WO2009157811A1 - Coal gasification method (variants) and a subsurface water purification method - Google Patents

Coal gasification method (variants) and a subsurface water purification method Download PDF

Info

Publication number
WO2009157811A1
WO2009157811A1 PCT/RU2009/000315 RU2009000315W WO2009157811A1 WO 2009157811 A1 WO2009157811 A1 WO 2009157811A1 RU 2009000315 W RU2009000315 W RU 2009000315W WO 2009157811 A1 WO2009157811 A1 WO 2009157811A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wells
underground
gasification
gas generator
blast
Prior art date
Application number
PCT/RU2009/000315
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Александр Мирославович КАРАСЕВИЧ
Ефим Вульфович КРЕЙНИН
Елена Васильевна ДВОРНИКОВА
Станислав Геннадьевич СТРЕЛЬЦОВ
Белла Юрьевна СУШЕНЦОВА
Алексей Юрьевич ЗОРЯ
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Газпром Промгаз"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from RU2008125723/03A external-priority patent/RU2358915C1/en
Priority claimed from RU2008125726/03A external-priority patent/RU2359116C1/en
Priority claimed from RU2008125721/03A external-priority patent/RU2360106C1/en
Application filed by Открытое Акционерное Общество "Газпром Промгаз" filed Critical Открытое Акционерное Общество "Газпром Промгаз"
Publication of WO2009157811A1 publication Critical patent/WO2009157811A1/en

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/295Gasification of minerals, e.g. for producing mixtures of combustible gases
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09CRECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/06Reclamation of contaminated soil thermally
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09CRECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/08Reclamation of contaminated soil chemically
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/30Specific pattern of wells, e.g. optimising the spacing of wells

Definitions

  • the concentration of chemical pollutants in the underground waters of the spent gas generator is orders of magnitude lower than in the condensate recovered with CCGT gas, but still exceeds the corresponding MPC.
  • the objective of the proposed group of inventions united by a single inventive concept, is to create a comprehensive and universal solution aimed at preventing the pollution of groundwater by chemical pollutants, both generated in the process of coal gasification and remaining in the waste space of the underground gas generator.
  • the technical result is to minimize the migration of gasification products from an underground gas generator, and, consequently, a significant reduction in the possibility of groundwater pollution due to the creation of a system of reaction channels, including at a great depth (up to 1000 m), which allows underground coal gasification (CCGT) by the traditional and efficient flow method at low pressure (up to 0.3 MPa), as well as thin groundwater treatment directly in the waste space of the underground gas generator, which completed the operational operation.
  • CCGT underground coal gasification
  • the problem is solved and the technical result is achieved in one embodiment by the fact that in the method of environmentally friendly underground coal gasification, which consists in drilling a series of wells in the gasification section, combining the blow and exhaust pipes into a single underground gas generator with the initial gasification reaction channel by igniting the coal seam at assistance of transverse directional horizontal and vertical wells connected to it, preparation of gas vents and operation of blast wells in the process of gasification when controlling the pressure in the underground gas generator and adjusting the hydraulic regimes of the blast and gas outlet wells, controlling the hydrostatic level of groundwater and the concentration of chemical pollutants in groundwater using hydro-observation and drainage wells and lowering the hydrostatic level of groundwater by incorporating vertical wells that equip to the beginning of the gasification process as drainage and drainage wells, the gasification process was carried out consistently in two stages - injection at elevated pressure in the underground gas generator and injection and suction at minimum pressure in the underground gas generator, and when the concentration of chemical pollutants in underground waters increases in the water observation and / or drainage wells in the first stage of
  • hydrostatic groundwater levels in the gasification section are recorded according to the data of hydraulic observation and drainage wells and a plot of the deposition funnel above and next to the underground gas generator is constructed from them, then these plots are used to adjust the hydraulic regimes of the blast and exhaust wells, as well as for determining the moments of inclusion or shutdown of drainage and sump wells.
  • groundwater is purified using the biological method of decomposition and neutralization of pollutants.
