RU2209305C2 - Способ подземной газификации и дегазации углей (варианты) - Google Patents
Способ подземной газификации и дегазации углей (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2209305C2 RU2209305C2 RU2000109436A RU2000109436A RU2209305C2 RU 2209305 C2 RU2209305 C2 RU 2209305C2 RU 2000109436 A RU2000109436 A RU 2000109436A RU 2000109436 A RU2000109436 A RU 2000109436A RU 2209305 C2 RU2209305 C2 RU 2209305C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coal
- gas
- drilled
- horizontal
- air supply
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Изобретение относится к горной промышленности, в частности к подземной бесшахтной разработке горизонтальных или полого залегающих угольных пластов или угольных пропластков, перемежающихся осадочными породами, и может быть использовано для получения притока газа промышленного значения. Технический результат - повышение эффективности дегазации и последующей подземной газификации горизонтально или полого залегающих угольных пластов или перемежающихся прослоями осадочных горных пород угольных пластов для получения притока газа промышленного значения. По первому варианту для горизонтально или полого залегающих перемежающихся прослоями осадочных пород угольных пластов газоотводящую скважину выполняют горизонтальной, ее ствол располагают в верхней части угольного пласта, воздухоподающую скважину бурят горизонтально разветвленной с расположенным в нижней части верхнего угольного пласта основным стволом, из которого бурят вниз сходящие ответвления до уровня нижнего продуктивного ствола. По второму варианту для горизонтально или полого залегающих перемежающихся прослоями осадочных пород угольных пластов газоотводящую скважину выполняют горизонтальной, ее ствол располагают в верхней части верхнего угольного пласта, воздухоподающую скважину бурят горизонтально разветвленной с расположенным в нижнем продуктивном угольном пласте основным стволом, из которого бурят восходящие ответвления до соединения с газоотводящей скважиной. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к горной промышленности, в частности к подземной бесшахтной разработке горизонтально или полого залегающих угольных пластов или угольных пропластков, перемежающихся осадочными горными породами, и может быть использовано для получения притока газа промышленного значения.
Известен способ подземной газификации и дегазации угольного пласта [1], который включает бурение дутьевых и газоотводящих скважин, подачу дутья, розжиг и отвод газообразного энергоносителя. При этом дутьевые скважины располагают за пределами зоны сдвижения пород и проводят по породам почвы под газифицируемым участком угольного пласта до противоположной границы участка.
Недостатком данного способа является большое количество газоотводящих скважин, что затрудняет сбор извлекаемого газа на поверхности и ведет к дополнительным затратам на бурение.
Известен способ получения электроэнергии при бесшахтной углефикации и/или подземном углесжигании [2] с помощью формирования панелей-блоков угля с одновременной газификацией угля на одних панелях и дегазацией на других близлежащих панелях с отсосом метана. Панели угольного массива последовательно подвергают сначала дегазации, а затем газификации.
Недостатком этого метода является создание панелей в угольном пласте, а также сложность контроля разработки угольных пластов, так как во времени совмещаются два процесса - газификация и дегазация.
Известен способ подземной газификации и дегазации угля, включающий бурение двух вертикальных скважин (см. [1] с. 174-178), одна из которых является воздухоподающей (ВП), вторая - газоотводящей (ГО); создание канала между скважинами осуществляется электросбойкой путем установки в скважины электродов, изолированных от обсадной колонны и подключенных к источнику высокого напряжения (для угля несколько тысяч вольт); электроды опускаются до создания контакта со стенками скважины, представленными угольным пластом, осуществляют нагрев угля за счет диэлектрических сопротивлений до температуры теплового пробоя диэлектрика. При температуре около 200oС происходит тепловой пробой угля. Уголь при этом будет интенсивно нагреваться и превращаться в кокс. Для создания каналов газификации после электросбойки в воздухоподающую скважину подают воздушное дутье повышенного давления. В результате реакции кислорода воздуха с раскаленным углем проницаемость канала увеличивается. Каналы дегазации и газификации угольных пластов расширяют гидроразрывом пласта (что применимо для угольных пластов, так как они имеют слоистое строение) с последующей закачкой проницаемого материала (кварцевый песок, гранитная крошка) для фиксации созданных каналов дегазации и газификации.
