PL174462B1 - Sposób wytwarzania mieszanin gazowych zawierających metan - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania mieszanin gazowych zawierajacych metan z zastosowaniem gazu wzbogaconego w tlen pochodzacego z procesu, znamienny tym, ze prowadzi sie kolejno operacje rozdzielania mieszaniny gazowej zawierajacej co najmniej okolo 10% objetoscio- wych tlenu, na strumien zubozony w tlen i strumien wzbogacony w tlen, tloczenia strumienia zubozonego w tlen poprzez otwór zasilajacy, do stalej, weglowej formacji podziemnej zawierajacej metan, pod cisnieniem wyzszym niz cisnienie tej formacji, odzyskiwania mie- szaniny gazowej zawierajacej metan z otworu produkcyjnego polaczonego plynowo ze stala, weglowa formacja podziemna, oraz reakcji co najmniej czesci strumienia wzbogaconego w tlen ze strumieniem reagenta, zawierajacego co najmniej jeden reagent ulegajacy utlenieniu. PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania gazu zawierającego metan i zastosowanie strumienia gazu wzbogaconego w tlen pochodzącego z procesu, polegający na tym, że prowadzi się kolejno operacje fizycznego rozdzielania mieszaniny gazowej zawierającej co najmniej 10 procent objętościowych tlenu, na strumień zubożony w tlen i na strumień wzbogacony w tlen, wtłaczania do formacji podziemnej zawierającej metan, pod ciśnieniem wyższym niż ciśnienie tej formacji, strumienia zubożonego w tlen, poprzez otwór zasilający połączony płynowo ze stałą, węglową formacją podziemną, odzyskiwania mieszaniny gazowej zawierającej metan z otworu produkcyjnego połączonego płynowo ze stałą, węglową formacją podziemną i reakcji co najmniej części strumienia wzbogaconego w tlen, ze strumieniem reagenta zawierającego co najmniej jeden reagent ulegający utlenieniu.

Określenie, stała, węglowa formacja podziemna, użyte w niniejszym, odnosi się do dowolnej, w zasadzie stałej materii zawierającej metan, znajdującej się pod powierzchnią ziemi, wytworzonej w wyniku termicznego i biogennego rozkładu materii organicznej. Stałe, węglowe formacje podziemne obejmują węgle i łupki osadowe, lecz nie ograniczają się do nich.

Użyte w niniejszym określenie reagujący, odnosi się do dowolnej reakcji strumienia wzbogaconego w tlen z drugim strumieniem procesu. Przykładami takich reakcji jest spalanie, lecz nie ograniczają się do niego, jak również inne reakcje chemiczne wliczając w to reformowanie, takie jak reformowanie parowe metanu do gazu syntezowego, chemiczne procesy oksydacyjne takie jak konwersja etylenu do tlenku etylenu i oksydacyjny proces sprzęgania opisany w niniejszym.

Zastosowane w niniejszym określenie reagent ulegający utlenieniu” oznacza dowolny, organiczny lub nieorganiczny reagent, który ulega reakcji chemicznej z tlenem. Na przykład do reagentów ulegających utlenieniu zalicza się substancje, które mogą łączyć się chemicznie z tlenem, które mogą ulegać odwodomieniu w wyniku działania tlenu lub które poza tym zawierają element, którego wartościowość w wyniku reakcji z tlenem wzrasta w kierunku dodatnim.

Użyte w niniejszym określenie reagent organiczny, oznacza dowolny związek zawierający węgiel i wodór, bez względu na obecność takich heteroatomów jak azot, tlen i siarka. Przykłady obejmują metan i inne węglowodory, lecz nie ograniczają się do nich, czy to użyte jako paliwa, czy też substraty do przemiany w inne substancje organiczne.

Termin reagent nieorganiczny, użyty w niniejszym, oznacza dowolny reagent, który nie zawiera zarówno węgla jak i wodoru.

Odmiana sposobu wytwarzania gazu zawierającego metan i zastosowania strumienia gazu wzbogaconego w tlen otrzymanego w procesie, polega na tym, że prowadzi się kolejno operacje fizycznego rozdziału gazu zawierającego co najmniej 10% objętościowych tlenu i co najmniej 60% objętościowych azotu na strumień zubożony w tlen i strumień wzbogacony w tlen, wtłaczania, poprzez otwór zasilający, strumienia zubożonego w tlen do stałej, węglowej formacji zawierającej metan, pod ciśnieniem wyższym niż ciśnienie tej formacji, wydobywania miesza174 462 niny gazowej zawierającej metan i azot z otworu produkcyjnego połączonego płynowo ze stałą, węglową formacją podziemną i reakcji co najmniej części strumienia wzbogaconego w tlen ze strumieniem reagenta zawierającego co najmniej jeden reagent wybrany z grupy składającej się z metanu i reagentów pochodnych metanu.

Użyte w niniejszym określenie reagent pochodny metanu, oznacza związek utworzony bezpośrednio z surowca zawierającego metan, związek, do którego syntezy wykorzystuje się półprodukt wytworzony ze strumienia procesu zawierającego metan lub związek o charakterze polarnym występujący w gazie ziemnym, stanowiący zanieczyszczenie. Do przykładów reagentów pochodnych metanu zalicza się, nie ograniczając się do nich, gaz syntezowy otrzymany w wyniku reformowania metanu, metanol lub eter dimetylowy gdy tworzą się w reakcji bezpośredniej lub etapowej gazu syntezowego nad katalizatorem, mieszaniny zawierające węglowodory C₂ i wyższe i/lub ich odmiany zawierające heteroatom, otrzymane w takim procesie jak katalityczne uwodornienie metodą Fisher-Tropsch’a gazu syntezowego otrzymanego z metanu nad katalizatorem i zwykły gaz ziemny zanieczyszczony siarkowodorem.

Następną odmianą sposobu wytwarzania gazu zawierającego metan i użycia otrzymanego w procesie gazu wzbogaconego w tlen, jest proces polegający na tym, że prowadzi się kolejno operacje fizycznego rozdzielania powietrza na strumień zubożony w tlen, w którym stosunek objętościowy azotu do tlenu wynosi co najmniej 9:1 i na strumień wzbogacony w tlen, w którym stosunek objętościowy azotu do tlenu wynosi mniej niż 2,5:1, wtłaczania, poprzez otwór zasilający, strumienia zubożonego w tlen do złoża węglowego zawierającego metan, pod ciśnieniem wyższym niż ciśnienie tej formacji, strumienia zubożonego w tlen, odzyskiwania mieszaniny gazowej zawierającej metan i azot z otworu produkcyjnego połączonego płynowo ze złożem węglowym i reakcji co najmniej części strumienia wzbogaconego w tlen ze strumieniem reagenta zawieraj ącym co najmniej jeden reagent wybrany z grupy składającej się z metanu i reagentów pochodnych metanu.