  • the preparation of a gas outlet well of an underground gas generator usually consists of drilling a well, consisting of a cased part, passed through rocks containing a coal seam, and performed in the form of a double metal column with a water supply in the annular gap between the pipes to supply water to the end of the cased part of the well and cooling of the exhaust hot gas through its inner pipe, as well as the unfrozen part, passed through the coal seam, and thermally worked out by means of a controlled counterflow the combustion zone along the drilling channel to meet the air blast injected into the well, while the water supply in the annular gap of the cased part of the gas outlet well is completed in the rock of the roof or soil near the boundaries of their contact with the coal seam, and the inner pipe of the cased part of the well is completed in the initial zone of the coal seam, moreover, the device for monitoring the position of the combustion zone in the gas well is placed at the end of its inner casing string, the movement of the combustion zone to it is recorded, and after moving it to column flue wellbore pumping amount
  • the gas exhaust well is gradually transferred from the mode of injection of air blast to the regime of intensive gas removal from the underground gas generator.
  • a control system is installed to control the movement of the combustion chamber towards the injected minimum flow rate of air blast, the dependence of the rate of countercurrent movement of the combustion zone on the flow rate of the air blast is determined and distributed to the operating modes of the remaining blast wells of the underground gas generator.
  • the gas degassing is controlled around each of the blast holes of the underground gas generator and ensure uniform advance of the fire face across the entire width of the gas generator.
  • the problem is solved and the technical result is achieved by the fact that according to the invention in a method of environmentally friendly underground gasification of coal lei, consisting in drilling a series of wells in the gasification section, casing them all the way, including rock and coal parts, connecting the blast and gas outlet wells into a single underground gasifier with the initial gasification reaction channel by igniting a coal seam using a transverse horizontal well and connected with it, at least one vertical well, the preparation of gas outlets and the operation of blast holes in the process of gasification while monitoring the pressure in underground gas generator and adjusting the hydraulic regimes of blast and gas outlet wells, monitoring the hydrostatic level of groundwater and the concentration of chemical pollutants in groundwater using hydro-observation and drainage wells and lowering the hydrostatic level of groundwater by including drainage wells and at least one vertical well , which is equipped at the beginning of the gasification process as a sump, the connection of blast and gas wells in a single underground
  • the second gasifier with the initial gasification reaction channel is fired by firing up the casing and expanding the first
  • coal parts of the gas and lateral horizontal wells are cased to the entire length with a countersunk casing
  • At least two vertical wells of which are subsequently connected to a transverse inclined horizontal well, are located at the lateral boundaries of the underground gas generator;
  • lateral directional wells are drilled along the coal seam along the lateral boundaries of the underground gas generator, cased along their entire length, including rock and coal parts, connected to vertical wells located along the lateral boundaries of the underground gas generator, and fire development is carried out with flashing casing and the expansion of the coal parts of the directional wells by means of countercurrent movement of the combustion site by injection of blast in them, and to reduce the hydrostatic level of groundwater, they are selected from the directional wells through vertical wells located along the lateral boundaries of the underground gas generator, which are equipped to start gasification in quality of drainage;
  • the underground waters of the underground gas generator will be purified using the biological method of decomposition and neutralization of pollutants.
  • coal seam degasses along a transverse inclined horizontal well the appearance of combustion products and the increase in static pressure on the heads of the gas outlet wells, which can be inclined or horizontal, respectively, for inclined and horizontal coal seams, are controlled, and after signs of their hydrodynamic connection with the reaction channel along an inclined horizontal well begin to pump air into these gas outlet wells Tie for countercurrent movement of the combustion zone and the expansion of their coal part.
  • gas is initially removed through a vertical (fulfilling the function of an ignition) well, and then through directional or directional horizontal wells, which are gradually put into operation (after fire expansion). In this case, the casing is melted and the coal parts expand.
  • the preparation of a gas outlet well can be completed by creating an underground separator tank.
  • a comparative analysis of the proposed solution with the known ones shows that the claimed method in the proposed set of essential features is formulated for the first time and gives the problem of CCGT development, especially at great depths, while minimizing the migration of gasification products from the underground gas generator to a specific and universal nature, that is, it is new.
  • the inventive method also corresponds to the inventive step, since the distinguishing features and their combination allow (in contrast to the negative experience of the mid 8Ox years of the XX century in the city of Tulen) under the conditions of high mountain pressure at a depth of 1000 m to carry out underground gasification in free coal channels.
  • the proposed method is illustrated by the schematic diagram of the underground gas generator module and the technological regulations for its preparation for operation in the presence of rock pressure.
