RU2338068C1 - Method of methane displacement from prepared coal beds (versions) - Google Patents
Method of methane displacement from prepared coal beds (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2338068C1 RU2338068C1 RU2006146851/03A RU2006146851A RU2338068C1 RU 2338068 C1 RU2338068 C1 RU 2338068C1 RU 2006146851/03 A RU2006146851/03 A RU 2006146851/03A RU 2006146851 A RU2006146851 A RU 2006146851A RU 2338068 C1 RU2338068 C1 RU 2338068C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- methane
- carbon dioxide
- wells
- well
- coal
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к способам вытеснения метана из подготовленных угольных пластов и может быть использовано в борьбе с парниковыми газами и при предотвращении взрыва шахтного метана.The invention relates to methods for displacing methane from prepared coal seams and can be used in the fight against greenhouse gases and in preventing the explosion of mine methane.
В соответствии с Киотским соглашением большое внимание уделяется улавливанию и хранению парниковых газов - отходов нефтяной, угольной и газовой промышленности. В настоящее время особое внимание уделяется выбросам в атмосферу парниковых газов: диоксида углерода (СО2) и метана (СН4). Фактически проблема состоит из двух этапов - улавливания и хранения парниковых газов. В такой последовательности она и должна решаться.In accordance with the Kyoto Agreement, much attention is paid to the capture and storage of greenhouse gases - waste from the oil, coal and gas industries. Currently, special attention is paid to emissions of greenhouse gases: carbon dioxide (CO 2 ) and methane (CH 4 ). In fact, the problem consists of two stages - capture and storage of greenhouse gases. In such a sequence, it should be solved.
Из области техники вытеснение метана из угольных пластов с использованием диоксида углерода известно при его добыче. В настоящее время известен ряд способов извлечения метана из угольных пластов скважинами, пробуренными с их поверхности с использованием различных пропантов (Ю.Н.Малышев, К.Н.Трубецкой, А.Т.Айруни. Фундаментально прикладные методы решения проблемы метана угольных пластов. М.: Издательство Академии горных наук. 2000 г., с.473-490). Среди них наиболее перспективным с использованием диоксида углерода является бесшахтный способ добычи метана из угольных пластов по технологии канадской фирмы «Фракмастер», при которой под давлением свыше 100 МПа в вертикальные скважины подают массу, состоящую из жидких газов - пропанты (диоксид углерода и азот, их различные смеси) в течение 20 минут (Ю.Н.Малышев, К.Н.Трубецкой, А.Т.Айруни. Фундаментально прикладные методы решения проблемы метана угольных пластов. М.: Издательство Академии горных наук. 2000 г., с.490, 491). Данный способ является наиболее близким аналогом, в котором используется диоксид углерода.In the field of technology, the displacement of methane from coal seams using carbon dioxide is known in its production. Currently, there are a number of known methods for extracting methane from coal seams by wells drilled from their surface using various proppants (Yu.N. Malyshev, K.N. Trubetskoy, A.T. Airuni. Fundamentally applied methods for solving the problem of coalbed methane. M .: Publishing House of the Academy of Mining Sciences. 2000, p. 473-490). Among them, the most promising using carbon dioxide is the shaftless methane extraction method from coal seams using the technology of the Canadian company Frakmaster, in which a mass of liquid gases - propants (carbon dioxide and nitrogen, their various mixtures) for 20 minutes (Yu.N. Malyshev, K.N. Trubetskoy, A.T. Airuni. Fundamentally applied methods for solving the problem of coalbed methane. M: Publishing House of the Academy of Mining Sciences. 2000, p. 490 , 491). This method is the closest analogue in which carbon dioxide is used.
Однако в данном способе преследуется другая задача использования СО2 в качестве одного из компонентов в составе используемых реагентов (пропантов) для увеличения газоотдачи в процессе гидроразрыва, а не для хранения в угольных пластах после замещения им метана. Известный способ может быть применен в зависимости от степени метаноносности угольных пластов, в противном случае он будет нерентабельным.However, in this method, the other task is to use CO 2 as one of the components in the composition of the used reagents (proppants) to increase gas recovery during hydraulic fracturing, and not for storage in coal seams after methane is replaced by it. The known method can be applied depending on the degree of methane in coal seams, otherwise it will be unprofitable.
