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EP0229434A1 - Procédé concernant l'amélioration du conditionnement des agents gazéifiants utilisés dans les procédés de gazéification souterraine du charbon - Google Patents

Procédé concernant l'amélioration du conditionnement des agents gazéifiants utilisés dans les procédés de gazéification souterraine du charbon

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EP0229434A1
EP0229434A1 EP19860202396 EP86202396A EP0229434A1 EP 0229434 A1 EP0229434 A1 EP 0229434A1 EP 19860202396 EP19860202396 EP 19860202396 EP 86202396 A EP86202396 A EP 86202396A EP 0229434 A1 EP0229434 A1 EP 0229434A1
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Pierre Ledent
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Ledent Pierre
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    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/16Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
    • E21B43/24Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
    • E21B43/243Combustion in situ

Abstract

Dans le procédé d'amélioration du conditionnement des agents gazéifiants, consistant en de l'eau à l'état li­quide et en un gaz contenant de l'oxygène, utilisés dans les procédés de gazéification souterraine, l'eau, préa­lablement à son injection dans le gisement, est mélangée à une faible dose d'agent moussant et l'eau et le gaz oxydant sont traités dans un générateur de mousse fonc­tionnant sous pression avant d'être injectés conjointe­ment dans le gisement, sous la forme d'une mousse cons­tituant un mélange diphasique stable et homogène.