  • the task is also solved and the technical result is achieved by the fact that in the method of groundwater purification in the waste space of an underground gas generator, characterized by the use of the biological method of decomposition and neutralization of chemical pollutants generated during coal gasification in a single underground gas generator with an initial gasification reaction channel and a series of wells including transverse oblique horizontal, blasting, venting and at least one vertical well s, after completing the process of coal gasification and filling the waste space of the underground gas generator with underground water, the bacterial medium is periodically introduced through the wells into the underground water of the underground gas generator waste space, and the type of bacteria of the bacterial medium is selected taking into account the composition and concentration of chemical pollutants in the underground water, for which from time to time, samples are taken through the wells and subjected to chemical analysis.
  • the volume of groundwater in the waste space of the underground gas generator is periodically mixed by forcing air into one well and discharging it through other wells;
  • ignition wells of the initial gasification reaction channel transverse oblique horizontal and / or at least one vertical well as wells for air injection, and blow and / or gas outlet wells as air exhaust wells;
  • the method also corresponds to the inventive step, since no solutions have been identified in the prior art, of which signs are known that allow the biological treatment of groundwater directly in the waste space of the underground gas generator using an environmentally friendly method.
  • FIG. Figure 1 shows the dynamics of the migration of phenols and ammonia from the existing gas generator at the South Abinsk Podzemgaz station.
  • FIG. 3 shows the module of the underground gas generator according to the proposed method in the initial stage of the gasification process - preparatory.
  • FIG. Figure 5 shows the dynamics of the migration of phenols and ammonium from the spent gas generator of the Podzemgaz South-Abinsk station.
  • FIG. 6 shows a schematic diagram of an underground gas generator that has completed its operation (in the plane of a coal seam).
  • FIG. 7 shows the actual data on the concentration of phenols in groundwater extracted from the worked out space of the underground gas generator using a submersible pump and airlift.
  • the underground gas generator is a source of chemical pollution of groundwater.
  • the concentration of phenols reaches 0.1 mg / L and ammonium - 15 mg / L, which exceeds the MPC by 100 and 10 times, respectively.
  • the concentration of these pollutants approaches the maximum permissible.
  • the task is to find a way to minimize the migration of chemical pollutants outside the underground gas generator, which will save groundwater for drinking water supply.
  • the method is as follows. At the gasification section, a series of wells is drilled, represented by gas outlet and blast wells 1,2, transverse oblique-horizontal 3, vertical (drainage) 4, hydro-observation and drainage wells 5, 6, respectively.
  • Gas exhaust and blast wells 1.2 are parallel located and directed along the coal seam.
  • Wells 1.2 are connected into a single underground gas generator with the initial reaction channel for gasification by firing up a coal seam using a transverse oblique-horizontal 3 and vertical wells 4 connected to it.
  • the directional wells 7 are drilled along the coal seam along the lateral boundaries of the underground gas generator, connected to vertical wells 8, which are connected to the transverse inclined horizontal well 3, and, in order to obtain effective drains 9, they fire the development of the coal part of the barrier directional wells 7 by means of countercurrent movement of the combustion site by blowing them. Drilling of barrier directional wells 7 and subsequent connection with vertical wells 8 is carried out using modern navigation systems. If necessary, these wells 7 and 8 can be connected to each other by one of the known methods, for example, by hydraulic fracturing of a coal seam.
  • the drainage and drainage wells are equipped with 4.8.6 necessary water-lifting equipment, and 4.8 wells have hydraulic connection on the ignition horizon 10.
  • Gas outlet wells 1 consist of cased and uncased parts.
  • the cased part is passed through the rocks outside the zone of their displacement and is made in the form of a double metal column with a water supply placed in the annular gap between the pipes to supply water to the end of the cased part of the well and cool the exhaust hot gas through its inner pipe.
  • the uncased part is passed through a coal seam.
  • the water supply in the annular gap of the cased part of the exhaust well 1 is completed in the roof or soil rock near the nearest boundaries of their contact with the coal seam, and the inner pipe of the cased part of the well is completed in the initial zone of the coal seam.
  • a device is installed to control the position of the combustion zone in the exhaust gas well.