Способ является сложным с точки зрения технологии и высокоэнергоемким, так как скорость электросбойки канала газификации составляет 1,3-2,0 м/сут, что в десятки раз меньше, чем при вращательном бурении, а расход электроэнергии на 1 м канала - 300-380 кВт•ч и воздуха - 7000-7500 м3 при давлении его подачи (2-2)•105 Па.
Прототипом является способ создания каналов газификации и дегазации бурением скважин (см. [1] с. 177), который применяется при отработке крутых пластов. Способ заключается в бурении наклонного ствола с зенитным углом, близким к углу наклона пластов. Другая газоотводящая скважина бурится с поверхности до сбойки со стволом наклонной скважины. Этот способ используется для подземной газификации углей.
Одной из основных трудностей способа является управление движением забоя скважины таким образом, что она "пронизала" угольный пласт и не вышла во вмещающие породы на участке газификации. Применение его ограничено еще и тем, что в большинстве случаев месторождения углей имеют некрутое пологое залегание пластов. Кроме того, в данном способе газификации предполагается разработка одного угольного пласта. Однако известно [3], что месторождения углей представлены чередованием угольных пластов и осадочных горных пород, например в Печорском угольном бассейне возможно наличие до 269 перемежающихся осадочными породами угольных пластов. Главными каналами миграции газа являются разрывные нарушения и трещины, ориентированные относительно осей складкообразования и расстояниями между трещинами 10-30 см в аргиллитах и алевролитах, 50 см в песчаниках и 1-7 мм в углях.
Известно, что запасы природного газа, например, в Печорском угольном бассейне исчисляются триллионами кубометров, но из-за низкой газоотдачи (до 5%) практически не имеют промышленного значения. При повышении газоотдачи за счет применения новых способов добычи и интенсификации притока они могли бы иметь промышленное значение.
Задачей изобретения является повышение эффективности дегазации и последующей подземной газификации горизонтально или полого залегающих угольных пластов или перемежающих прослоями осадочных горных пород угольных пластов для получения притока газа промышленного значения.
Поставленная задача решается тем, что для горизонтально или полого залегающих перемежающихся прослоями осадочных пород угольных пластов газоотводящую скважину выполняют горизонтальной, ее ствол располагают в верхней части верхнего угольного пласта, воздухоподающую скважину бурят горизонтально разветвленной с расположенным в нижней части верхнего угольного пласта основным стволом, из которого бурят вниз сходящие ответвления до уровня нижнего продуктивного пласта.
Если пласты, вмещающие угли, не достаточно проницаемы, задача решается тем, что с поверхности осуществляют бурение газоотводящей и воздухоподающей скважин, проводку канала газификации бурением, отбор газа, закачивание воздуха в воздухоподающую скважину, поджог угольных пластов и отбор продуктов сгорания угля, при этом для горизонтально или полого залегающих перемежающихся прослоями осадочных пород угольных пластов газоотводящую скважину выполняют горизонтальный, ее ствол располагают в верхней части верхнего угольного пласта, воздухоподающую скважину бурят горизонтально разветвленной с расположенным в нижнем продуктивном угольном пласте основным стволом, из которого бурят восходящие ответвления до соединения с газоотводящей скважиной.
Отличительные признаки авторам были неизвестны из патентной и научно-технической информации и в связи с этим авторы считают, что заявленное техническое решение является новым.
Заявленная совокупность существенных отличительных признаков является неизвестной, что позволяет авторам сделать вывод, что техническое решение имеет изобретательский уровень.
На чертеже (фиг. 1, 2) представлена схема осуществления способа по первому варианту. Способ осуществляют следующим образом. Бурение горизонтально разветвленной скважины осуществляют так (фиг. 1), чтобы ее основной горизонтальный ствол располагался в нижней части верхнего угольного пласта, в верхней части которого уже пробурена горизонтальная скважина, а ответвления направлены вниз на пересечение нижележащих угольных пластов на равноудаленном расстоянии друг от друга.
По контуру от ВП к ГО бурят наблюдательные скважины с установкой термодатчиков для контроля процесса газификации. Они также могут быть использованы как газоотводящие в процессах дегазации и газификации. Горизонтально разветвленная скважина в начальный период разработки носит газоотводящий характер. В последующем при газификации пластов горизонтально разветвленная скважина является воздухоподающей (ВП).