Użyte w niniejszym określenie złoże węglowe, oznacza pojedynczy pokład węgla lub szereg pokładów węgla, które zawierają metan i przez które wtłaczany gaz może przemieszczać się do otworu produkcyjnego.

Określenie powietrze, które użyto w niniejszym, oznacza dowolną mieszaninę gazową zawierającą co najmniej 15% objętościowych tlenu i co najmniej 60% objętościowych azotu. Korzystnie, powietrze jest mieszaniną atmosferyczną gazów znajdującą się w pobliżu odwiertu i zawierającą od około 18 do 20% objętościowych tlenu i od 80 do 82% objętościowych azotu.

Użyte w niniejszym określenie odzyskiwanie, oznacza kontrolowane wydobycie i dysponowanie gazem, takiejak składowanie gazu w zbiornikach i dystrybucja gazu rurociągiem. Określenie odzyskiwanie wyklucza wyraźnie wypuszczanie gazu do atmosfery.

Każda z powyższych odmian wynalazku umożliwia w korzystny sposób wytwarzanie metanu, ponieważ każda efektywnie wykorzystuje strumień produktu ubocznego wzbogacony w tlen, otrzymany w trakcie wytwarzania strumienia zubożonego w tlen. Wykorzystanie w ten sposób strumienia wzbogaconego w tlen daje w wyniku proces korzystniejszy ekonomicznie od procesów przeprowadzanych innymi sposobami.

W szeregu korzystnych odmianach wynalazku, mieszaninę metanową zawierającą azot wydobytą z formacji podziemnej miesza się ze strumieniem wzbogaconym w tlen, w celu wytworzenia mieszaniny do spalania korzystnej stiechometrycznie i tym samym wyeliminowania lub zredukowania konieczności usuwania azotu z wydobytej mieszaniny metanowej. Inne, korzystne odmiany wynalazku wykorzystują metan lub reagenty pochodne metanu w różnych procesach chemicznych. Te odmiany są szczególnie korzystne, ponieważ metan jest dostępny na miejscu lub w pobliżu instalacji produkcyjnej. W pewnych szczególnie korzystnych odmianach, metan do reakcji lub reagent pochodny metanu otrzymuje się z tej samej formacji, do której został wtłoczony gaz zubożony w tlen.

Poniżej przedstawiono szereg szczegółowych sposobów według obecnego wynalazku.

Szczegółowe sposoby postępowania przedstawione poniżej, są podane wyłącznie dla ilustracji i nie mogą oznaczać ograniczenia zakresu wynalazku określonego w załączonych zastrzeżeniach.

174 462

Wspólną cechą każdego procesu opisanego w niniejszym jest po pierwsze wytworzenie strumienia zubożonego w tlen, użytego do zwiększenia wydobycia metanu z podziemnej formacji i po drugie wykorzystanie w pewnych typach procesów utleniania strumienia wzbogaconego w tlen, wytworzonego jako produkt uboczny w procesie otrzymywania strumienia zubożonego w tlen. Gaz zawierający metan wytworzony sposobem według tego wynalazku, można wykorzystać na miejscu do takich celów jak spalanie w siłowniach, jako surowiec w instalacjach chemicznych lub gaz wielkopiecowy. Odmiennie, wytworzony gaz można wprowadzić do rurociągu gazu ziemnego, wstępnie usuwając Iub nie z wyprodukowanego gazu azot i/lub inne gazy.

Jakkolwiek często korzystnie będzie poddać reakcji azot i gaz zawierający metan wyprodukowany z formacji podziemnej ze strumieniem wzbogaconym w tlen, wytworzonym w procesie odzyskiwania metanu, to strumień wzbogacony w tlen można poddać reakcji ze strumieniami zawierającymi dowolną substancję ulegającą utlenieniu, bez odejścia od istoty wynalazku. Zwykle, strumienie te będą zawierać metan Iub pochodną metanu, ale strumień wzbogacony w tlen można poddawać reakcji z innymi substancjami organicznymi, szczególnie gdy zintegrowany zakład petrochemiczny usytuowany jest na terenie Iub w pobliżu miejsca wydobywania gazu ziemnego.

Strumienie procesu zubożone w tlen i wzbogacone w tlen, niezbędne do praktycznej realizacji sposobu według wynalazku, można wytwarzać dowolną techniką nadającą się do fizycznego rozdzielania powietrza atmosferycznego Iub podobnego gazu na frakcje wzbogacone w tlen i z niedoborem tlenu. Jakkolwiek znanych jest wiele technik wytwarzania tych strumieni, odpowiednie są trzy metody rozdzielania: rozdzielanie membranowe, ciśnieniowa adsorpcja na sitach molekularnych i rozdzielanie niskotemperaturowe.

Gaz poddawany frakcjonowaniu zwykle będzie powietrzem atmosferycznym Iub podobną mieszaniną gazową, chociaż w razie dostępności można stosować inne gazowe mieszaniny tlenu i mniej reaktywnych, korzystnie obojętnych gazów. Takie inne mieszaniny można wytwarzać używając Iub mieszając gazy otrzymane z takich procesów jak niskotemperaturowe wzbogacanie zawierającego azot gazu ziemnego o niskim BTU. Poniżej opisano powietrze atmosferyczne jako gaz poddawany frakcjonowaniu, lecz nie oznacza to, że gaz poddawany frakcjonowaniu ogranicza się do powietrza.

Jeżeli stosuje się metody rozdzielania membranowego, powietrze należy wprowadzić do separatora membranowego pod ciśnieniem, korzystnie z prędkością odpowiednią do wytworzenia gazowego strumienia wylotowego zubożonego w tlen, w którym stosunek objętościowy azotu do tlenu wynosi co najmniej 9:1 i strumienia wylotowego wzbogaconego w tlen, w którym stosunek objętościowy azotu do tlenu wynosi mniej niż 2,5:1.

Zgodnie z wynalazkiem można zastosować dowolny separator membranowy zdolny do oddzielenia tlenu od azotu. Odpowiednim separatorem membranowym jest urządzenie NIJECT, firmy Niject Services Co. of Tulsa, Oklahoma. Innym odpowiednim aparatem jest urządzenie GENERON, firmy Generon Systems of Houston, Texas.