В основу изобретения положена задача разработать такой способ вытеснения метана из подготовленных угольных пластов, который бы позволил за счет различий (особенностей) в молекулярном строении диоксида углерода и метана, а также различий в энергии их адсорбции, заместить вытесненный метан в подготовленных угольных пластах диоксидом углерода, сохранив его в угольных пластах, утилизировать вытесненный метан и тем самым предотвратить его взрыв при шахтном способе добычи угля.The basis of the invention is the task to develop such a method of displacing methane from prepared coal seams, which would allow, due to differences (features) in the molecular structure of carbon dioxide and methane, as well as differences in their energy of adsorption, to replace the displaced methane in prepared coal seams with carbon dioxide, Having saved it in coal seams, dispose of the displaced methane and thereby prevent its explosion during the mine method of coal mining.
Задача решается тем, что предлагается способ вытеснения метана из подготовленных угольных пластов, включающий закачивание в угольный пласт диоксида углерода под давлением в течение заданного времени и удаление метана из пласта, характеризующийся тем, что диоксид углерода закачивают в угольный пласт через подающие скважины, метан из угольного пласта удаляют в смеси с диоксидом углерода через отбирающую скважину до снижения концентрации метана до безопасного уровня - одного процента, затем отбирающую скважину закрывают и через подающие скважины вновь под давлением закачивают диоксид углерода и выдерживают угольный пласт до замещения метана диоксидом углерода, при этом вытеснение метана производят периодически парой скважин, состоящей из каждой подающей скважины и отбирающей. Одновременно подающие скважины размещают равномерно вокруг отбирающей скважины.The problem is solved in that a method for displacing methane from prepared coal seams is proposed, including pumping carbon dioxide into the coal seam under pressure for a predetermined time and removing methane from the seam, characterized in that carbon dioxide is pumped into the coal seam through feed wells, coal methane the formation is removed in a mixture with carbon dioxide through a sampling well until the methane concentration drops to a safe level of one percent, then the sampling well is closed and through the supply wells again under pressure inject carbon dioxide and maintain the coal seam until the methane is replaced by carbon dioxide, while methane is displaced periodically by a pair of wells, consisting of each supply well and select. At the same time, the supply wells are placed evenly around the selection well.
Второй вариант способа вытеснения метана из подготовленных угольных пластов включает закачивание в угольный пласт диоксида углерода под давлением в течение заданного времени и удаление метана из пласта, характеризующийся тем, что диоксид углерода закачивают в угольный пласт через подающую скважину, метан из угольного пласта удаляют в смеси с диоксидом углерода через отбирающие скважины до снижения концентрации метана до безопасного уровня - одного процента, затем отбирающие скважины закрывают и через подающую скважину вновь под давлением закачивают диоксид углерода и выдерживают угольный пласт до замещения метана диоксидом углерода, при этом вытеснение метана производят периодически парой скважин, состоящей из каждой отбирающей скважины и подающей. Одновременно отбирающие скважины размещают равномерно вокруг подающей скважины.The second variant of the method for displacing methane from prepared coal seams involves injecting carbon dioxide into the coal seam under pressure for a predetermined time and removing methane from the seam, characterized in that carbon dioxide is pumped into the coal seam through a supply well, methane from the coal seam is removed in a mixture with carbon dioxide through the sampling wells until the methane concentration drops to a safe level of one percent, then the sampling wells are closed and again under pressure Niemi carbon dioxide is pumped and maintained up substitution coal seam methane with carbon dioxide, wherein the displacement of methane produced periodically pair of wells, each consisting of a bleed hole and flow. At the same time, sampling wells are placed evenly around the supply well.
Варианты расположения подающих скважин относительно отбирающей скважины и отбирающих скважин относительно подающей скважины позволяют повысить эффективность вытеснения метана и замещения его диоксидом углерода с учетом подготовки шахтного поля.Variants of the location of the supply wells relative to the selection well and the selection wells relative to the supply well can increase the efficiency of methane displacement and its replacement with carbon dioxide, taking into account the preparation of the mine field.