  • YY % f k -K.L. ⁇ y -B g . ⁇ g , where: ⁇ V g - amount of forced air blast, m; f k - the average cross-sectional area of the worked open part of the gas outlet of the underground separator, m 2 ; k is the coefficient of increase in the area of the passage section of the gas outlet of the underground separator;
  • L is the length of the gas part of the coal seam under the lower end of the inner pipe of the gas outlet well along its uncased part, m;
  • ⁇ y is the specific gravity of the gas to be gased out, t / m 3 ;
  • the value of the coefficient “l:” varies over a wide range from 50 to 150, while its minimum values are used for heat-resistant coal lying in dense rocks (for example, siltstones), and the maximum for heat-resistant coal (lean) lying in weak rocks ( e.g. sandstones, limestones).
  • the gas outlet 1 is gradually transferred from the injection mode of the air blast to the regime of intensive gas removal from the underground gas generator.
  • the gasification process is carried out sequentially in two stages - injection at elevated pressure in the underground gas generator and injection-suction at minimum pressure in the underground gas generator.
  • the first stage of the gasification process is carried out at elevated pressure in the underground gas generator, approximately equal to the pressure of the existing hydrostatic column of groundwater in the gasification section. For this, a hydrostatic uro the level of groundwater above the initial gasification reaction channel, during the formation of coal, a decrease in this level is monitored with the aid of observation and drainage wells 5.6 and, accordingly, pressure on the blast holes 2 is reduced to 0.2 ⁇ 0.3 MPa. Then go to the second stage of the gasification process, which is carried out at a minimum pressure in the underground gas generator, for which they fix the static pressure in the underground gas generator.
  • 4,8,6 groundwater taken by drainage and drainage wells is treated in a surface complex for chemical pollutants.
  • they control the pressure in the underground gas generator and adjust the hydraulic regimes of the blast and exhaust wells 2.1, control the hydrostatic level of groundwater and the concentration of chemical pollutants in groundwater with the help of observation and drainage wells 5.6 and reduce the hydrostatic level of groundwater by inclusion of 4.8 (drainage) wells and drainage wells 6.
  • the operation of the blast holes 2 consists in the controlled supply of air blast (oxidizer) to the reaction coal surface along the length of the cased blast wells 2, including and along the coal seam, as well as with the fixation of the burning center along its length.
  • the combustion zone is fixed by hydrodynamic regulation of air blasting from the minimum at which the combustion zone is moved along the borehole towards the blast being blown up to the maximum flow rate at which the combustion zone is fixed in the nearest zone of the hot surface of the coal seam and coal is emitted in it with high heat and power indicators.
  • the technological regulation of the operation of the blast hole is carried out in the following sequence:
  • the first injected blast hole 2 of the underground gas generator is equipped with a control system for the movement of the combustion focus towards the air blast.
  • the dependence of the rate of movement of the combustion zone on the flow rate of air blast is determined and distributed to the operating modes of the remaining blast wells 2 of the underground gas generator.
  • the firing face is uniformly distributed across the entire width of the underground gas generator.
  • the ignited zone of the coal seam moves along the path of the blast hole, providing controlled contact of the oxidizer with the reaction coal surface.
  • groundwater is purified using the biological method of decomposition and neutralization of pollutants.
  • the initial gasification reaction channel is formed, wells 1, 2 are connected into a single underground gasifier with the initial gasification reaction channel. To do this, ignite the coal seam using a transverse oblique-horizontal 3 and vertical wells 4 connected to it.
  • the coal seam is ignited in the bottom of a vertical well, for example, 4 or 8, located closer to the end part of the transverse inclined horizontal well 3 and, when the air blast 3 is fed into the well 3, the burning center moves towards air blast, forming the initial reaction channel for the gasification of a single underground gas generator on the horizon of the initial ignition.
  • directional wells 7 are drilled along the lateral boundaries of the underground gas generator, cased before entering the coal seam, connected to vertical wells 8, and firing of the coal part of the directed directional wells 7 is carried out by counter-moving the burning focus injection of blast in them (1000 ⁇ 1500 nm 3 / h).
  • the burning center moves towards the air blast, forming a thermally prepared drain 9 with a diameter of 800-1000 mm with well-permeable side walls.
  • the created artificial collector is a reliable drain for groundwater extracted using a pump, subsequently lowered into a vertical well 8, which is equipped as a drainage system at the beginning of the gasification process.
  • lateral drainage drains are included in the work 9.
