in the reservoir is determined by the formula:
; ;
σ - удельная проводимость сланца, Ом·м;σ is the specific conductivity of the shale, Ohm · m;
Еср - напряженность поля, В/м;E cf - field strength, V / m;
k - численный коэффициент;k is a numerical coefficient;
ε - относительная диэлектрическая проницаемость среды;ε is the relative dielectric constant of the medium;
ε0 - диэлектрическая проницаемость вакуума;ε 0 is the dielectric constant of vacuum;
f - частота, Гц;f is the frequency, Hz;
tgδ - тангенс угла диэлектрических потерь;tanδ is the dielectric loss tangent;
S - расстояние между электродами, м.S is the distance between the electrodes, m
T - температура;T is the temperature;
t - время.t is time.
Для увеличения тепловыделений в пласте необходимо подобрать частоту тока, при которой мощность диэлектрических потерь будет максимальной. Типичная зависимость тангенса угла потерь от частоты имеет релаксационный максимум ωm, частота которого зависит от вида породы (фиг.2). Для того чтобы увеличить мощность диэлектрических потерь в пласте, частота работы генератора выбирается равной частоте максимума тангенса угла диэлектрических потерь для газифицируемой породы.To increase heat generation in the formation, it is necessary to select the current frequency at which the dielectric loss power will be maximum. A typical dependence of the loss tangent on the frequency has a relaxation maximum ω m , the frequency of which depends on the type of rock (figure 2). In order to increase the dielectric loss power in the formation, the generator operating frequency is chosen equal to the frequency of the maximum dielectric loss tangent for a gasified rock.
При повышении температуры характеристики породы меняются, вследствие чего изменяется частота максимума тангенса угла диэлектрических потерь. Частота пропускаемого тока при этом должна изменяться таким образом, чтобы соответствовать частоте максимума диэлектрических потерь при данной температуре.With increasing temperature, the rock characteristics change, as a result of which the frequency of the maximum tangent of the dielectric loss angle changes. The frequency of the transmitted current should be changed in such a way as to correspond to the frequency of the maximum dielectric loss at a given temperature.
Выделяемая в пласте мощность будет расходоваться на нагрев пласта и отвод тепла теплопроводностью, в результате чего часть энергии будет рассеиваться в окружающее пространство. Для уменьшения потерь энергии на рассеивание в окружающее пространство выгоднее использовать электродную систему, располагая электроды 3 по сеточным координатам. При этом скважины 1 для размещения электродов 3 бурят в узлах квадратной сетки, расположенных друг от друга на расстоянии S, а газоотводящие скважины 5 - в центре квадратов сетки (фиг.3).The power allocated in the formation will be spent on heating the formation and heat removal by thermal conductivity, as a result of which part of the energy will be dissipated into the surrounding space. To reduce the energy loss due to dissipation into the surrounding space, it is more advantageous to use the electrode system, placing the electrodes 3 along the grid coordinates. In this case, the wells 1 for placement of the electrodes 3 are drilled in the nodes of a square grid located at a distance S from each other, and
Расстояние между электродами S влияет на мощность тепловыделений в пласте и, как следствие, на время нагрева пласта до температуры газовыделения. Расстояние S должно быть как можно большим, однако его увеличение также увеличивает время нагрева. Таким образом, расстояние S выбирается экспериментальным путем исходя из оптимального времени нагрева пласта.The distance between the electrodes S affects the power of heat generation in the formation and, as a consequence, the time the formation is heated to the temperature of gas evolution. The distance S should be as large as possible, but its increase also increases the heating time. Thus, the distance S is chosen experimentally based on the optimal time of heating the formation.
Пример.Example.
Было проведено испытание способа на экспериментальной установке с фрагментом пласта горючих сланцев, что обеспечивает адекватность эксперимента реальным условиям. Использовалось четыре электрода, расположенных в узлах квадрата со стороной S=0.4 м. К электродам был подключен генератор с выходным напряжением 10 кВ. Частота работы генератора на начальном этапе составляла 70 кГц как частота, соответствующая максимуму диэлектрических потерь для данной породы при данной температуре. За 2 часа температура в межэлектродном пространстве образца достигла 300°С. В процессе нагрева частота генератора поддерживалась соответствующей максимуму диэлектрических потерь и к концу эксперимента изменилась до 60 кГц. Полученные результаты позволяют сделать вывод о промышленной применимости метода в условиях реальных месторождений.The method was tested in an experimental installation with a fragment of a reservoir of oil shale, which ensures the adequacy of the experiment to actual conditions. Four electrodes were used, located at the nodes of the square with a side S = 0.4 m. A generator with an output voltage of 10 kV was connected to the electrodes. The generator operating frequency at the initial stage was 70 kHz as the frequency corresponding to the maximum dielectric loss for a given rock at a given temperature. In 2 hours, the temperature in the interelectrode space of the sample reached 300 ° C. During heating, the frequency of the generator was maintained corresponding to the maximum dielectric loss and by the end of the experiment changed to 60 kHz. The results obtained allow us to conclude that the method is industrially applicable in real deposits.