В начальный период разработки обе скважины являются газоотводящими, причем первой необходимо осуществить проводку горизонтальной (газоотводящей) скважины в кровле пласта, для того чтобы частично снизить давление аккумулированного в пласте газа и, следовательно, предотвратить возможные выбросы газа при бурении разветвленной скважины. Затем проводят горизонтально разветвленную скважину для дегазации газа, и процесс отбора газа необходимо продолжать до того, пока дебит газа не станет ниже рентабельного.
После дегазации производят процесс газификации. Для этого в воздухоподающую скважину закачивают воздух и производят поджог угольных пластов. За счет трещиноватости, ориентированной относительно осей складкообразования в углях и в породах, перемежающих угольные пласты (аргиллиты, алевролиты, песчаники), продукты сгорания угля (горючие газы) будут подниматься вверх и отбираться газоотводящей скважиной. Диаметр труб в газоотводящей скважине должен быть больше диаметра труб в воздухоподающей, для того чтобы газ не задерживался и не скапливался в угольных толщах, а также не принимал активного участия в процессе горения угля. Также этот процесс можно регулировать количеством воздушного дутья или намеренно с помощью насосов создавать разрежение в газоотводящей скважине, чтобы газ стремился выйти на дневную поверхность через газоотводящую (ГО) скважину.
Если пласты, вмещающие угли, не являются в достаточной степени проницаемыми, способ реализуется по второму варианту (фиг. 2). С помощью направленных вверх ответвлений воздухоподающей скважины создаются искусственные каналы дегазации и газификации, причем ответвления соединяют с горизонтальной (газоотводящей) скважиной, только в этом случае возможно обильное поступление газа в газоотводящую скважину, и здесь необходимо обеспечить отвод газа таким образом, чтобы он не скапливался в угольных пластах, что было рассмотрено выше.
Во втором варианте технология разработки остается такой же, как и в первом. Различие состоит в том, что воздухоподающая скважина проводится в "последнем", (проектном нижнем) угольном пласте, а ответвления ее направлены вверх на пересечение угольных пластов по направлению к газоотводящей скважине. Причем если в первом случае для проводки горизонтальной и горизонтально разветвленной скважин необходим угольный пласт достаточной мощности, то во втором методе для разработки достаточно наличие пластов меньшей мощности. Недостатком является трудность проводки и обсаживания ответвлений, направленных вверх, так как угольные пласты склонны к текучести и обрушению. Но и в этом случае пористость пробуренных каналов будет намного выше, чем пористость нетронутых пластов, и через эти каналы будет обеспечен выход газов.
Часть газа, полученного в процессах дегазации и газификации угля, можно рационально использовать на буровой для обеспечения буровой установки и бурового оборудования электроэнергией, а также для обеспечения электроэнергией близлежащих населенных пунктов. Для этой цели на буровой используется газотурбинный генератор типа ПС-1500 или ПС-2500.
Использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с прототипом следующие преимущества:
1) возможность разработки нескольких угольных пластов с прослоями осадочных горных пород;
2) упрощение контроля разработки угольных пластов за счет разграничения процессов дегазации и газификации;
3) снижение количества скважин, бурящихся с поверхности, и, следовательно, упрощение процесса сбора газа;
4) увеличение площади контакта угля за счет проводки разветвленных скважин, что приводит к повышению газоотдачи угольных пластов;
5) рациональное использование отбираемого горючего газа, что делает предприятие независимым от потребности в топливе и энергоносителей со стороны;
6) отсутствие людей, работающих под землей.
1) возможность разработки нескольких угольных пластов с прослоями осадочных горных пород;
2) упрощение контроля разработки угольных пластов за счет разграничения процессов дегазации и газификации;
3) снижение количества скважин, бурящихся с поверхности, и, следовательно, упрощение процесса сбора газа;
4) увеличение площади контакта угля за счет проводки разветвленных скважин, что приводит к повышению газоотдачи угольных пластов;
5) рациональное использование отбираемого горючего газа, что делает предприятие независимым от потребности в топливе и энергоносителей со стороны;
6) отсутствие людей, работающих под землей.
Источники информации
1. А. П. Дмитриев, С.А. Гончаров. Термодинамические процессы в горных породах. - М.: Недра, 1983, с. 174-178.