Separatory membranowe takie jak urządzenia NIJECT i GENERON, zawierają zwykle sekcję sprężarkową do sprężania powietrza i sekcję membranową do frakcjonowania powietrza. W sekcjach membranowych obydwu aparatów NIJECT i GENERON wykorzystuje się wiązki membran z włókien kapilarnych. Wiązki membran dobiera się tak, aby były względnie bardziej przepuszczalne dla gazu Iub gazów pożądanych w pierwszej frakcji, takich jak tlen i względnie nieprzepuszczalne dla gazu Iub gazów potrzebnych w drugiej frakcji, takich jak azot, dwutlenek węgla i para wodna. Powietrze wlotowe sprężane jest do odpowiedniego ciśnienia i przechodzi przez włókna albo na zewnątrz włókien.

W separatorze NIJECT sprężone powietrze na zewnątrz włókien kapilarnych posiada energię umożliwiającą przenikanie do włókien kapilarnych tlenu, dwutlenku węgla i wody, podczas gdy azot zubożony w tlen przepływa na zewnątrz włókien. Powietrze zubożone w tlen opuszcza urządzenieprzy ciśnieniu wlotowym wynoszącym 3,45x10⁵ Pa Iub wyższym, zwykle co najmniej 6,89x10’Pa.

W separatorze GENERON sprężone powietrze przepływa wewnątrz włókien kapilarnych. Energia z tym związana powoduje transport powietrza wzbogaconego w tlen przez ściany

174 462 włókna. Znajdujące się wewnątrz włókien powietrze zubożone w tlen opuszcza separator przy podwyższonym ciśnieniu wynoszącym 3,45x10⁵ lub wyższym, zwykle co najmniej 6,89x10⁵ Pa.

Ponieważ strumień zubożony w tlen musi zostać wtłoczony do formacji, których ciśnienie otoczenia wynosi zwykle od około 3,45xl0⁶ do 1,37x10⁷ Pa, korzystne jest zastosowanie separatorów membranowych, z których powietrze zubożone w tlen uchodzi pod podwyższonym ciśnieniem, ponieważ powoduje to zredukowanie kosztów kolejnego sprężania.

W omawianych aktualnie separatorach membranowych ciśnienia robocze na wlocie wynoszą od około 3,45x10⁵ do 1,72x106 Pa, korzystnie od około 6,89x10⁵ do l,37x106pa, przy szybkości przepływu odpowiedniej dla zredukowania zawartości tlenu w gazowym strumieniu wylotowym zubożonym w tlen, do stosunku objętościowego azotu do tlenu od około 9:1 do 99:1. W warunkach ruchowych typowych dla separatora, wyższe ciśnienia zastosowane w układzie membranowym zwiększają szybkość przepływu gazu i powodują, że gaz przechodzi przez układ prędzej, zmniejszając tym samym skuteczność rozdzielczą membrany. Odmiennie, niższe ciśnienia powietrza i szybkości dają w wyniku strumień wylotowy bardziej zubożony w tlen lecz z mniejszą szybkością. Korzystnie jest aby separator membranowy działał z szybkością umożliwiającą otrzymanie strumienia wylotowego zawierającego od około 2 do 8% objętościowych tlenu. Gdy poddaje się procesowi powietrze atmosferyczne zawierające około 20% tlenu, z szybkością odpowiednią do wytworzenia frakcji zubożonej w tlen zawierającej około 5% objętościowych tlenu, frakcja powietrza wzbogacona w tlen zawiera zwykle około 40% objętościowych tlenu. W tych warunkach, gazowy strumień wylotowy zubożony w tlen opuszcza separator membranowy przy ciśnieniu przekraczającym ciśnienie atmosferyczne, mniejszym od 1,37x106 Pa.

Wymagane zgodnie z wynalazkiem strumienie produkcyjne wzbogacone w tlen i zubożone w tlen, można także wytwarzać w procesie adsorpcji ciśnieniowej na sitach molekularnych. Typowo, proces ten wymaga najpierw wtłaczania powietrza pod ciśnieniem do złoża adsorbentu, który selektywnie adsorbuje tlen w stosunku do azotu. Wtłaczanie powietrza kontynuuje się do momentu aż osiągnie się wymagane nasycenie materiału złoża. Żądane nasycenie adsorpcyjne złoża można wyznaczyć na drodze doświadczalnej.

W momencie gdy osiągnie się pożądane nasycenie adsorpcyjne złoża, odtwarza się zdolność materiału adsorpcyjnego poprzez obniżenie całkowitego ciśnienia w złożu, w celu spowodowania desorpcji strumienia produkcyjnego wzbogaconego w tlen. W razie potrzeby złoże można oczyścić przed ponownym uruchomieniem cyklu adsorpcyjnego. Czyszczenie złoża w ten sposób ma na celu zabezpieczenie się przed redukcją pojemności złoża w następnym cyklu adsorpcyjnym, spowodowaną pozostałościami gazu wzbogaconego w tlen. Korzystnie, stosuje się więcej niż jedno złoże materiału. Gdy jedno złoże materiału adsorpcyjnego pracuje w cyklu adsorpcyjnym, inne złoże materiału adsorpcyjnego poddawane jest dekompresji lub oczyszczaniu.

Zastosowane ciśnienie podczas części adsorpcyjnej i części desorpcyjnej cyklu oraz ciśnienie różnicowe stosowane w separatorze adsorpcyjnym, są tak dobrane aby zoptymalizować rozdzielanie azotu od tlenu. Ciśnienie różnicowe stosowane w separtorze adsorpcyjnym jest to różnica pomiędzy ciśnieniem stosowanym w części adsorpcyjnej cyklu i ciśnieniem stosowanym podczas części desorpcyjnej cyklu. Koszt sprężania wtłaczanego powietrza jest ważnym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę przy doborze stosowanego ciśnienia.

Szybkość przepływu strumienia zubożonego w tlen, usuwanego w części adsorpcyjnej cyklu, musi być wystarczająco wysoka dla zabezpieczenia odpowiedniego przepływu ale wystarczająco niska dla odpowiedniego rozdzielenia składników powietrza. Zwykle szybkość wtłaczania powietrzajest tak ustalana, uwzględniając poprzednie parametry, aby w odzyskanym gazowym strumieniu wylotowym zubożonym w tlen stosunek objętościowy azotu do tlenu wynosił od około 9:1 do 99:1.

Ogólnie, im wyższe zastosowane ciśnienie na wlocie tym więcej gazu może być zaadsorbowane przez złoże. Podobnie, im szybsze usuwanie z układu gazowego wycieku zubożonego w tlen, tym wyższa zawartość tlenu w gazowym wycieku. Korzystnie jest zwykle tak prowadzić proces w ciśnieniowym separatorze adsorpcyjnym na sitach molekularnych, aby otrzymać powietrze zubożone w tlen zawierające od około 2 do 8% objętościowych tlenu. W ten sposób

174 462 możliwe jest zmaksymalizowanie wytwarzania powietrza zubożonego w tlen i w tym samym czasie uzyskanie korzyści związanych z tłoczeniem powietrza zubożonego w tlen do formacji.