Способ обеспечивает максимальную мощность тепловыделений в обрабатываемом пласте вследствие выработки тепла диэлектрическими и резистивными потерями в пласте и позволяет снизить количество подготовительных работ при газификации и увеличить скорость нагрева пласта.The method provides the maximum power of heat in the treated formation due to heat generation by dielectric and resistive losses in the formation and allows to reduce the number of preparatory work during gasification and increase the heating rate of the formation.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011140297/03A RU2477788C1 (en) | 2011-10-04 | 2011-10-04 | Method for underground gasification |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011140297/03A RU2477788C1 (en) | 2011-10-04 | 2011-10-04 | Method for underground gasification |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2477788C1 true RU2477788C1 (en) | 2013-03-20 |
Family
ID=49124414
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011140297/03A RU2477788C1 (en) | 2011-10-04 | 2011-10-04 | Method for underground gasification |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2477788C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU132346A1 (en) * | 1959-12-10 | 1960-11-30 | А.А. Костин | Device for electrical assembly of wells during underground coal gasification |
US3958636A (en) * | 1975-01-23 | 1976-05-25 | Atlantic Richfield Company | Production of bitumen from a tar sand formation |
RU2102587C1 (en) * | 1995-11-10 | 1998-01-20 | Линецкий Александр Петрович | Method for development and increased recovery of oil, gas and other minerals from ground |
RU2349745C2 (en) * | 2003-06-24 | 2009-03-20 | Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани | Method of processing underground formation for conversion of organic substance into extracted hydrocarbons (versions) |
-
2011
- 2011-10-04 RU RU2011140297/03A patent/RU2477788C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU132346A1 (en) * | 1959-12-10 | 1960-11-30 | А.А. Костин | Device for electrical assembly of wells during underground coal gasification |
US3958636A (en) * | 1975-01-23 | 1976-05-25 | Atlantic Richfield Company | Production of bitumen from a tar sand formation |
RU2102587C1 (en) * | 1995-11-10 | 1998-01-20 | Линецкий Александр Петрович | Method for development and increased recovery of oil, gas and other minerals from ground |
RU2349745C2 (en) * | 2003-06-24 | 2009-03-20 | Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани | Method of processing underground formation for conversion of organic substance into extracted hydrocarbons (versions) |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КРЕЙНИН Е.В. Нетрадиционные термические технологии добычи трудноизвлекаемых топлив: уголь, углеводородное сырье. - М., 2004, с.61-63, 67. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2640520C2 (en) | Formations electric fracturing | |
US7312428B2 (en) | Processing hydrocarbons and Debye frequencies | |
WO2014014390A3 (en) | Method for developing deposits and extracting oil and gas from shale formations | |
CN103174406A (en) | Method for heating oil shale underground in situ | |
CA2890179C (en) | Method for producing hydrocarbon resources with rf and conductive heating and related apparatuses | |
WO2009094088A1 (en) | Methods of treating a subterranean formation to convert organic matter into producible hydrocarbons | |
WO2013116166A2 (en) | Hydrocarbon resource heating apparatus including upper and lower wellbore rf radiators and related methods | |
WO2008030337A2 (en) | Dielectric radio frequency heating of hydrocarbons | |
US3989107A (en) | Induction heating of underground hydrocarbon deposits | |
US20110253362A1 (en) | Process for enhanced production of heavy oil using microwaves | |
WO2015053731A1 (en) | Method for underground gasification of a hydrocarbon-containing formation | |
RU2481463C2 (en) | System, method and device for development of glow electric discharge | |
CN103306654A (en) | Underground on-site electromagnetic compound heating method of oil shale | |
CA2886977C (en) | Em and combustion stimulation of heavy oil | |
RU2477788C1 (en) | Method for underground gasification | |
US9739122B2 (en) | Mitigating the effects of subsurface shunts during bulk heating of a subsurface formation | |
US9267366B2 (en) | Apparatus for heating hydrocarbon resources with magnetic radiator and related methods | |
RU2728160C2 (en) | Device and method for focused electric heating at oil-gas bearing beds occurrence place | |
RU2521255C1 (en) | Method of underground gasification | |
CA2777956C (en) | Process for enhanced production of heavy oil using microwaves | |
RO112654B1 (en) | Process and installation for underground gasification of fossil fuel | |
WO2016089498A1 (en) | Bulk heating a subsurface formation | |
AU2004260008A1 (en) | Methods of treating a subterranean formation to convert organic matter into producible hydrocarbons |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161005 |