Заявленные варианты способа вытеснения метана из подготовленных угольных пластов основываются на следующем. Молекула CO2 имеет меньший размер, чем молекула CH4. Согласно рентгеноструктурным данным молекула СО2 линейная и длина ее составляет 2,32 Е, тогда как молекула CH4 имеет «сферическую» структуру с диаметром, равным 2,22 Е. Следовательно, диффузионная способность проникновения в угольные пласты у молекул диоксида углерода должна быть выше, чем у молекул метана. Следующим важным фактором является разница в энергиях адсорбции указанных газов. Естественно предположить, что из пластов легче будет вытесняться тот газ, у которого энергия адсорбции меньше. Оценка энергии адсорбции молекул диоксида углерода и метана в порах (поверхностях, трещинах и т.д.) угольных пластов проведена по известной модели органической массы угля, предложенной Шинном. Модель содержит основные структурные единицы органической массы угля и включает атомы С, Н, N, О, и S. Проведенные расчеты по методу молекулярной механики показывают, что энергия адсорбции диоксида углерода в угольных пластах должна быть примерно в два раза больше, чем метана.The claimed variants of the method of displacing methane from prepared coal seams are based on the following. The CO 2 molecule is smaller than the CH 4 molecule. According to X-ray diffraction data, the CO 2 molecule is linear and its length is 2.32 E, while the CH 4 molecule has a “spherical” structure with a diameter equal to 2.22 E. Therefore, the diffusion ability of penetration into coal seams of carbon dioxide molecules should be higher than methane molecules. The next important factor is the difference in the adsorption energies of these gases. It is natural to assume that the gas whose adsorption energy is lower will be easier to displace from the reservoirs. The adsorption energy of carbon dioxide and methane molecules in the pores (surfaces, cracks, etc.) of coal seams was estimated using the well-known model of organic mass of coal proposed by Shinn. The model contains the basic structural units of the organic mass of coal and includes atoms C, H, N, O, and S. The calculations performed by the molecular mechanics method show that the energy of adsorption of carbon dioxide in coal seams should be approximately two times greater than methane.
Приведенные доводы и расчеты доказывают осуществимость заявленного способа, особенностью которого является то, что впервые предложена технология аккумулирования парникового газа - диоксида углерода в подготовленных угольных пластах за счет вытеснения и замещения им метана.The above arguments and calculations prove the feasibility of the claimed method, a feature of which is that for the first time a technology has been proposed for the accumulation of greenhouse gas - carbon dioxide in prepared coal seams due to the displacement and replacement of methane by it.
Использование диоксида углерода для замещения им метана по заявленному способу позволяет предотвратить взрыв метана при шахтном способе добычи угля за счет того, что при достижении зоны выделения газа вместо метана в этой зоне окажется диоксид углерода, который инертен (не горит и не взрывоопасен) и тяжелее воздуха, а потому будет собираться в нижней части выработки.The use of carbon dioxide to replace methane with the claimed method allows to prevent methane explosion in the coal mining method due to the fact that upon reaching the gas evolution zone instead of methane, carbon dioxide appears in this zone, which is inert (does not burn and is not explosive) and heavier than air , and therefore will be collected at the bottom of the output.
Отличительной особенностью изобретения является закачивание диоксида углерода в угольный пласт через подающие (отбирающие) скважины, метан из угольного пласта удаляют в смеси с диоксидом углерода через отбирающую (подающую) скважину до снижения концентрации метана до безопасного уровня - одного процента, затем отбирающую (подающую) скважину закрывают и через подающие (отбирающие) скважины вновь под давлением закачивают диоксид углерода и выдерживают угольный пласт до замещения метана диоксидом углерода. При этом вытеснение метана производят периодически парой скважин, состоящей из каждой подающей (отбирающей) скважины и отбирающей (подающей) скважины.A distinctive feature of the invention is the injection of carbon dioxide into the coal seam through the supply (sampling) wells, methane from the coal seam is removed in a mixture with carbon dioxide through the sampling (supply) well to reduce the methane concentration to a safe level of one percent, then the sampling (supply) well close and through the supply (selection) wells again under pressure injected carbon dioxide and maintain the coal seam until methane is replaced by carbon dioxide. In this case, methane is displaced periodically by a pair of wells, consisting of each supply (select) well and select (supply) well.