Description

  • [0001]
    Le choix et le conditionnement de l'agent gazéifiant constituent un élément important du développement indus­triel des procédés de gazéification souterraine du char­bon.
  • [0002]
    Le mélange oxygène + vapeur d'eau a été utilisé avec succès aux U.S.A. lors des premiers essais de gazéification sou­terraine réalisés à l'échelle pilote, dans des gisements de houille situés à faible profondeur. Cependant, l'uti­lisation de vapeur d'eau, en mélange avec un gaz contenant de l'oxygène, présente de nombreux inconvénients pour le développement industriel de la gazéification souterraine du charbon dans des gisements de grande étendue situés à moyenne ou à grande profondeur.
  • [0003]
    Contrairement à ce qui se passe dans les installations de gazéification du charbon extrait, la vapeur ne peut pas être produite par récupération des pertes de chaleur des gazogènes. Il en résulte que la production de vapeur ne contribue pas à l'amélioration du bilan énergétique du procédé mais qu'elle entraîne une augmentation du prix de revient du gaz, par les investissements en générateurs de vapeur et par la consommation de combustible qu'elle nécessite.
  • [0004]
    Par ailleurs, le développement de la gazéification souter­raine dans les gisements profonds implique un allongement des circuits de distribution des agents gazéifiants et une augmentation de la pression de gazéification. Dans ces conditions, la nécessité de maintenir la température de l'agent gazéifiant au-dessus du point d'ébullition de l'eau entraîne une forte augmentation du coût des con­duites de distribution et des puits d'injection, dont le diamètre doit être augmenté et pour lesquels il faut pré­voir des compensateurs de dilatation et des revêtements isolants de forte épaisseur.
  • [0005]
    L'utilisation d'un agent gazéifiant préchauffé jusqu'à une température de l'ordre de 200° C à 250° C a également pour effet de provoquer l'auto-inflammation du charbon dès que l'agent gazéifiant entre en contact avec lui, ce qui exclut toute possibilité de développement d'un procé­dé de gazéification souterraine dans lequel le front de gazéification se déplacerait à contre courant du sens d'écoulement de l'agent gazéifiant.
  • [0006]
    Le brevet AU-A-64329/80 propose d'utiliser, comme agent gazéifiant, de l'air ou de l'oxygène à température am­biante et d'injecter de l'eau liquide, de façon continue ou intermittente,dans les puits d'injection de l'agent ga­zéifiant pour minimiser les réactions d'auto-inflammation du charbon et contrôler la position de la zone de gazéifi­cation.
  • [0007]
    Cette façon de procéder évite les difficultés résultant de l'utilisation de la vapeur d'eau mais elle entraîne d'au­tres difficultés. En effet, l'eau et le gaz constituent deux phases de densités très différentes et, si la couche à gazéifier présente d'importantes différences de niveau en raison de son épaisseur ou de son pendage, les deux constituants de l'agent gazéifiant peuvent se séparer par gravité, avant que l'eau ait eu le temps de s'évapo­rer, cette séparation ayant pour conséquence l'arrêt des réactions dans la partie basse de la couche et la sur­chauffe des parties hautes.
  • [0008]
    La présente invention a pour premier objectif de remé­dier à ces difficultés, en évitant la ségrégation de l'eau et du gaz qui composent l'agent gazéifiant. A cet effet, préalablement à son introduction dans le circuit souterrain, l'eau injectée de façon continue ou inter­mittente est additionnée d'une faible dose d'agent mous­sant. L'eau et le gaz oxydant sont ensuite traités dans un générateur de mousse, fonctionnant sous haute pression, avant d'être injectés conjointement dans le gisement sous la forme d'une mousse constituant un mélange diphasique stable et homogène.
  • [0009]
    L'agent moussant peut être une substance protéinique, du genre de celles qui sont utilisées dans la lutte contre les incendies et qui sont constituées par des protéines hydrolysées obtenues à partir de substances naturelles telles que : cornes, sabots de bovins, plumes, poils, écailles de poissons... Il peut également être un produit chimique de synthèse, tel que le laurysulfate de triétha­nolamine, le laury-éther sulfate de sodium ou tout autre produit tensioactif, stabilisateur de mousse, qui per­mette de maintenir l'homogénéité du mélange diphasique pendant la durée du parcours souterrain de l'agent gazéi­fiant.
  • [0010]
    Pour réduire la consommation d'agent moussant, la distance entre le générateur de mousse et la zone de gazéification sera réduite au minimum.
  • [0011]
    L'invention est décrite maintenant sur la base des dessins annexés, à titre d'exemples uniquement, montrant en :
    • Figure 1 une première variante d'application du procédé suivant laquelle la production de mousse est réalisée au fond des puits d'injection des agents gazéifiants ;
    • Figure 2 une seconde variante d'application, suivant la­quelle la production de mousse est réalisée en surface ;
    • Figures 3 à 5 l'application du procédé suivant l'inven­tion respectivement à trois procédés de gazéification, pour lesquels le conditionnement de l'agent gazéifiant sous forme de mousse présente un intérêt particulier.
  • [0012]
    Dans la première variante chaque puits d'injection est équipé de deux tubes concentriques : le tubage extérieur 1, utilisé pour l'injection du gaz oxydant, se termine à faible distance de la veine à gazéifier par un ou plu­sieurs tamis filtrants 2 à mailles de un à deux milli­mètres de diamètre. Le tubage intérieur 3, utilisé pour l'injection du mélange d'eau et d'agent moussant, se ter­mine à quelques décimètres en amont des tamis filtrants 2, par un ou plusieurs pulvérisateurs tels que 4 ou par un dispositif en tôle perforée, qui assure la dispersion de l'eau en fines gouttelettes.
