RU2521255C1 - Method of underground gasification - Google Patents
Method of underground gasification Download PDFInfo
- Publication number
- RU2521255C1 RU2521255C1 RU2012152881/03A RU2012152881A RU2521255C1 RU 2521255 C1 RU2521255 C1 RU 2521255C1 RU 2012152881/03 A RU2012152881/03 A RU 2012152881/03A RU 2012152881 A RU2012152881 A RU 2012152881A RU 2521255 C1 RU2521255 C1 RU 2521255C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrodes
- formation
- voltage
- channel
- underground
- Prior art date
Links
Landscapes
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
- Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к горному делу, в частности к способам подземной газификации твердых ископаемых топлив, и может быть использовано для получения газообразного энергоносителя (горючего газа) из угля или сланца на месте залегания.The invention relates to mining, in particular to methods of underground gasification of solid fossil fuels, and can be used to obtain a gaseous energy carrier (combustible gas) from coal or shale at the site of occurrence.
Известен способ подземной газификации, включающий бурение скважин, их сбойку, розжиг, подачу дутья и отвод продуктивного газа [Патент РФ №2385412, МПК E21B43/295, опубл. 27.03.2010].A known method of underground gasification, including drilling wells, their failure, ignition, supply of blast and removal of productive gas [RF Patent No. 2385412, IPC E21B43 / 295, publ. 03/27/2010].
Недостатком известного способа является низкая энергоемкость (калорийность) получаемого товарного газа вследствие наличия в нем большого количества балластного газа, возникающего в результате сжигания части органической массы в камере подземного газогенератора.The disadvantage of this method is the low energy intensity (calorific value) of the produced commercial gas due to the presence in it of a large amount of ballast gas resulting from the burning of part of the organic mass in the chamber of the underground gas generator.
Известен способ обработки подземного пласта, содержащего твердое органическое вещество, включающий обеспечение, по меньшей мере, одной скважины, проходящей в обрабатываемый интервал в подземном пласте, создание по меньшей мере, одного разрыва от, по меньшей мере, одной скважины, который пересекает, по меньшей мере, одну скважину, помещение электропроводного материала в разрыве, осуществление контакта двух электродов с электропроводным материалом, приложение напряжения к двум электродам для пропускания электрического тока по разрыву таким образом, что электрический ток проходит по, по меньшей мере, части электропроводного материала и достаточное тепло вырабатывают электрическим удельным сопротивлением в части электропроводного материала для осуществления пиролиза, по меньшей мере, части твердого органического вещества в извлекаемые углеводороды [Патент РФ №2349745, МПК E21B43/24, опубл. 20.03.2009]. Указанный способ выбираем за прототип.A known method of processing an underground formation containing a solid organic substance, comprising providing at least one well extending into the processing interval in the underground formation, creating at least one fracture from at least one well that intersects at least at least one well, placing the conductive material in the gap, contacting the two electrodes with the conductive material, applying voltage to the two electrodes to pass an electric current through the gap Thus, an electric current passes through at least a portion of the electrically conductive material and sufficient heat is generated by electrical resistivity in the portion of the electrically conductive material to pyrolyze at least a portion of the solid organic matter into recoverable hydrocarbons [RF Patent No. 2349745, IPC E21B43 / 24, publ. 03/20/2009]. The specified method is selected for the prototype.
Недостатком прототипа является трудоемкость способа, связанная с наличием дополнительных технологических операций, возможная токсичность электропроводного материала.The disadvantage of the prototype is the complexity of the method associated with the presence of additional technological operations, the possible toxicity of the electrically conductive material.
Задача изобретения - создание эффективного, экологически безопасного способа подземной газификации.The objective of the invention is the creation of an effective, environmentally friendly method of underground gasification.
Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, заключается в снижении трудоемкости способа газификации, снижении экономических издержек при подготовке газификации за счет создания канала электротеплового пробоя в пласте.The technical result achieved by using the invention is to reduce the complexity of the gasification method, lower economic costs in the preparation of gasification by creating a channel for electrical thermal breakdown in the reservoir.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе подземной газификации, включающем, как и прототип, бурение скважин с поверхности земли в обрабатываемый интервал в подземном пласте, размещение в скважинах электродов, приложение напряжения к электродам, пропускание электрического тока и нагрев пласта, в отличие от прототипа, к электродам прикладывают напряжение, достаточное для возникновения частичных разрядов и триинга до образования канала электротеплового пробоя в пласте, о моменте образования которого судят по снижению сопротивления межэлектродного пространства, затем пропускают ток через канал электротеплового пробоя в пласте и осуществляют нагрев пласта за счет джоулева тепла.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of underground gasification, which includes, like the prototype, drilling wells from the earth’s surface in the processed interval in the underground formation, placing electrodes in the wells, applying voltage to the electrodes, transmitting electric current and heating the formation, unlike of the prototype, a sufficient voltage is applied to the electrodes for the occurrence of partial discharges and tringing until the formation of an electric thermal breakdown channel in the formation, the formation moment of which is judged by reduced The resistance of the interelectrode space is then passed through a channel of electrical thermal breakdown in the formation and the formation is heated by Joule heat.