Выбор вариантов осуществления способа зависит от подготовленности шахтного поля. При проведении процесса вытеснения метана из подготовленных угольных пластов несколькими парами он может быть непрерывным.The choice of embodiments of the method depends on the preparedness of the mine field. During the process of displacing methane from prepared coal seams in several pairs, it can be continuous.
Практическое осуществление способа сводится к следующему. Выбирается подготовленный для извлечения метана угольный пласт (шахтное поле). Затем бурятся или используются готовые скважины: подающие - для закачивания в них диоксида углерода и отбирающие скважины - для извлечения метана, которые формируются в пары в зависимости от условий и подготовленности угольного пласта (шахтного поля).The practical implementation of the method is as follows. A coal seam prepared for methane extraction (mine field) is selected. Then, finished wells are drilled or used: supply wells - for pumping carbon dioxide into them and sampling wells - for methane extraction, which are formed in pairs depending on the conditions and preparedness of the coal seam (mine field).
По первому варианту. Диоксид углерода закачивают в подающие скважины и выдерживают пласт угля под давлением в течение времени, необходимого для замещения метана диоксидом углерода. Наличие метана определяют экспериментально анализом газа.According to the first option. Carbon dioxide is pumped into the supply wells and the coal seam is kept under pressure for the time required to replace the methane with carbon dioxide. The presence of methane is determined experimentally by gas analysis.
Из угольного пласта удаляют метан в смеси с диоксидом углерода через отбирающую скважину до снижения концентрации метана до безопасного уровня - одного процента. После чего отбирающую скважину закрывают и через подающие скважины вновь под давлением закачивают диоксид углерода и выдерживают угольный пласт до замещения метана диоксидом углерода.Methane in a mixture with carbon dioxide is removed from the coal seam through a sampling well until the methane concentration drops to a safe level of one percent. Then the sampling well is closed and carbon dioxide is injected again under pressure through the supply wells and the coal seam is held until methane is replaced by carbon dioxide.
По второму варианту. Диоксид углерода закачивают в подающую скважину и выдерживают пласт угля под давлением в течение времени, необходимого для замещения метана диоксидом углерода. Наличие метана определяют также экспериментально анализом газа.According to the second option. Carbon dioxide is pumped into the supply well and the coal seam is held under pressure for the time necessary to replace the methane with carbon dioxide. The presence of methane is also determined experimentally by gas analysis.
Затем из угольного пласта удаляют метан в смеси с диоксидом углерода через отбирающие скважины до снижения концентрации метана до безопасного уровня - одного процента. После чего отбирающие скважины закрывают и через подающую скважину вновь под давлением закачивают диоксид углерода и выдерживают угольный пласт до замещения метана диоксидом углерода.Then, methane mixed with carbon dioxide is removed from the coal seam through sampling wells until the methane concentration drops to a safe level of one percent. After that, the selection wells are closed and carbon dioxide is injected again under pressure through the supply well and the coal seam is held until methane is replaced by carbon dioxide.
Использование изобретения позволяет решить проблему аккумулирования и хранения диоксида углерода, как парникового газа, в угольных пластах, а также обеспечить взрывобезопасность добычи угля при шахтном способе.The use of the invention allows to solve the problem of accumulation and storage of carbon dioxide as a greenhouse gas in coal seams, as well as to ensure the explosion safety of coal mining in the mine method.