1. А. П. Дмитриев, С.А. Гончаров. Термодинамические процессы в горных породах. - М.: Недра, 1983, с. 174-178.
2. Патент РФ 2100588, кл. 6 Е 21 В 43/295, 1995 г.
3. Газоносность угольных бассейнов и месторождений СССР, т. 1. - М.: Недра, 1979 г., с. 357-368.
Claims (2)
1. Способ подземной газификации и дегазации углей, включающий бурение с поверхности газоотводящей и воздухоподающей скважин, проводку канала газификации бурением, отбор газа, закачивание воздуха в воздухоподающую скважину, поджог угольных пластов и отбор продуктов сгорания угля, отличающийся тем, что для горизонтально или полого залегающих перемежающихся прослоями осадочных пород угольных пластов газоотводящую скважину выполняют горизонтальной, ее ствол располагают в верхней части верхнего угольного пласта, воздухоподающую скважину бурят горизонтально разветвленной с расположенным в нижней части верхнего угольного пласта основным стволом, из которого бурят вниз сходящие ответвления до уровня нижнего продуктивного пласта.
2. Способ подземной газификации и дегазации углей, включающий бурение с поверхности газоотводящей и воздухоподающей скважин, проводку канала газификации бурением, отбор газа, закачивание воздуха в воздухоподающую скважину, поджог угольных пластов и отбор продуктов сгорания угля, отличающийся тем, что для горизонтально или полого залегающих перемежающихся прослоями осадочных пород угольных пластов газоотводящую скважину выполняют горизонтальной, ее ствол располагают в верхней части верхнего угольного пласта, воздухоподающую скважину бурят горизонтально разветвленной с расположенным в нижнем продуктивном угольном пласте основным стволом, из которого бурят восходящие ответвления до соединения с газоотводящей скважиной.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000109436A RU2209305C2 (ru) | 2000-04-13 | 2000-04-13 | Способ подземной газификации и дегазации углей (варианты) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000109436A RU2209305C2 (ru) | 2000-04-13 | 2000-04-13 | Способ подземной газификации и дегазации углей (варианты) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000109436A RU2000109436A (ru) | 2000-11-27 |
| RU2209305C2 true RU2209305C2 (ru) | 2003-07-27 |
Family
ID=29208983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000109436A RU2209305C2 (ru) | 2000-04-13 | 2000-04-13 | Способ подземной газификации и дегазации углей (варианты) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2209305C2 (ru) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103437748A (zh) * | 2013-09-04 | 2013-12-11 | 新奥气化采煤有限公司 | 煤炭地下气化炉、以及煤炭地下气化方法 |
| CN103726818A (zh) * | 2013-12-23 | 2014-04-16 | 新奥气化采煤有限公司 | 一种地下气化点火方法 |
| CN104653166A (zh) * | 2014-12-24 | 2015-05-27 | 新奥气化采煤有限公司 | 煤炭地下气化过程中汇水量控制方法及煤炭地下气化方法 |
| GB2528581A (en) * | 2014-07-21 | 2016-01-27 | Aj Lucas Pty Ltd | Improvements to recovery of hydrocarbons |
| US9428978B2 (en) | 2012-06-28 | 2016-08-30 | Carbon Energy Limited | Method for shortening an injection pipe for underground coal gasification |
| US9435184B2 (en) | 2012-06-28 | 2016-09-06 | Carbon Energy Limited | Sacrificial liner linkages for auto-shortening an injection pipe for underground coal gasification |
| CN110306934A (zh) * | 2019-07-02 | 2019-10-08 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 双分支顶板大直径高位定向长钻孔的施工方法及配套钻具 |
| CN113107579A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-07-13 | 中国矿业大学 | 一种定向长钻孔联合底板穿层钻孔立体化瓦斯抽采方法 |
-
2000