Изобретение поясняется иллюстрацией фиг.1, на которой показана функциональная схема реализации способа подземной газификации.The invention is illustrated by the illustration of figure 1, which shows a functional diagram of the implementation of the method of underground gasification.
Способ подземной газификации включает бурение двух скважин 1 с поверхности грунта, проходящих в обрабатываемый интервал в подземном пласте 2 твердого горючего ископаемого и размещение внутри них электродов 3, соединенных кабелями с наземным источником тока 4 (фиг.1). Газификация осуществляется за счет нагрева пласта до температуры газовыделения твердого топлива (300-500°С). Нагрев породы производится пропусканием тока через канал электротеплового пробоя за счет джоулева тепла.The method of underground gasification involves drilling two wells 1 from the soil surface, passing into the processed interval in the underground layer 2 of solid fossil fuels and placing electrodes 3 inside them, connected by cables to a ground current source 4 (Fig. 1). Gasification is carried out by heating the formation to a gas temperature of solid fuel (300-500 ° C). The rock is heated by passing current through an electrothermal breakdown channel due to Joule heat.
Электрическое сопротивление твердых топлив велико (108÷1012Ом·см), поэтому джоулево тепло в породе при технически возможных значениях напряжения будет мало. Приложение к межэлектродному промежутку пласта высокого переменного напряжения вызывает появление частичных разрядов, которые образуют электропроводящие участки в месте действия разряда в объеме породы твердого топлива. Действие следующего разряда удлиняет проводящий участок. Растущая в результате разрядная структура, называемая дендритом, имеет древовидную форму и распространяется от электродов в направлении электрода другой полярности. Этот процесс, называемый триингом, продолжается до образования сквозного канала между электродами. Прикладываемое к электродам напряжение на этом этапе должно быть достаточным для образования частичных разрядов. Это напряжение зависит от расстояния между электродами и вида породы. Величину напряжения определяют экспериментальным путем на образцах породы, извлеченных на поверхность. Наличие частичных разрядов при этом устанавливают визуально, а образование проводящего канала определяют по снижению межэлектродного сопротивления. Величина напряжения должна примерно составлять 1-10 кВ/м. Необходимо использовать переменное напряжение, может быть использовано напряжение промышленной частоты. Когда дендриты, растущие с разнополярных электродов, замыкаются, образуя сквозной проводящий канал между электродами, линейное сопротивление межэлектродного промежутка становится низким (10-100 Ом/см). Для определения момента образования канала осуществляют контроль напряжения на электродах и тока между ними. При этом возможен нагрев джоулевым теплом в образованном проводящем канале. На этом этапе к электродам подключают сильноточный источник постоянного или переменного напряжения. Далее осуществляют нагрев за счет джоулева тепла в проводящем канале. Напряжение источника в этом режиме может составлять 10-100 В/м, а ток ограничен мощностью источника и может составлять 10-100 А.The electrical resistance of solid fuels is high (10 8 ÷ 10 12 Ohm · cm), therefore, the Joule heat in the rock at technically possible voltage values will be small. The application of a high alternating voltage to the interelectrode gap of the formation causes the appearance of partial discharges that form electrically conductive sections at the site of the discharge in the bulk of the solid fuel rock. The action of the next discharge lengthens the conductive section. The resulting discharge structure, called dendrite, has a tree shape and propagates from the electrodes in the direction of the electrode of a different polarity. This process, called triing, continues until a through channel is formed between the electrodes. The voltage applied to the electrodes at this stage should be sufficient to form partial discharges. This voltage depends on the distance between the electrodes and the type of rock. The voltage value is determined experimentally on rock samples extracted to the surface. In this case, the presence of partial discharges is established visually, and the formation of a conducting channel is determined by reducing the interelectrode resistance. The voltage should be approximately 1-10 kV / m. It is necessary to use alternating voltage, voltage of industrial frequency can be used. When dendrites growing from bipolar electrodes are closed, forming a through conductive channel between the electrodes, the linear resistance of the interelectrode gap becomes low (10-100 Ohm / cm). To determine the moment of formation of the channel, control the voltage at the electrodes and the current between them. In this case, Joule heat in the formed conductive channel is possible. At this stage, a high-current source of direct or alternating voltage is connected to the electrodes. Then carry out heating due to the Joule heat in the conductive channel. The source voltage in this mode can be 10-100 V / m, and the current is limited by the power of the source and can be 10-100 A.