  • [0013]
    Dans la deuxième variante, chaque puits d'injection est équipé d'un tubage 5. Un générateur de mousse, installé en tête de chacun des puits d'injection est relié à ce tubage par l'intermédiaire d'une vanne d'arrêt 6. La fermeture de cette vanne permet d'isoler le générateur de mousse, pour procéder à des opérations d'entretien, sans décomprimer le gazogène souterrain. Le générateur de mousse comporte une enveloppe métallique 7, capable de résister à la pression d'injection du gaz, un ou plu­sieurs tamis filtrants 8 à mailles d'un à deux milli­mètres de diamètre et un ou plusieurs pulvérisateurs, tels que 9, situés à quelques décimètres en amont des tamis filtrants 8. Le gaz oxydant sous pression est ali­menté par la conduite 10 et le mélange d'eau et d'agent moussant par la conduite 11.
  • [0014]
    L'utilisation d'un agent gazéifiant sous forme de mousse a pour deuxième objectif d'éviter l'auto-inflammation du charbon, en présence d'un gaz à haute teneur en oxygène, en assurant une répartition uniforme de l'eau et du gaz et en maintenant continuellement à la surface du charbon un film d'eau qui inhibe les réactions d'oxydation.
  • [0015]
    L'utilisation d'un agent gazéifiant sous forme de mousse a pour troisième objectif de favoriser la circulation du gaz le long du front de charbon en cours de gazéifica­tion et d'éviter qu'une fraction importante de l'agent gazéifiant contourne la zone de réaction, en filtrant à travers les fissures et les cavités qui subsistent entre les éboulis rocheux de la zone déjà gazéifiée. Ce résul­tat est la conséquence du comportement différent de la mousse, suivant la température. Dans la zone chaude proche du front de réaction, l'élévation de la tempéra­ture assure l'évaporation des bulles de mousse et l'agent gazéifiant circule, le long du front de charbon, sous la forme d'une phase gazeuse homogène. Dans la zone gazéi­ fiée, remplie d'éboulis rocheux, l'évaporation de l'eau contenue dans les bulles de mousse provoque un rapide déclin de la température et, au bout d'un temps relative­ment court, la présence de la mousse réalise le colmatage des fissures et des cavités qui subsistent entre les é­boulis.
  • [0016]
    L'utilisation d'un agent gazéifiant sous forme de mousse préparé à partir d'eau additionnée d'un agent moussant et à partir d'un gaz contenant de l'oxygène, peut s'adapter à tous les procédés de gazéification souterraine du char­bon.
  • [0017]
    La figure 3 montre suivant une coupe passant par un plan vertical un procédé de gazéification souterraine par fil­tration sans liaison préalable, au niveau de la veine, dans lequel le puits 12 est utilisé pour l'injection d'un agent gazéifiant, sous haute pression, et le puits 13 pour la récupération du gaz produit. La gazéifica­tion débute par la mise à feu du charbon au fond du puits 13 et elle progresse à contre courant du sens d'écoulement de l'agent gazéifiant. Le conditionnement préalable de l'agent gazéifiant sous forme de mousse assure une répar­tition uniforme de l'eau et du gaz oxydant, dans la couche de charbon, et maintient à la surface du charbon un film d'eau qui inhibe les réactions d'oxydation, ce qui permet d'utiliser un agent gazéifiant à haute teneur en oxygène, sans provoquer l'auto-inflammation du charbon au voisi­nage du puits d'injection.
  • [0018]
    La figure 4 montre, suivant une coupe passant par un plan vertical, un procédé de gazéification dans lequel l'agent gazéifiant à haute teneur en oxygène est injecté dans un sondage de grande longueur 14, foré dans l'épaisseur de la veine et revêtu d'un tubage en acier, le gaz produit étant évacué par le puits 15. La gazéification débute par la mise à feu du charbon, en un point situé à une petite distance du puits 15. L'opération de gazéifica­tion comporte une alternance de périodes durant lesquelles le point d'injection de l'agent gazéifiant reste fixe et de périodes durant lesquelles le point d'injection est ré­tracté, par combustion contrôlée du tubage. Le condi­tionnement préalable de l'agent gazéifiant sous forme de mousse empêche la rétrocombustion du tubage. Les opéra­tions de rétraction du point d'injection de l'agent ga­zéifiant sont contrôlées par des interruptions tempo­raires de l'alimentation en eau du générateur de mousse, allant de pair avec un ajustement du débit de gaz à une valeur qui permette la rétrocombustion du tubage.
  • [0019]
    La figure 5 montre suivant une coupe passant dans l'épais­seur de la couche un procédé de gazéification souterraine dans lequel l'opération de gazéification se déroule entre un sondage d'injection 16 et un sondage de récupération 17, le long d'un chenal 18, ouvert dans l'épaisseur de la couche, et qui est limité d'un côté par le charbon en cours de gazéification et de l'autre côté par des éboulis de roche provenant du foudroyage du toit, dans la zone 19 déjà gazéifiée. L'agent gazéifiant injecté sous forme de mousse assure le colmatage des fissures et des cavités qui subsistent entre les éboulis rocheux de la zone fou­droyée, ce qui a pour effet de canaliser l'écoulement des gaz le long du front de gazéification du charbon, dans la zone où l'élévation de la température assure l'évaporation des bulles qui constituent la mousse.