  • water-observation wells are drilled in the gasification section 5.
  • drainage wells 6 perforated throughout the underground gas generator and employees to drain the gasification area, including for preliminary drainage.
  • the technological regulations and the sequence of the proposed method are as follows.
  • the pressure of the blast injection into the well 2 is set to a value close to the pressure of the hydrostatic column of groundwater existing in the gasification section.
  • this level is designated as I and corresponds to 200 m above the initial ignition horizon (the coal part of the transverse deviated horizontal well 3).
  • the pressure in the underground gas generator is set to approximately 1.5 MPa. And so, consistently lowering the hydrostatic level groundwater in an underground gas generator to 100 m (W), 50 m (GV) and, finally, 25 m (V), reduce the pressure on the blast holes 2 and in the underground gas generator, to about 1.0 MPa, 0.5 MPa and 0.2 ⁇ 0.3 MPa, respectively. Pressure 0.2 ⁇ 0.3 MPa corresponds to the pressure of air for gasification by low pressure blowers.
  • water observation and drainage wells 5.8 are used not only for monitoring the position of the groundwater level (I-GV), but also for the concentration of chemical pollutants (gasification products) in them.
  • the hydrostatic level of groundwater is increased by turning off the pumps in drainage and drainage wells 4,8,6.
  • the productivity of the pumps in the drainage wells 4.8 is increased and, at the same time, the capacity of the smoke exhausters in the exhaust wells 1 is increased.
  • FIG. Figure 2 shows in a simplified form the change in such plots of groundwater level (I-V) during the CCGT process (dashed lines).
  • the staff of the underground gas generator adjusts the hydraulic mode at the blast and exhaust wells 2.1, and also makes a decision on whether to turn pumps on or off in drainage and drainage wells 4,8,6.
  • the considered example of the application of the proposed method of environmentally friendly CCGT is a reliable means of preserving the hydrosphere in the area of gasification of a coal seam from pollution of groundwater.
  • the traditional design of the underground gas generator consists of a series of parallel-located oblique-horizontal gas outlet and blast wells 1, 2. Their paths intersect with a transverse oblique-horizontal well 3. Drilled vertical wells 4, which are connected to an oblique-horizontal well 3, as well as observation, drainage and overseas
  • the blast and gas outlet wells 2.1 intersect with a transverse inclined horizontal well 3 at the ignition horizon 10, while the gas outlet wells 1 may have tanks 11 of an underground separator (FIG. 3).
  • the final stage of the final (final) gasification is represented by the end line 13 of the outgassing of the coal seam, limiting the waste space (gaseous volume) 14.
  • the method is as follows. A series of wells are being drilled.
  • Wells 1,2,3,7 of the underground gas generator: gas discharge, blow, horizontal inclined, including obstruction directed along the coal seam (if any) are cased to the entire length, including the rock and coal parts, and the coal part ( ⁇ 300 in length) m) gas outlet 1, inclined-horizontal ( ⁇ 320 ⁇ 400 m long) 3 and blocking wells directed along the coal seam (-300 m long) 7 are blocked by a free pipe, for example, a secret pipe string (shown in dashed lines), with a diameter slightly smaller drill pipe diameter ala.
  • Vertical wells 4, 8 are cased and completed in a coal seam.
  • Observation and drainage wells 5.6 are constructed in the usual way. Drainage wells 6 are usually perforated over the entire length and are used to drain the gasification area, including for preliminary drainage. Between the wells 1, the distance can be ⁇ 80 ⁇ 100 m.
  • Drilling of barrier directional wells 7 and subsequent connection with vertical wells 8, as well as other wells 1,2,3,4, is carried out using modern navigation systems and a technological tool known to specialists.
  • a coal seam is ignited and high pressure air is injected to develop a high-temperature ignited zone. Simultaneously with the ignition of the coal seam, pressure is monitored on the heads of the closed wells 1 and 3 and periodically take gas samples from them for chemical analysis. After the appearance of coal combustion products in the samples taken, as well as the growth of static
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) pressure at the heads of these wells, they begin to pump air blast in the amount of 800 ⁇ 1000 m 3 / h. Gas is removed through a vertical well 4 and / or 8.
  • the control of the location of the combustion zone, moving along the coal part of the wells 3 and 1, is carried out in a known manner using heat-closing electrical circuits connected to the surface with an electric measuring device [RU 2236599, 2004].