Так как аналоги не содержат сведений о замещении метана диоксидом углерода и его хранении (аккумулировании) в угольном пласте, включенных в родовое понятие, пункты формулы изобретения изложены без разделения на ограничительную и отличительную части.Since the analogues do not contain information about the replacement of methane by carbon dioxide and its storage (accumulation) in a coal seam, included in the generic term, the claims are stated without division into restrictive and distinctive parts.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006146851/03A RU2338068C1 (en) | 2006-12-28 | 2006-12-28 | Method of methane displacement from prepared coal beds (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006146851/03A RU2338068C1 (en) | 2006-12-28 | 2006-12-28 | Method of methane displacement from prepared coal beds (versions) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006146851A RU2006146851A (en) | 2008-07-10 |
| RU2338068C1 true RU2338068C1 (en) | 2008-11-10 |
Family
ID=40230337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006146851/03A RU2338068C1 (en) | 2006-12-28 | 2006-12-28 | Method of methane displacement from prepared coal beds (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2338068C1 (en) |
-
2006
- 2006-12-28 RU RU2006146851/03A patent/RU2338068C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| БЕЗПФЛЮГ В.А. Киотский протокол и шахтный газ, Уголь, 2005, N4, с.26-27. * |
| МАЛЫШЕВ Ю.Н. и др. Фундаментально прикладные методы решения проблемы метана угольных пластов. - М.: Издательство Академии горных наук, 2000, с.490-491. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006146851A (en) | 2008-07-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8839875B2 (en) | Method and apparatus for sequestering CO2 gas and releasing natural gas from coal and gas shale formations | |
| US9121259B2 (en) | Storing carbon dioxide and producing methane and geothermal energy from deep saline aquifers | |
| US8833474B2 (en) | Method and apparatus for using pressure cycling and cold liquid CO2 for releasing natural gas from coal and shale formations | |
| Lokhorst et al. | Introduction on CO2 Geological storage-classification of storage options | |
| AU2011310560B2 (en) | Methods for storing carbon dioxide compositions in subterranean geological formations and an apparatus for carrying out the method | |
| US20070144747A1 (en) | Coal bed pretreatment for enhanced carbon dioxide sequestration | |
| AU2014255651B2 (en) | Method for CO2 EOR and storage and use thereof | |
| JP2012519587A (en) | Method for isolating fluid in the formation | |
| AU2011373946B2 (en) | Recovery methods for hydrocarbon gas reservoirs | |
| RU2338068C1 (en) | Method of methane displacement from prepared coal beds (versions) | |
| Gallo et al. | CO2 EOR with in-situ CO2 capture, a Neuquina basin oxycombustion case study | |
| EP2716861A1 (en) | Method and apparatus for enhanced oil recovery | |
| Kang et al. | The latest progress on the development of technologies for $ CO_2 $ storage in marine geological structure and its application in Republic of Korea | |
| EP2904066B1 (en) | A method for recovering oil | |
| Law | Enhanced Coalbed Methane Recovery & Carbon Sequestration Projects in Canada and China: Single Well Micro-Pilot Tests | |
| Ab Ghani | The Effects of Gas Injection on Coalbed Methane Production. A Simulation | |
| Nazarian et al. | Method for CO 2 EOR and storage and use thereof | |
| Mahmoud et al. | Investigation of the precipitation of calcium sulfate scale during low and high salinity water injection in EOR processes in carbonate and sandstone reservoirs | |
| Ibrahim et al. | In-situ generation of CO2 to eliminate the problem of gravity override in EOR of carbonate reservoirs | |
| Miedzińska et al. | Methods of CO2 acquisition and costs reduction in shale rocks fracturing technology | |
| Bickle et al. | CO2-brine-mineral Reactions in Geological Carbon Storage: Results from an EOR Experiment | |
| Ibrahim et al. | Effect of CO2 flooding during EOR process on the rock petrophysical and electrical properties | |
| Wimmer et al. | Monitoring, verification, accounting (MVA), and defining lowermost underground sources of drinking water (USDW) at a deep saline, carbon sequestration site; Geological Society of America, North-Central Section, 42nd annual meeting | |
| Akinnikawe et al. | Geologic Model and Fluid Flow Simulation of Woodbine Aquifer CO2 Sequestration |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091229 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20110510 |
|
| RH4A | Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation |
Effective date: 20110415 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121229 |