Do stosowania w separatorach do ciśnieniowej adsorpcji na sitach molekularnych nadaje się wiele różnorodnych adsorbentów. Do szczególnie użytecznych materiałów adsorpcyjnych zalicza się materiały pochodzenia węglowego, materiały bazujące na glinie, materiały bazujące na krzemie oraz zeolity. Każda z tych klas materiałów obejmuje szereg odmian charakteryzujących się składem, sposobem aktywowania i selektywnością adsorpcyjną. Przykładami właściwych materiałów, które mogą być stosowane, są zeolity posiadające w swoim składzie glinokrzemiany sodowe, takie jak zeolit typu 4A i RS-10 (zeolitowe sito molekularne wytwarzane przez firmę Union Carbide Corporation), sita molekularne na bazie węgla i różne postacie węgla aktywnego. Trzecim sposobem frakcjonowania powietrza na tlen i azot jest rozdzielanie niskotemperaturowe. W procesie tym powietrze najpierw skrapla się i następnie destyluje na frakcję tlenową i frakcję azotową. Chociaż w wyniku rozdziału niskotemperaturowego otrzymuje się zwykle frakcje azotowe zawierające mniej niż 0,01 % tlenu i frakcje tlenowe zawierające 70% lub więcej tlenu, proces wymaga skrajnie dużych ilości energii i tym samymjest kosztowny. Ponieważ nie można przyjąć, że obecność kilku procent objętościowych tlenu w azocie jest szkodliwa gdy taki stumień jest wykorzystywany do odzyskiwania metanu, względnie czysta frakcja azotowa wytwarzana zwykle metodą rozdzielania niskotemperaturowego będzie przeważnie z powodów kosztów nie do zaakceptowania.

Strumień procesu zubożony w tlen musi być wtłoczony do stałej, węglowej formacji podziemnej pod ciśnieniem wyższym od ciśnienia złoża i korzystnie niższym od ciśnienia pękania formacji. Jeżeli ciśnienie jest za niskie gaz nie może zostać wtłoczony. Jeżeli ciśnienie jest za wysokie i formacja pęka, gaz może uchodzić bezpowrotnie przez szczeliny. Z uwagi na powyższe i z powodu ciśnienia występującego w typowych formacjach, strumień gazu zubożonego w tlen powinien zostać zwykle sprężony w kompresorze do ciśnień od około 2,76x10⁶ do 1,37x10⁷ Pa, przed wtłoczeniem strumienia do formacji przez jeden lub więcej otworów zasilających wprowadzonych do formacji lub połączonych płynowo z formacją.

Jakkolwiek do sprężania strumienia zubożonego w tlen można użyć dowolną sprężarkę, czasami korzystne będzie zastosowanie sprężarki, do napędzania której stosuje się spalanie metanu, z powodu jego dostępności na miejscu. W razie potrzeby, tego typu sprężarkę można napędzać gazem zawierającym metan, wydobytym z formacji podziemnej i strumieniem produktu ubocznego wzbogaconym w tlen, jak to szczegółowo opisano poniżej.

Gazową mieszaninę zawierającą metan odzyskuje się ze stałej, węglowej formacji podziemnej poprzez co najmniej jeden otwór produkcyjny połączony płynowo z formacją. Korzystnie, otwór produkcyjny powinien kończyć się w jednym lub więcej pokładów zawierających metan takich jak pokłady węglowe znajdujące się w złożu węglowym. Chociaż położenie wewnątrz pokładu jest korzystne, zakończenie otworu wydobywczego nie musi być zlokalizowane w pokładzie tak długo dopóki istnieje komunikacja płynowa pomiędzy częścią formacji zawierającej metan i otworem wydobywczym. Otwór produkcyjny jest sterowany tak jak tradycyjne otwory do odzyskiwania metanu ze złoża węglowego. W niektórych przypadkach, można korzystnie sterować otworem wydobyczym przy możliwie minimalnym ciśnieniu zwrotnym, w celu ułatwienia odzyskiwania z otworu płynu zawierającego metan.

Wtłaczanie do formacji strumienia zubożonego w tlen może odbywać się sposobem ciągłym lub nieciągłym. Ponadto, ciśnienie wtłaczania można utrzymywać na stałym poziomie lub może być zmienne. Korzystnie, ciśnienie wtłaczania powinno być mniejsze niż ciśnienie pękania formacji.

W niektórych przypadkach może być pożądane wtłaczanie do formacji gazów desorbujących metan pod ciśnieniem wyższym od ciśnienia pękania formacji, jeżeli brak jest pęknięć na przestrzeni pomiędzy otworem tłocznym i otworem wydobywczym. Ciśnienia tłoczenia przewyższające ciśnienie pękania formacji, mogą wytworzyć dodatkowe szczelinowanie, które spowoduje zwiększenie możliwości tłoczenia i skutkiem tego wzrost szybkości odzyskiwania metanu. Korzystnie jest, gdy połowa długości szczeliny w szczelinach formacji utworzonych w wyniku tłoczenia powyżej ciśnienia pękania formacji, jest mniejsza od około 20% do około 30%

174 462 od odległości pomiędzy otworem tłocznym i otworem wydobywczym. Korzystne jest także, gdy wywołane szczelinowanie nie przekracza obszaru formacji.

Parametry ważne dla odzyskiwania metanu, takie jak połowa długości szczeliny, azymut i wzrost wysokości można określić stosując znane metody modelowania formacji. Przykłady takich metod omówione są przez Johna L.Gidley’ a i innych w Recent Advances in Hydraulic Fracturing, Tom 12, w Society of Petroleum Engineers Monograph Series, 1989, strony 25-29 i 76-77 i C.L.Szustera w Detection Within the Wellbore of Seismic Signais Created by Hydraulic Fracturing, artykuł SPE 7448 wygłoszony na Society of Petroleum Engineers’ Annual Technical Conference and Exhibition, Houston, Texas, 1-3 października 1978 r. Odmiennie, zagadnienie połowy długości szczelin i skutki ich zorientowania można oszacować stosując połączenie analizy przebiegów przejściowych ciśnienia i modelowania przepływu złożowego, jak to przedstawiono w artykule N.Ali i innych (SPE 22893), p.t. Injection Above Fracture Parting Pressure Pilot, Valhal Field, Norway, wygłoszonym na 69th Annual Technical Conference and Exhibition of the Society of Petroleum Engineers, Dallas, Texas, 6-9.10.1991 r. Chociaż należy odnotować, że powyższe doniesienia opisują sposób polepszenia wydobycia ropy naftowej na drodze wtłaczania wody pod ciśnieniem przewyższającym ciśnienie powodujące pękanie formacji, to można przyjąć, że sposoby i środki techniczne omówione w artykule SPE 22893 mogą zostać zaadaptowane w celu polepszenia wydobycia metanu ze stałej, węglowej formacji podziemnej, takiej jak złoże węglowe.