  • This well-known tool is an electric wire for the entire length of the well, along the length of the wire soldered (after 20 ⁇ 40 m) devices filled with fusible metal (for example, Wood alloy).
  • fusible metal for example, Wood alloy
  • gas outlet wells 1 are prepared, 4.8 vertical wells are equipped as drainage wells, and the most productive phase of the coal seam gasification process is set up.
  • the 4.8.6 underground water taken by drainage and drainage wells is cleaned from the surface complex from chemical pollutants.
  • the underground water is purified using the biological method of decomposition and neutralization of pollutants.
  • the claimed invention allows to realize the main advantage of CCGT unit - the deserted development of coal seams by converting them into combustible gas at depths of 500 ⁇ 10,000 and more than meters while minimizing the migration of gasification products from an underground gas generator.
  • the third object of the proposed group of inventions relates to a method for purifying groundwater in the waste space of an underground gas generator.
  • the concentration of ammonium and phenols in the center of the stopped gas generator is 7 and 0.0042 mg / l, respectively, and only at a distance of 200 m their values decrease to the maximum allowable concentrations of 2 and 0.001 mg / l, respectively.
  • the task is to find a way to minimize the concentration of the mentioned pollutants to MPC directly in the spent space of the underground gas generator.
  • FIG. B The fragment of an underground gas generator (FIG. B) shows a series of wells of a single underground gas generator with an initial gasification reaction channel represented by gas outlet and blast wells 1,2, which can be directional or directional-horizontal, respectively, for inclined and horizontal coal seams.
  • Blast and gas discharge wells 2.1 are initially intersected by a transverse deviated horizontal well 3, to which vertical wells 4 are connected.
  • the final stage of the final (final) gasification is represented by the end line 13 of the outgassing of the coal seam, limiting the waste space (gaseous volume) 14.
  • Gassed (waste) space (gassed volume) 14 is filled with ash, collapsed roof and groundwater.
  • the method is as follows.
  • the bacterial medium (special bacteria) is introduced into the production wells of the spent gas generator. Bacteria are spontaneously distributed in the amount of groundwater that fills the spent space 6 of the underground gas generator. Enzymes produced by bacterial microorganisms catalyze the biochemical oxidation (breakdown) of phenols. Depending on composition and concentration
  • the volume of groundwater must be mixed.
  • air is supplied periodically to some wells, for example, ignition channels of the initial gasification reaction channel (transverse directional horizontal 3, vertical 4 wells), and it is vented through other wells, for example, blast and gas outlet wells 2.1.
  • the indicated air supply and exhaust scheme is more preferable (better conditions for sparging are created), since air is introduced at the ignition horizon, and the output is at the end line 13 of the outgassing of the coal seam, at which lower ends are located at this point (final gasification stage) wells 1.2.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

The invention relates to subsurface coal gasification. The aim of the invention is to prevent subsurface water from being contaminated. A range of wells is drilled on a gasification field. The blasting and gas exhaust wells are connected into a single underground gas producer by means of a transversal slant and horizontal well and vertical wells connected thereto. The pressure in the underground gas producer, a subsurface water hydrostatic level and the concentration of chemical contaminants are monitored during gasification. The hydraulic controls of the blasting and gas exhaust wells are adjusted. The subsurface coal gasification process is carried out successively in two stages, i.e a pressure stage carried out at a high pressure in the underground gas producer and a pressure and suction stage carried out at a minimum pressure in the underground gas producer. At the first stage of subsurface coal gasification, the subsurface water hydrostatic level is increased by disconnecting water-removing and drainage wells, and at the second stage of subsurface coal gasification, the performance of the water-removing wells and smoke exhausters on the gas exhaust wells is increased. The extracted subsurface water is purified in a surface system by removing the chemical contaminants therefrom. The second variant of the coal gasification method differs in that the wells are cased along the entire length thereof, including the rock and coal parts. The blasting and gas exhaust wells are interconnected by fire treatment which is associated with the casing pipe melting and expanding the coal sections of the transversal slant and horizontal well and alternately of each of the gas exhaust wells starting from the well adjacent to a place where the coal stratum is ignited. The subsurface water is purified in the worked out space of the underground gas producer by biological degradation and by neutralising the chemical contaminants generated during the subsurface coal gasification process.