Пример 1Example 1
Проведено лабораторное испытание способа в экспериментальной камере на образце горючих сланцев с расстоянием между электродами 50 см. Предварительно измеренное омическое сопротивление межэлектродного расстояния составляло ~250 кОм. На начальном этапе к электродам прикладывалось синусоидальное напряжение частотой 50 Гц и амплитудой 5 кВ. Этого напряжения достаточно для возникновения частичных разрядов, наличие которых установлено визуально. От источника потреблялась мощность ~300 Вт. Этот режим продолжался в течение 30 мин. По истечении этого времени образовался сквозной проводящий канал. Омическое сопротивление межэлектродного расстояния стало ~800 Ом. Далее через межэлектродный промежуток пропускался ток частотой 50 Гц от регулируемого источника напряжения, и нагрев производился за счет джоулева тепла в сформированном низкоомном канале. Напряжение сначала составляло сотни вольт, по мере разогрева канала его сопротивление снизилось до ~10 Ом, напряжение было уменьшено до 100 В для поддержания мощности ~1 кВт.A laboratory test of the method was carried out in an experimental chamber on a sample of oil shale with an electrode spacing of 50 cm. The preliminary measured ohmic resistance of the interelectrode distance was ~ 250 kOhm. At the initial stage, a sinusoidal voltage of 50 Hz and an amplitude of 5 kV was applied to the electrodes. This voltage is sufficient for the occurrence of partial discharges, the presence of which is established visually. A power of ~ 300 W was consumed from the source. This mode lasted for 30 minutes. After this time, a through conductive channel is formed. The ohmic resistance of the interelectrode distance became ~ 800 Ohms. Then, a current of 50 Hz from a regulated voltage source was passed through the interelectrode gap, and heating was performed due to Joule heat in the formed low-resistance channel. The voltage at first was hundreds of volts, as the channel was heated, its resistance decreased to ~ 10 Ohms, the voltage was reduced to 100 V to maintain a power of ~ 1 kW.
Пример 2Example 2
Проведено лабораторное испытание способа в экспериментальной камере на образце бурого угля с расстоянием между электродами 45 см. Предварительно измеренное омическое сопротивление межэлектродного расстояния составляло ~150 кОм. На начальном этапе к электродам прикладывалось синусоидальное напряжение частотой 50 Гц и амплитудой 8 кВ. Этого напряжения достаточно для возникновения частичных разрядов, наличие которых установлено визуально. От источника потреблялась мощность ~600 Вт. Этот режим продолжался в течение 15 мин. По истечении этого времени образовался сквозной проводящий канал. Омическое сопротивление межэлектродного расстояния стало составлять ~300 Ом. Далее через межэлектродный промежуток пропускался ток частотой 50 Гц от регулируемого источника напряжения, и нагрев производился за счет джоулева тепла в сформированном низкоомном канале. Напряжение сначала составляло сотни вольт, по мере разогрева канала его сопротивление снизилось до ~3-5 Ом, напряжение было уменьшено до 60 В для поддержания мощности ~1 кВт.A laboratory test of the method was carried out in an experimental chamber on a brown coal sample with a distance between the electrodes of 45 cm. The preliminary measured ohmic resistance of the interelectrode distance was ~ 150 kOhm. At the initial stage, a sinusoidal voltage of 50 Hz and an amplitude of 8 kV was applied to the electrodes. This voltage is sufficient for the occurrence of partial discharges, the presence of which is established visually. A power of ~ 600 W was consumed from the source. This regimen lasted for 15 minutes. After this time, a through conductive channel is formed. The ohmic resistance of the interelectrode distance began to be ~ 300 Ohms. Then, a current of 50 Hz from a regulated voltage source was passed through the interelectrode gap, and heating was performed due to Joule heat in the formed low-resistance channel. The voltage at first was hundreds of volts, as the channel was heated, its resistance decreased to ~ 3-5 Ohms, the voltage was reduced to 60 V to maintain a power of ~ 1 kW.