Wtłaczanie gazu zubożonego w tlen pobudza lub poprawia wydobycie metanu z formacji. Wielkość i rozkład w czasie wzrostu odzyskiwania metanu z otworu wydobywczego będzie zależał od wielu czynników, w tym na przykład od rozmieszczenia otworu, miąższości pokładu, porowatości układu szczelin, ciśnienia i szybkości wtłaczania, składu wtłaczaneo gazu, składu gazu sortowanego, ciśnienia formacji oraz ogólnego wydobycia gazu, zanim rozpoczęto wtłaczanie gazu zubożonego w tlen.

Wszystkie inne równorzędne czynniki, mniejsza odległość pomiędzy otworami tłocznym i wydobywczym, zwykle powodują równoczesny wzrost szybkości odzyskiwania metanu i skrócenie czasu do pojawienia się w otworze wydobywczym tłoczonego gazu zubożonego w tlen. Gdy otwory są rozstawione, żądanie gwałtownego wzrostu szybkości wydobycia metanu musi być zrównoważone innymi czynnikami, takimi jak wcześniejsze pojawienie się azotu w odzyskiwanym gazie. Jeżeli rozstawienie otworów jest za małe, cząsteczki gazu zubożonego w tlen będą przechodziły przez formację do otworu wydobywczego i nie będą skutecznie wykorzystane do desorpcji metanu z węglowego podłoża.

Korzystnie, odzyskiwany z otworu płyn zawierający metan winien zawierać zwykle co najmniej 65% objętościowych metanu, przy czym pozostałą zasadniczą częścią w procentach objętościowych będzie strumień gazu zubożonego w tlen wtłoczony do formacji. Względna zawartość frakcji metanu, tlenu, azotu i innych gazów w wydobytej mieszaninie, będzie różnić się w czasie w zależności od zmniejszania się ilości metanu i różnych czasów przejścia przez formację różnych gazów. We wczesnych stadiach eksploatacji otworu, nie będzie niespodzianką jeżeli odzyskiwany gaz ściśle odpowiada składowi metanu ze złoża węgla, oznaczonemu in situ. Po okresie ciągłej eksploatacji, można spodziewać się w odzyskiwanym gazie znacznych ilości tłoczonego gazu zubożonego w tlen.

Strumień gazu wzbogaconego w tlen, otrzymany z produkcji płynu zubożonego w tlen przeznaczonego do tłoczenia, można wykorzystać w różny sposób. Na przykład, strumień wzbogacony w tlen można poddać reakcji ze strumieniem zawierającym jeden lub więcej związków organicznych. Reakcją może być spalanie lub inny typ reakcji chemicznej. W większości przypadków reagującym związkiem organicznym będzie metan lub pochodne z metanowego strumienia zasilającego, chociaż strumień wzbogacony w tlen można korzystnie zastosować w innych procesach spalania lub reakcjach chemicznych, szczególnie wtedy gdy zintegrowany kompleks chemiczny lub przemysłowy znajduje się w pobliżu otworu wydobywczego.

Zastosowanie strumienia wzbogaconego w tlen, zawierającego 25 objętości na jednostkę lub więcej tlenu, w połączeniu z innymi strumieniami procesu zawierającymi związki organiczne, będzie często wymagało optymalizacji stężeń azotu, tlenu i innych gazów zawartych w strumieniu procesu. Na przykład, jeżeli mieszaniny powietrza wzbogaconego w tlen poddaje się

174 462 reakcji z azotem zawierającym metan lub azotem i dwutlenkiem węgla, niezbędne będzie częste regulowanie objętości strumienia wzbogaconego w tlen łączonego z metanem, w celu regulowania stosunku metanu do tlenu w otrzymanej mieszaninie. Pozwoli to na optymalizację spalania, gdy mieszaninę poddaje się temu procesowi. Odmiennie, jeżeli mieszaninę stosuje się jako surowiec w procesie petrochemicznym, takim jak wytwarzanie gazu syntezowego jak to omówiono poniżej, stosunek metanu do tlenu winien być dostosowany do tego celu. Kontrola całej ilości stosowanego powietrza wzbogaconego w tlen może być szczególnie ważna, ponieważ stężenie w metanie takich gazów jak dwutlenek węgla i azot może nie być stałe w czasie.

Sposób według wynalazku szczególnie dobrze nadaje się do procesów wymagających wytwarzania na miejscu mocy lub ciepła. Na przykład, obliczenia wykazują, że reprezentatywna mieszanina otrzymana z otworu wydobywczego zgodnie z obecnym wynalazkiem, zawierająca 16% wagowych azotu i 84% wagowych metanu, może być spalana z otrzymanym w procesie strumieniem wzbogaconym w tlen o stężeniu 40% objętościowych, dając w wyniku taką samą ilość ciepła jak w przypadku spalania powietrza i czystego metanu. Połączenie w ten sposób strumienia metan/azot z otworu wydobywczego ze strumieniem z procesu wzbogaconym w tlen, zmniejsza koszty poprzez eliminację konieczności usuwania azotu ze strumienia wydobytego gazu ziemnego, przed jego spaleniem. Wytworzone ciepło można użyć do różnych celów, dzięki wykorzystaniu różnych znanych sposobów wymiany ciepła.

Spalanie strumienia azot/metan ze strumieniam wzbogaconym w tlen nadaje się szczególnie do produkcji na miejscu energii elektrycznej. Jest to prawdziwe w tych krajach lub regionach, które posiadają dość dobrze rozwiniętą sieć dystrybucji energii elektrycznej lecz nie posiadają systemu rurociągów do transportu gazu ziemnego. W przypadku takim jak ten, wytworzony strumień azot/metan można spalać ze strumieniem wzbogaconym w tlen w opalanym gazem ziemnym urządzeniu wytwarzającym energię elektryczną, takim jak zespół prądnicowo- turbinowy. Tego typu instalacja jest zdolna do skonsumowania wielkich strumieni określonego gazu i przekształcenia wytworzonej energii w formę łatwiejszą do dystrybucji, pozwalając tym samym uniknąć konieczności usuwania azotu z wydobytego gazu, jak również elimininując korzystanie z systemu rurociągów.

