RU1793043C

RU1793043C - Подземный способ розжига угольного пласта

Info

Publication number: RU1793043C
Application number: SU904886062A
Authority: RU
Inventors: Юрий Дмитриевич Дядькин; Валерий Анатольевич Ивашкин; Нина Николаевна Смирнова; Владимир Борисович Соловьев; Наталья Георгиевна Кащеева
Original assignee: Ленинградский горный институт им.Г.В.Плеханова
Priority date: 1990-10-15
Filing date: 1990-10-15
Publication date: 1993-02-07

Abstract

плас 7.02.93. Бюл, Ne 5 Ленинградский горный институт .В.Плеханова .Д.Д дькин, В.А.Ивашкин, Н.Н.Смир- В.Б.Соловьев и Н.Г.Кащеева кафа П.В. Подземна газификаци уг ,: Госгортехиздат, 1960. |ПОДЗЕМНЫЙ СПОСОБ РОЗЖИГА ЬНОГО ПЛАСТА одземный способ розжига угольного а. Бур т скважину. Дл удалени воды подают на всю мощность пласта глинистый раствор. Определ ют в скважине уровень над глиной с давлением образующихс газов выше гидростатического, но меньше горного давлени . Затем подают в скважину дробленую смесь диаметром 3-5 мм аммиачной селитры, серы и угл и поджигают ее. После кольматации забо скважины глиной и растрескивани последней в участок канала газификации подают легковоспламен ющеес вещество - смесь аммиачной селитры, серы и угл в соотношении 6,5-2,5: : 1 с диаметром 3-5 мм.

Description

Изобретение относитс к горному делу, преимущественно к геотехнологическим способам добычи полезных ископаемых, и может быть использовано при подземной газификации углей.

Цель изобретени - повышение эффективности розжига угольного пласта в обводненных услови х или в услови х с высокой естественной влажностью.

На чертеже показана технологическа схема тодземного способа розжига обводненного пласта.

Технологическа схема подземного способа розжига угольного пласта включает скважину 1, пробуренную до почвы угольного пласта 2 с цементацией затрубного пространства 3, котора снабжена оголовком 4 с предохранительным клапаном давлени 5, каналом 6 дл подачи окислител - воздуха и электрическим кабелем 7. Оголовок скважины 4 также снабжен люком 8 дл подачи глинистой смеси 9 из резервуара 10. Тверда горюча смесь 11 из селитры, серы и

угл находитс в резервуаре 12. Зажигательный патрон 13, расположенный в горючей смеси 11, снабжен электрическим источником питани 14. В скважине 4 также установлен герметизирующий пэкер 15.

Предлагаемый способ розжига угольного пласта осуществл етс следующим образом . С поверхности бур т скважину 1 до почвы угольного пласта 2. Определ ют гидростатическое давление путем замера уров- н воды в скважине или .из гидрогеологических данных. Скважину 1 обсаживают до кровли угольного пласта, цементируют затрубное пространство 3 и оборудуют оголовком 4 с предохранительным клапаном давлени 5. К оголовку сква- жины 4 подведены канал подачи окислител - воздуха б, выводы электрического кабел 7. Оголовок скважины 4 также оборудован герметичным люком 8 дл подачи глинистых смесей 9 из резервуара 10 и засыпки горючей твердой смеси 11 из угл селитры и серы из резервуара 12. Зажига /

С

xj Ю

CJ

2

СА

тельный пзтрон 13, расположенный в горючей смеси 10, инициируетс от источника питани 14. После того, как пробурили и оборудовали скважину 1, в нее подаетс из резервуара 10 через люк 8 глиниста смесь 9, котора заполн ет вею мощность угольного пласта 2. Если в скважине 1 достаточно воды, глину засыпают в виде сухого порошка и заполн ют ею необходимое пространство . Далее в скважину 1 на электрическом кабеле 7 опускают зажигательный патрон 13, предварительного замерив уровень засыпной глины в скважине. Приготовленна горюча смесь 11 из резервуар 12 подаетс в скважину 1 через люк 8 в необходимом количестве дл создани заранее заданного давлени регулировочным клапаном давлени 5. После инициации электрическим током от источника питани 14 поджигаетс патрон 13, который воспламен ет горючую смесь 11, а образовавшиес газы (продукты горени ) в результате окислени создают давление, под действием которого глина кольматирует поровое пространство и естественно трещины в угольном пласте. Далее из скважины 1 удал ют избыток глины 9, снова размещают зажигательный патрон 13 на забое скважины 1 и вновь засыпают горючую смесь до оголовка скважины 4, затем инициируют горение, подают в канал 6 окислитель под давлением, превышающим давление пластовых вод. По мере прогорани горючей смеси из угл , селитры и серы, глина 9 в порах и трещинах рассыхаетс и растрескиваетс под действием высокой температуры (температура горени горючей смеси достигает 1200° С) и образует фильт- рационные каналы, по которым способен фильтроватьс уже окислитель в виде воздуха . За счет высокой температуры и наличи окислител воспламен етс угольный пласт. Таким образом происходит розжиг угольного пласта непосредственно на забое скважины 1. Скважина 1 снабжена герметизированным пакером 15, выдерживающим высокие давлени . Пакер 15 служит дл ограничени объема скважины 1 и создани необходимого давлени газов при горении горючей смеси 11 в момент кольматации угольного пласта.