Claims (8)

1. Procédé d'amélioration du conditionnement des agents gazéifiants, consistant en de l'eau à l'état liquide et en un gaz contenant de l'oxygène, utilisés dans les pro­cédés de gazéification souterraine, caractérisé en ce que,préalablement à son injection dans le gisement, l'eau est mélangée à une faible dose d'agent moussant et en ce que l'eau et le gaz oxydant sont traités dans un généra­teur de mousse, fonctionnant sous pression, avant d'être injectés conjointement dans le gisement, sous la forme d'une mousse constituant un mélange diphasique stable et homogène.
2. Procédé d'amélioration du conditionnement des agents gazéifiants suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent moussant utilisé est constitué par des protéines hydrolysées obtenues à partir de substances naturelles telles que : cornes, sabots de bovins, plumes, poils, écailles de poisson.
3. Procédé d'amélioration du conditionnement des agents gazéifiants suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent moussant est un produit chimique de syn­thèse tel que le laurysulfate de triéthanolamine, le laury-éther sulfate de sodium ou tout autre produit tensioactif, stabilisateur de mousse, qui permette de maintenir l'homogénéité du mélange diphasique pendant la durée du parcours souterrain de l'agent gazéifiant.
4. Procédé d'amélioration du conditionnement des agents gazéifiants suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la production de mousse est réalisée au fond des puits d'injection équipés de deux tubages concentriques, le tubage extérieur (1), utilisé pour l'injection du gaz oxydant, étant terminé par un ou plusieurs tamis fil­trants (2) à mailles de un à deux millimètres de dia­mètre et le tubage intérieur (3), utilisé pour l'injec­tion du mélange d'eau et d'agent moussant, étant termi­né par un ou plusieurs pulvérisateurs (4) ou par un dis­positif en tôle perforée, qui assure la dispersion de l'eau en fines gouttelettes (figure 1).
5. Procédé d'amélioration du conditionnement des agents gazéifiants suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la production de mousse est réalisée en surface, dans un générateur de mousse (7) installé en tête de chacun des puits d'injection, au sommet d'un tubage (5), auquel il est relié par l'intermédiaire d'une vanne (6) (figure 2).
6. Procédé d'amélioration suivant revendication 1 pour le conditionnement des agents gazéifiants utilisés dans les procédés de gazéification souterraine, dans lesquels un agent gazéifiant, injecté sous haute pression, filtre à travers une couche de charbon pour alimenter un front de gazéification se déplaçant à contre courant du sens d'écoulement de l'agent gazéifiant, caractérisé en ce que l'agent gazéifiant sous forme de mousse est condi­tionné de manière à assurer une répartition uniforme de l'eau et du gaz dans la couche de charbon et à maintenir à la surface du charbon un film d'eau qui inhibe les réactions d'oxydation (figure 3).
7. Procédé d'amélioration suivant revendication 1 pour le conditionnement des agents gazéifiants utilisés dans les procédés de gazéification souterraine, dans lesquels un agent gazéifiant à haute teneur en oxygène est injec­té à travers un sondage en veine (14) garni d'un tubage, l'opération de gazéification comportant une alternance de périodes durant lesquelles le point d'injection reste fixe et de périodes durant lesquelles le point d'injec­tion est rétracté par combustion contrôlée du tubage, caractérisé en ce que le contrôle de la rétraction du point d'injection de l'agent gazéifiant est assuré par des interruptions temporaires de l'alimentation en eau du générateur de mousse, allant de pair avec un ajuste­ment du débit de gaz (figure 4).
8. Procédé d'amélioration suivant revendication 1 pour le conditionnement des agents gazéifiants utilisés dans les procédés de gazéification souterraine, dans lesquels l'opération de gazéification se déroule le long d'un chenal (18) ouvert dans l'épaisseur de la veine et qui est limité d'un côté par le charbon en cours de gazéifi­cation et de l'autre côté par des éboulis de roche pro­venant du foudroyage du toit, dans la zone déjà gazéifiée (19), caractérisé en ce que le colmatage des fissures et des cavités qui subsistent entre les éboulis rocheux de la zone foudroyée est assuré par l'agent gazéifiant in­jecté sous forme de mousse de manière à canaliser l'é­coulement des gaz, le long du front de gazéification du charbon, dans la zone où l'élévation de la température assure la vaporisation des bulles de mousse (figure 5).
EP19860202396 1986-01-16 1986-12-30 Procédé concernant l'amélioration du conditionnement des agents gazéifiants utilisés dans les procédés de gazéification souterraine du charbon Expired - Lifetime EP0229434B1 (fr)

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