Strumień procesu wzbogacony w tlen można także zastosować korzystnie w szeregu różnych reakcji chemicznych nie opartych na spalaniu. Najbardziej korzystnie jest zastosować strumień w procesach wymagających użycia metanu, zlokalizowanym w pobliżu otworu wydobywczego. Jednym z procesów wykorzystujących tlen, który szczególnie dobrze nadaje się do sposobu według wynalazku jest sprzęganie utleniające metanu do węglowodorów o wyższym ciężarze cząsteczkowym, użytecznych jako reagenty chemiczne lub takie paliwa jak benzyna.

W typowym procesie sprzęgania utleniającego gaz zawierający tlen taki jak powietrze reaguje z parami metanu nad materiałem kontaktowym sprzęgania utleniającego Iub katalizatorem, w celu sprzęgnięcia razem cząsteczek metanu i wstępnie sprzęgniętych węglowodorów w węglowodory o wyższych ciężarach cząsteczkowych. Dobrze znanych jest szereg różnych materiałów na kontakty użytecznych w reakcjach sprzęgania utleniającego, które stanowią zwykle mieszaninę różnych metali, zawierającą często metale ziem rzadkich w postaci stałej, znanych ze swojej stabilności w warunkach reakcji sprzęgania utleniającego. Jeden z reprezentatywnych materiałów na kontakt ujawniony jest w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych nr 5053578, ujawnienie którego jest zamieszczone w niniejszym jako referencja. Materiał ten zawiera metal grupy IA, metal grupy UB i metal wybrany z grupy składającej się z glinu, krzemu, tytanu, cynku, cyrkonu, kadmu i cyny.

Reakcję sprzęgania utleniającego można prowadzić w różnorodnych warunkach operacyjnych. Reprezentatywne warunki reakcji obejmują szybkość objętościową gazu na godzinę wynoszącą od 100 do 20000 h'¹, stosunek metanu do tlenu wynoszący od 2:1 do 10:1, ciśnienia zmieniające się w granicach od ciśnień niższych od otoczenia do 9,8x10⁵ Pa lub wyższych i temperatury w granicach od około 400°C do około 1000°C. Należy zaznaczyć, że temperatury powyżej 1000°C nie są korzystne, ponieważ w tych temperaturach reakcje termicznego rozkładu zaczynają przeważać nad reakcjami sprzęgania utleniającego.

Metanowy strumień zasilający zawierający azot, wydobyty ze złoża węglowego, można użyć taki jaki jest jako źródło metanu, ponieważ nie sądzi się aby dodatkowa ilość azotu mogła

174 462 mieć poważny wpływ na reakcję sprzęgania utleniającego. Dodatkowo, strumień bogaty w tlen można korzystnie zastosować jako źródło tlenu do reakcji sprzęgania utleniającego. Taki proces jest korzystny z punktu widzenia ekonomicznego w porównaniu z typowym procesem sprzęgania utleniającego metan/tlen, ponieważ zwiększona zawartość tlenu strumienia wzbogaconego w tlen zmniejsza całkowitą objętość gazu niezbędną do zasilania w procesie. Redukcja objętości obniża koszty sprężania i koszty energii w stosunku do kosztów wymaganych w procesie sprzęgania utleniającego wykorzystującego powietrze jako źródło tlenu, kiedy to stosowane są ciśnienia powyżej 2x10⁵ Pa, ponieważ proces wymaga sprężania i transportu mniejszych ilości azotu. Oczywiście, tam gdzie stosuje się mieszaninę metanu i azotu jako strumień zasilający sprzęganie utleniające w tych względnie wysokich ciśnieniach, sprężarki oraz odpowiednie wyposażenie instalacji wymagają dostosowania rozmiarów do przyjęcia dodatkowej objętości gazu związanej z azotem zawartym w strumieniu zasilającym.

Strumień wzbogacony w tlen, utworzony sposobem według wynalazku, można stosować w różnych innych procesach chemicznych i petrochemicznych wymagających źródła tlenu. W tych przypadkach, zastosowanie strumienia wzbogaconego w tlen zmniejsza lub eliminuje koszty inwestycyjne, które w innym przypadku należałoby ponieść na instalację wytwarzającą tlen. Może to z kolei spowodować, że wiele ekonomicznie niekorzystnych procesów chemicznych stanie się korzystnymi z punktu widzenia ekonomiczniego.

Do przykładowych procesów, które mogą przynieść korzyść z dostępności strumienia bogatego w tlen według obecnego wynalazku zalicza się:

1) operacje wytwarzania stali, w których tlen stosuje się zarówno do intensyfikacji wydajności paliwa jak i do usuwania takich zanieczyszczeń jak węgiel i siarka na drodze utlenienia tych zanieczyszczeń obecnych zwykle w stopionym żelazie;

2) zastosowania przy produkcji metali nieżelaznych, w których gaz wzbogacony w tlen używa się w celu oszczędności czasu i pieniędzy przy wytapianiu płomieniowym takich metali jak miedź, ołów, antymon i cynk; oraz chemiczne procesy utleniania takie jak katalityczne utlenianie etylenu do tlenku etylenu lub glikolu etylenowego albo wytwarzanie kwasu octowego, jak również utlenianie w fazie ciekłej lub oksychlorowanie każdego dowolnego związku chemicznego stanowiącego surowiec.

Sposób według wynalazku także nadaje się dobrze do wytwarzania gazu syntezowego, który można przekształcić w takie związki chemiczne jak metanol, kwas octowy lub eter dimetylowy, na drodze tradycyjnych i dobrze znanych procesów chemicznych. W tych zastosowaniach gaz syntezowy można wytwarzać w reakcji strumienia wzbogaconego w tlen ze strumieniem zawierającym metan, w jednym z szeregu dobrze znanych procesów takich jak reformowanie parowe. Strumień gazu syntezowego można następnie użyć do wytwarzania związków organicznych zawierających dwa lub większą ilość atomów węgla, w takim procesie jak synteza Fisher-Tropsch' a, w której gaz syntezowy ulega katalitycznemu przekształceniu nad dowolnym z wielu dobrze znanych katalizatorów, w celu wytworzenia różnorodnych mieszanin związków organicznych C 2 - C10, takich jak węglowodory i alkohole.