Твердотопливна смесь из селитры, се- ры и угл в предлагаемом техническом решении примен етс в виде гранул крупностью 3-5 мм по следующим причинам:

1. Применение тонкодисперсных смесей (диаметр менее 3 мм) данного состава приводит к детонации и взрыву, что неприемлемо дл способа розжига, и повышает

опасность обращени с веществами во врем их приготовлени , а крупнее 5 мм ухудшает реакцию окислени угл и серы.

2. В промышленности селитра произво- дитс и транспортируетс в гранулах с указанным размером, что позвол. ет использовать ее без предварительной подготовки .

3. Скорость движени фронта горени предлагаемой смеси в скважинах с диаметром от 46 мм до 296 мм достигает 0,74 м/ч, что в 7 раз превышает скорость движени фронта горени угл с использованием воз- душного окислител , равную 0,1 м/ч. Смесь используетс в предлагаемом техническом решении в гранулированном виде.

Пример реализации подземного способа розжига угольного пласта.

Варианты расчета розжига угольного пласта выполнены дл условий Татарского буроугольного месторождени , где проектируетс Красно рска опытно-промышленна станци подземной газификации угл .

Исходные данные: Н-глубина залегани

угольного пласта, м180 Рвод гидростатическое давление пластовых вод на участке, МПа 1 рп удельна плотность горных пород

подпластовой толщи, т/м32,5 DCKB - средний диаметр скважины, м 0,25 Состав горючей смеси дл розжига угольного пласта в соотношении, мае. ч.: NH4N03 - аммиачна селитра 6,5 S-cepa . 2,5 С - уголь (в пересчете

на чистый углерод) .-1,0 В скважину, пробуренную с поверхности до почвы угольного пласта, обсаженную и оборудованную оголовком, подают глини- стый раствор с таким расчетом, чтобы он заполнил всю мощность пласта. В случае большого водопритока в скважину подают глинистый порошок, после его набухани опускают пакерное устройство, к которому снизу на электрическом кабеле крепитс герметичный патрон с зажигательной смесью, снабженный электрозажигателем. 1 кг опускаемой смеси содержит 650 г селитры, 250 г серы и 100 г угл . Это соотношение рассчитано исход из формулы окислени углерода:

пар

N H4N03 + S + С - СС-2 + НгО + НгЗ + №

0)

Объем Vi, занимаемый горючей смесью, р звен 0,83 л при соответствующих удельных п ютност х:

МН4Шз 0,9т/м3 S 1,96 т/м3 С 1,2 т/м3

После инициации электрозажигателем горючей смеси реакци окислени будет п эотекать по формуле (1). Удельный объем г; зов, образовавшихс в результате реагировани 1 кг (0,83 л) смеси, рассчитываетс по формуле:

22.4 (т + П2 + пз + гц) 1000 „ mi Mi + ГП2 Ма + тз Мз

Vc

719,з л/кг,

1 80 + 1 12 -М-32 г,се гп1-тз 1 и щ-п4 1 - число молей ее единений, соответственно вход щих в состав исходной смеси и продуктов реакции; Mi 80; №2 12; Мз 32-молекул рные массы соответствующих компонентов исходной смеси.

Давление, которое могут развить продукционные газы в замкнутом объеме, I п Vor

ГОГ

V1

1 86МПа

0

5

0

5

Ко

23,2,

Дл проталкивани глинистого раствора в поры и трещины пласта необходимо создать давление Рт РВОД, а дл предотвращени гидроразрыва горных пород должно выполн тьс неравенство Ргп Рг. Таким образом, граничное условие Ргр Рг РВОД позвол ет рассчитать необходимую высоту установки пакера в скважине

Ргп А, Н 2,5 т/м3 180м - 3,7 МПа Безразмерный коэффициент ослаблени давлени

Рог 86 . Рт 3,7 с помощью которого определ ем объем пустого пространства ниже пакера

Vnycr.n Vi Косл 0,83 23,2 19,29 л Таким образом, высота установки пакера под глинистым раствором

. Упуст.п 19.29 (- OQ n f-no „ П -fr--- - о г- - Ъ,ЈО ДМ и,Ь/О М, Оскво,DO

где SCKB площадь скважины в месте установки пакера.

Описанный способ повышает эффективность розжига угольного пласта в услови х высокой влажности или его обводненности.

Claims

Формула из об р е т е н и Подземный способ розжига угольного пласта, включающий бурение скважин до поты угольного пласта, удаление воды из ме ;та розжига, подачу в участок канала га- зи жкзции легковоспламен ющегос веще- стна, зажигательного патрона и дуть ,

пламенение горючего вещества и угл от

игательного патрона, о т л и ч а ю щи йтем , что предварительно определ ют

вое за с J

щг ростатическое давление пласта и влажно ть угл , дл удалени воды из места роз- жи -а подают глинистый раствор на всю мощность угольного пласта, определ ют в

скважине уровень нзд глиной с давлением образующихс газов вышз гидростатического давлени , но меньше горного давлени , подают в скважину дробленую смесь диаметром 3-5 мм аммиачной селитры, серы и угл и поджигают ее, после кольмата- ции забо скважины глиной и ее последующего растрескивани производ т подачу в участок канала газификации легковоспламен ющегос вещества, в качестве которого подают смесь аммиачной селитры, серы и угл в соотношении соответственно 6,5-2,5 : 1 с диаметром 3-5 мм.