Таким образом, заявляемый способ позволяет снизить количество подготовительных работ, исключить проведение гидроразрыва пласта и использование токсичных электропроводных материалов и повысить эффективность процесса.Thus, the claimed method allows to reduce the number of preparatory work, to exclude hydraulic fracturing and the use of toxic conductive materials and to increase the efficiency of the process.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012152881/03A RU2521255C1 (en) | 2012-12-10 | 2012-12-10 | Method of underground gasification |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012152881/03A RU2521255C1 (en) | 2012-12-10 | 2012-12-10 | Method of underground gasification |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012152881A RU2012152881A (en) | 2014-06-20 |
RU2521255C1 true RU2521255C1 (en) | 2014-06-27 |
Family
ID=51213444
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012152881/03A RU2521255C1 (en) | 2012-12-10 | 2012-12-10 | Method of underground gasification |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2521255C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2102587C1 (en) * | 1995-11-10 | 1998-01-20 | Линецкий Александр Петрович | Method for development and increased recovery of oil, gas and other minerals from ground |
RU2215872C2 (en) * | 2002-01-17 | 2003-11-10 | Исаев Мидхат Кавсарович | Method of oil formation stimulation |
RU2349745C2 (en) * | 2003-06-24 | 2009-03-20 | Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани | Method of processing underground formation for conversion of organic substance into extracted hydrocarbons (versions) |
-
2012
- 2012-12-10 RU RU2012152881/03A patent/RU2521255C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2102587C1 (en) * | 1995-11-10 | 1998-01-20 | Линецкий Александр Петрович | Method for development and increased recovery of oil, gas and other minerals from ground |
RU2215872C2 (en) * | 2002-01-17 | 2003-11-10 | Исаев Мидхат Кавсарович | Method of oil formation stimulation |
RU2349745C2 (en) * | 2003-06-24 | 2009-03-20 | Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани | Method of processing underground formation for conversion of organic substance into extracted hydrocarbons (versions) |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012152881A (en) | 2014-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103174406B (en) | A kind of method of oil shale underground in situ heating | |
US10400568B2 (en) | System and methods for controlled fracturing in formations | |
CN104204405B (en) | It is electroluminescent to split stratum | |
WO2014014390A3 (en) | Method for developing deposits and extracting oil and gas from shale formations | |
US7331385B2 (en) | Methods of treating a subterranean formation to convert organic matter into producible hydrocarbons | |
JP5611963B2 (en) | System and method for treating a ground underlayer with a conductor | |
CA2890179C (en) | Method for producing hydrocarbon resources with rf and conductive heating and related apparatuses | |
CN106437667B (en) | A kind of eddy heating for heating oil shale underground in situ recovery method | |
WO2009094088A1 (en) | Methods of treating a subterranean formation to convert organic matter into producible hydrocarbons | |
WO2015053731A1 (en) | Method for underground gasification of a hydrocarbon-containing formation | |
US3989107A (en) | Induction heating of underground hydrocarbon deposits | |
RU2102587C1 (en) | Method for development and increased recovery of oil, gas and other minerals from ground | |
Sadikov et al. | The effect of electrically conductive additives on the plasma pyrolysis of heavy hydrocarbons | |
Zhang et al. | Experimental study on the effects of electrode materials on coal breaking by plasma | |
RU2521255C1 (en) | Method of underground gasification | |
US9739122B2 (en) | Mitigating the effects of subsurface shunts during bulk heating of a subsurface formation | |
CN105319138A (en) | Device and method used for performing rock fracturing test | |
RU2477788C1 (en) | Method for underground gasification | |
Martemyanov et al. | Analysis of applicability of oil shale for in situ conversion | |
RU2728160C2 (en) | Device and method for focused electric heating at oil-gas bearing beds occurrence place | |
CA2777956C (en) | Process for enhanced production of heavy oil using microwaves | |
Bukharkin et al. | Treeing morphology in oil shale | |
Ezzat et al. | Numerical Modeling of the Effects of Pore Characteristics on the Electric Breakdown of Rock for Plasma Pulse Geo Drilling. Energies 2021, 15, 250 | |
US20160160624A1 (en) | Bulk Heating a Subsurface Formation | |
Zhu et al. | Analysis of rock-breaking mechanisms of high-voltage pulsed electric electrode bits |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161211 |