Jeszcze innym zastosowaniem strumienia wzbogaconego w tlen, wytworzonego sposobem według obecnego wynalazku, jest poprawienie wydajności procesów usuwania siarkowodoru, takich jakie stosowane są w syntezie Clausa. Jak wiadomo, gaz ziemny może zawierać znaczne ilości gazowego siarkowodoru lub H2S. Gaz o wysokiej korozyjności musi zostać usunięty z gazu ziemnego przedjego dystrybucją i jest zwykle usuwany z gazu ziemnego przez wymywanie roztworem aminy w wodzie, takie jak wymywanie monoetanoloaminą lub dietanoloaminą w kolumnie z wypełnieniem lub w kolumnie talerzowej. Zwykle H2S jest następnie przekształcany w siarkę elementarną w procesie znanym jako synteza Clausa. W syntezie Clausa gazowy H2 S przekształca się w siarkę elementarną zgodnie z następującymi równaniami:

(I) H2S + 3/2O2 -> SO2 + H2O (II) 2H2S + SO2 -> 3S + 2H₂0 (III) 3H2S + 3/202 -> 3S + 3H2O (reakcja sumaryczna)

Jak to widać z równania (I), strumień wzbogacony w tlen według obecnego wynalazku może być korzystnie zastosowany do aktywowania utleniania gazowego siarkowodoru. Można przyjąć, ze zastosowanie strumienia wzbogaconego w tlen zawierającego aż do około 30%

174 462 wagowych tlenu zgodnie z obecnym wynalazkiem do istniejącej instalacji Clausa może spowodować wzrost wydajności instalacji aż do około 25% bez zasadniczej jej modyfikacji. Dodatkową wydajność można uzyskać dzięki specjalnemu zaprojektowaniu reaktora Clausa do wykorzystania strumienia wzbogaconego w tlen, zawierającego więcej niż 30% wagowych tlenu. Stosując strumień wzbogacony w tlen sposobem według tego wynalazku można uzyskać korzyść związaną ze znaczną oszczędnością kosztów inwestycyjnych, tam gdzie dostępny jest strumień wzbogacony w tlen.

Powyższe opisy dostarczają szereg przykładów według obecnego wynalazku, zgodnie z którymi zwiększa się wydobycie metanu ze stałej, węglowej formacji podziemnej, podczas gdy równocześnie polepsza się ekonomika procesu odzyskiwania tlenu.

Należy zdawać sobie sprawę, że różne inne odmiany wynalazku uzyskane na drodze modyfikacji lub zmian, będą widoczne dla specjalistów, bez szkody dla ducha i zakresu wynalazku, zdefiniowanego w zastrzeżeniach.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 4,00 zł

Claims (11)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania mieszanin gazowych zawierających metan z zastosowaniem gazu wzbogaconego w tlen pochodzącego z procesu, znamienny tym, że prowadzi się kolejno operacje rozdzielania mieszaniny gazowej zawierającej co najmniej około 10% objętościowych tlenu, na strumień zubożony w tlen i strumień wzbogacony w tlen, tłoczenia strumienia zubożonego w tlen poprzez otwór zasilający, do stałej, węglowej formacji podziemnej zawierającej metan, pod ciśnieniem wyższym niż ciśnienie tej formacji, odzyskiwania mieszaniny gazowej zawierającej metan z otworu produkcyjnego połączonego płynowo ze stałą, węglową formacją podziemną, oraz reakcji co najmniej części strumienia wzbogaconego w tlen ze strumieniem reagenta, zawierającego co najmniej jeden reagent ulegający utlenieniu.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że reagent ulegający utlenieniu wybiera się z grupy zawierającej metan i reagenty pochodne metanu.
3. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że reagent ulegający utlenieniu otrzymuje się z metanu uzyskanego ze stałej, węglowej formacji podziemnej.
4. 4. Sposób wytwarzania mieszanin gazowych zawierających metan z zastosowaniem strumienia gazu wzbogaconego w tlen pochodzącego z procesu, znamienny tym, że prowadzi się kolejno operacje rozdzielania gazu zawierającego co najmniej 10% objętościowych tlenu i co najmniej 60% objętościowych azotu, na strumień zubożony w tlen i strumień wzbogacony w tlen, tłoczenia strumienia zubożonego w tlen poprzez otwór zasilający do stałej, węglowej formacji podziemnej zawierającej metan, pod ciśnieniem wyższym niż ciśnienie tej formacji, odzyskiwania mieszaniny gazowej zawierającej metan i azot z otworu wydobywczego połączonego płynowo ze stałą, węglową formacją podziemną oraz reakcji co najmniej części strumienia wzbogaconego w tlen ze strumieniem reagenta zawierającym co najmniej jeden reagent wybrany z grupy, złożonej z metanu i reagentów pochodnych metanu.
5. 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że w strumieniu zubożonym w tlen stosunek objętościowy azotu do tlenu wynosi co najmniej 9:1.
6. 6. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że strumień wzbogacony w tlen zawiera co najmniej 25% objętościowych tlenu, a także strumień wzbogacony w tlen poddaje się reakcji co najmniej z częścią mieszaniny gazowej odzyskanej z otworu produkcyjnego.
7. 7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że odzyskaną mieszaninę gazową i strumień wzbogacony w tlen poddaje się reakcji w procesie spalania.
8. 8. Sposób wytwarzania mieszanin gazowych zawierających metan z zastosowaniem pochodzącego z procesu strumienia wzbogaconego w tlen, znamienny tym, że prowadzi się kolejno operacje rozdzielania powietrza na strumień zubożony w tlen, w którym stosunek objętościowy azotu do tlenu wynosi co najmniej 9:1 i strumień wzbogacony w tlen, w którym stosunek objętościowy azotu do tlenu wynosi co najmniej 2,5:1, tłoczenia, poprzez otwór zasilający, strumienia zubożonego w tlen do złoża węglowego zawierającego metan, pod ciśnieniem wyższym niż ciśnienie tej formacji, odzyskiwania z otworu produkcyjnego połączonego płynowo ze złożem węglowym, gazowej mieszaniny zawierającej metan i azot, oraz reakcji co najmniej części strumienia wzbogaconego w tlen, ze strumieniem reagenta zawierającego co najmniej jeden reagent ulegający utlenieniu, wybrany z grupy składającej się z metanu i reagentów pochodnych metanu.
9. 9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że strumień reagenta i strumień wzbogacony w tlen poddaje się reakcji w procesie spalania.
10. 10. SposóS według eastrz . a, znamiznny tym, że strumień wzbogazong w tlen wtorone się w procesie wybranym z grupy obejmującej produkcję gazu syntezowego z metanu, sprzęganie oksydacyjne metanu do węglowodorów o wyższym ciężarze cząsteczkowym oraz utlenianie strumienia siarkowodoru usuniętego z gazu ziemnego w reakcji Clausa.

    174 462
11. 11. Sposób wedhi g zastrz . znam ienny tym, że stru mień reagenta i strumień wzbogacony w tlzr spala się w celu dostarczenia zrzryii dla instalacji yzrzratnra zlektryccrzyn, prcy ccym strumień reagenta zawiera metan ndcyskary cz cSnża węylnwgyn.