- 2000-04-13 RU RU2000109436A patent/RU2209305C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ДМИТРИЕВ А.П. и др. Термодинамические процессы в горных породах. - М.: Недра, 1983, с.174-178. * |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9976403B2 (en) | 2012-06-28 | 2018-05-22 | Carbon Energy Limited | Method for shortening an injection pipe for underground coal gasification |
| US9428978B2 (en) | 2012-06-28 | 2016-08-30 | Carbon Energy Limited | Method for shortening an injection pipe for underground coal gasification |
| US9435184B2 (en) | 2012-06-28 | 2016-09-06 | Carbon Energy Limited | Sacrificial liner linkages for auto-shortening an injection pipe for underground coal gasification |
| US9963949B2 (en) | 2012-06-28 | 2018-05-08 | Carbon Energy Limited | Sacrificial liner linkages for auto-shortening an injection pipe for underground coal gasification |
| WO2015032197A1 (zh) * | 2013-09-04 | 2015-03-12 | 新奥气化采煤有限公司 | 煤炭地下气化炉、以及煤炭地下气化方法 |
| CN103437748B (zh) * | 2013-09-04 | 2016-08-10 | 新奥气化采煤有限公司 | 煤炭地下气化炉、以及煤炭地下气化方法 |
| CN103437748A (zh) * | 2013-09-04 | 2013-12-11 | 新奥气化采煤有限公司 | 煤炭地下气化炉、以及煤炭地下气化方法 |
| CN103726818A (zh) * | 2013-12-23 | 2014-04-16 | 新奥气化采煤有限公司 | 一种地下气化点火方法 |
| GB2528581A (en) * | 2014-07-21 | 2016-01-27 | Aj Lucas Pty Ltd | Improvements to recovery of hydrocarbons |
| CN104653166A (zh) * | 2014-12-24 | 2015-05-27 | 新奥气化采煤有限公司 | 煤炭地下气化过程中汇水量控制方法及煤炭地下气化方法 |
| CN110306934A (zh) * | 2019-07-02 | 2019-10-08 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 双分支顶板大直径高位定向长钻孔的施工方法及配套钻具 |
| CN110306934B (zh) * | 2019-07-02 | 2021-03-19 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 双分支顶板大直径高位定向长钻孔的施工方法 |
| CN113107579A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-07-13 | 中国矿业大学 | 一种定向长钻孔联合底板穿层钻孔立体化瓦斯抽采方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10655441B2 (en) | Stimulation of light tight shale oil formations | |
| US4089373A (en) | Situ coal combustion heat recovery method | |
| CN103670338B (zh) | 一种煤层气与煤共采方法 | |
| US4019577A (en) | Thermal energy production by in situ combustion of coal | |
| RU2263774C2 (ru) | Способ получения углеводородов из богатой органическими соединениями породы | |
| CN103232852B (zh) | 油页岩原位竖井压裂化学干馏提取页岩油气的方法及工艺 | |
| CN103233713B (zh) | 油页岩原位水平井压裂化学干馏提取页岩油气方法及工艺 | |
| US3775073A (en) | In situ gasification of coal by gas fracturing | |
| US7784533B1 (en) | Downhole combustion unit and process for TECF injection into carbonaceous permeable zones | |
| CN103790563A (zh) | 一种油页岩原位局部化学法提取页岩油气的方法 | |
| US20230126834A1 (en) | Integrated method and structure for in-situ hydrogen production from coal seams and coalbed methane exploitation | |
| RU2539048C2 (ru) | Способ добычи нефти при помощи внутрипластового горения (варианты) | |
| CN110924919A (zh) | 一种煤炭地下气化过程中余热增产煤层气的方法 | |
| RU2358099C1 (ru) | Способ разработки месторождения высоковязкой нефти | |
| CN102493795A (zh) | 液化氮气在油气层内气化压裂方法 | |
| CN101382065A (zh) | 无井式地下气化工艺 | |
| RU2209305C2 (ru) | Способ подземной газификации и дегазации углей (варианты) | |
| RU2322586C2 (ru) | Способ извлечения метана из пластов угольных месторождений | |
| CN203499663U (zh) | 用于油页岩原位水平井压裂化学干馏提取页岩油气的装置 | |
| US3734180A (en) | In-situ gasification of coal utilizing nonhypersensitive explosives | |
| CN113914846A (zh) | 一种应用双羽状水平井改善煤炭地下气化气腔发育的方法 | |
| CN103470223A (zh) | 一种化石能源低碳共采的方法和系统 | |
| RU2382879C1 (ru) | Способ подземной газификации | |
| RU2388790C1 (ru) | Способ термической переработки глубокозалегающих горючих сланцев | |
| RU2001122000A (ru) | Способ разработки газонефтяных залежей |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090414 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20110927 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160414 |