    Prcedmintem wynalacku jest spnsóh wytwarcania miescanin yacnwych cawierających metan, ce stałych, węylnwych fnrmacji pnaciemnych. bpnsóh wedSuy wynalacku dntyccy w sccceyólnnści metnd rncdcielania yacu cawierająceyo tlen, takieyn jak pnwigtrze, na strumień cuhnżony w tlen i stumieO wchnyacnny w tlen, wyknrcystując strumień cuhożony w tlen dn wyanhywania c fnrmacji yacu cawierająceyn metan i reakcji yacu wchoyaconeyn w tlen c takim podatnym na utlenianie mayertem jak metan luh pochodne metanu cdefiniowane w niniejscym.

    Metan powstaje w procesach termiccnych i Opernych, odpowied^lnych ca prcemianę materii oryaniccrej w różne stałe, węylowe suhstancje podciemne, takie jak węyle i łupki osadowe. Wcajemne oddziaływanie pomiędcy stałą materią węylnwą i ccąstecckami metanu powoduje ccęstn, że wielkie ilości metanu pocostają uwięcione w stałej materii, łąccnie c wodą i mniejscymi ilościami yaców, które mnyą cawierać acnt, dwutlenek, węyla, różne lekkie węglnwoanry, aryon i tlen. W prcypadku ydy stałą materią, która więci yac, jest węyiel, yacnwa miescania cawierająca metan, którą można otrcymać c węyla, cawiera cwykle cn najmniej około 95 procent ohjętościnwych metanu i jest cnana jako metan ce cłoża węyloweyo. Światowe capasy metanu ce cłoża węyloweyo są oyromne.

    Metan ce cłoża węyloweyo stał się cnaccącym źródłem metanu dnstarccaneyn w yacie ciemnym. Zwykle metan ce cłoża węyloweyo ndcyskuje się poprcec wiercenie otworów w podciemnym cłożu węylnwym posiadającym jeden luh więcej pokładów węylnwych cawierających metan, które twnrcą cłnże węylowe. Różnica ciśnień pnmiędcy ciśnieniem otoccenia cłoża (ciśnienie cłnżowe) i odwiertem stanowi siłę napędową prcepływu metanu ce cłoża węyloweyo do odwiertu. Ponieważ ciśnienie otoccenia cłoża węyloweyo nhniża się, metan jest desorOowany c węyla. To ohniżenie ciśnienia niekorcystnie cmniejsca także siłę napędową me^dną dla prcepływu metanu do odwiertu. Konsekwencją ohniżenia ciśnienia cłóż węylowych jest cmniejscenie efektywności cłoża w ccasie i prcyjmuje się cwykle, że możliwość odzyskania metanu wynosi tylko od około 35% do 50% jeyo cawartnści w cłożu.

    W opisie patentowym Stanów Zjearocconych nr 5014785, Puri i inni ujawniają ulepscony spnsóh wytwarcania metanu ce cłoża węyloweyo. W procesie tym yac desorOujący metan, taki jak yac ohojętny, tłoccy się prcec otwór casilający do stałej węylowej fnrmacji podciemnej, takiej jak cłnże węylowe. Równocceśnie, c otworu produkcyjneyn ucyskiwany jest yac cawierający metan. Gac desorhujący, knrcystnie acnt, oyranicca ohniżenie ciśnienia cłoża i powoduje desorpcję metanu ce cłoża węyloweyo poprcec cmniejscenie ccąstkoweyo ciśnienia metanu wewnątrc cłoża. Ostatnie hadania potwierd^ły, że ten proces powoduje cwięksceme scyhknści wyaoOycia metanu ce cłoża węyloweyo i suyerują, że całkowita ilość mnżliweyn do odcyskania metanu może wynosić 80% luh więcej.

    W wyżej wspomnianym opisie patentowym Stanów Zjednoc^nych nr 5014785, Puri i inni ujawnili również, że w celu cwiękscenia produkcji metanu do stałej, węylowej fnrmacji podciemnej można tłnccyć pnwietrce. Jednakże tłoccenie yacu cawierająceyn tlen, takieyo jak powietrce, do cłoża węglnwggn może wywoływać scerey prohlemów eksploatacyjnych. Na prcykład, ohecność tlenu może powodować scerey prohlemów cwiącanych c korncją takich elementów wyposażenia instalacji produkcyjnej jak pompy, sprężarki i orurowanie otworu. Również podawanie do otworu casilająceyo płynów cawierających tlen może powodować tworcenie się wyhuchnwych luh palnych miescanin yacnwych w tym ntworce casilającym, cn nie może się cdarcyć w prcypadku tłoccenia do otworu takieyn yacu jak acnt. Te potencjalne prohlemy można minimalicnwać poprcec cmmejsceme cawartości tlenu w powietrcu, prced wtłoczgriem powietrca do takiej formacji jak cłnże węylowe. Jeden c takich prcykładów stosowania redukowanej cawartnści tlenu w strumieniu, Puri i inni ujawniają w opisie patentowym Stanów Zjednocconych nr 5133406. W cyłoscemu tym ujawnia się sposóh ohniżenia

    174 462 zawartości tlenu w powietrzu, przed wtłoczeniem powietrza do pokładu węglowego, polegający na wprowadzeniu powietrza i paliwa takiego jak wytwarzany metan do jednostki paliwowej siłowni, wytwarzającej prąd elektryczny i otrzymaniu w wyniku spalin zawierających powietrze zubożone w tlen.

    Jakkolwiek wyżej wymienione procesy przewidują ulepszone sposoby uzyskania strumienia technologicznego zawierającego metan ze stałych, węglowych formacji podziemnych, wytwarzanie niezbędnego strumienia zubożonego w tlen jest kosztowne i w pewnych przypadkach może spowodować, że proces z punktu widzenia ekonomicznego będzie niekorzystny.

    W pewnych przypadkach, uprzednie procesy mogą także być ekonomicznie niekorzystne, ponieważ gazowe składniki wtłaczanego gazu, takie jak azot, muszą być oddzielane od odzyskanego metanu przed jego transportem rurociągami gazu ziemnego lub przed innym wykorzystaniem.

    Potrzebny jest ulepszony proces wydobycia metanu ze stałych, węglowych, formacji podziemnych, który zminimalizuje niekorzystny, ekonomiczny aspekt produkcji strumienia zubożonego w tlen przeznaczonego do wtłaczania. Korzystnie, proces powinien także ograniczać konieczność usuwania wtłaczanego gazu zubożonego w tlen z mieszaniny zawierającej metan wydobytej z formacji.