Description

СПОСОБ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЕЙ (ВАРИАНТЫ) И СПОСОБ ОЧИСТКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД METHOD OF COAL GASIFICATION (OPTIONS) AND METHOD FOR CLEANING UNDERGROUND WATERS
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области горного дела и, прежде всего, к подземной газификации угля (ПГУ) на месте его естественного залегания, в том числе на больших глубинах, с предотвращением экологического загрязнения подземных вод гидросферы продуктами термического разложения угля (фенолы, аммоний и др.) как в процессе газификации, так и после завершения выгазовывания угольного пласта.The invention relates to the field of mining and, above all, to underground coal gasification (CCGT) at its natural occurrence site, including at great depths, with the prevention of ecological pollution of underground hydrosphere waters by products of thermal decomposition of coal (phenols, ammonium, etc.) both in the process of gasification, and after the completion of gas formation of the coal seam.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Специальными гидрохимическими исследованиями, проведенными на Южно- Абинской станции "Подземгаз" с помощью группы гидронаблюдательных скважин, было установлено загрязнение подземных вод фенолами в процессе ПГУ [Крейнин Е.В. Нетрадиционные термические технологии добычи трудноизвлекаемых топлив: уголь, углеводородное сырье. Москва, 000 "ИРЦ Газпром", 2004, с.177- 182]. При этом концентрация фенолов (C6H5OH) превышала предельно допустимую концентрацию (ПДK=0,001 мг/л) в течение длительного времени и на расстоянии до 300-400 м. Самоочищение подземных вод достигалось в основном разложением фенолов и их адсорбцией горными породами. Технических решений по предотвращению загрязнения подземных вод не было. Не предусматривалось никаких технологических и инженерных заградительных мер по сокращению миграции продуктов газификации за пределы подземного газогенератора.Special hydrochemical studies conducted at the Podzemgaz Yuzhno-Abinsk station using a group of hydro-observation wells revealed the pollution of groundwater with phenols during the CCGT process [E. Kreinin. Non-traditional thermal technologies for the extraction of hard-to-recover fuels: coal, hydrocarbon raw materials. Moscow, 000 IRC Gazprom, 2004, p.177-182]. Moreover, the concentration of phenols (C 6 H 5 OH) exceeded the maximum permissible concentration (PDK = 0.001 mg / l) for a long time and at a distance of up to 300-400 m. Self-purification of groundwater was achieved mainly by the decomposition of phenols and their adsorption by rocks. There were no technical solutions to prevent groundwater pollution. No technological and engineering barrage measures were envisaged to reduce the migration of gasification products outside the underground gas generator.
Известным техническим решением по снижению загрязнения подземных вод за пределами подземного газогенератора являлось осуществление ПГУ при давлении в подземном газогенераторе, близком по величине давлению гидростатического столба подземных вод на участке газификации [RU 2090750, 1997]. В этом случае столб подземных вод является естественной преградой для миграции продуктов газификации за пределы рабочего пространства подземного газогенератора.A well-known technical solution to reduce groundwater pollution outside the underground gas generator was the implementation of CCGT at a pressure in the underground gas generator close to the pressure of the hydrostatic column of groundwater at the gasification site [RU 2090750, 1997]. In this case, the groundwater column is a natural barrier to the migration of gasification products outside the working space of the underground gas generator.
Однако недостатком данного технического решения является невозможность его использования в процессе осушения участка газификации и, соответственно, снижения уровня подземных вод.However, the disadvantage of this technical solution is the impossibility of its use in the process of draining the gasification section and, accordingly, lowering the groundwater level.
Другим известным техническим решением является нагнетательно-отсосная ПГУ, при которой газоотводящие скважины дооборудуются дымососами, в результате чего удается снизить давление в рабочем пространстве подземного газогенератора, а, следовательно, утечки из него продуктов газификации [RU 2066748, 1996].Another well-known technical solution is the injection and exhaust CCGT, in which the gas exhaust wells are equipped with smoke exhausters, as a result of which it is possible to reduce the pressure in the working space of the underground gas generator, and, consequently, leakage of gasification products from it [RU 2066748, 1996].
Недостатком этого технического решения является ограниченность его применения. Только на небольших глубинах (до 150 м) возможно снижение давления в подземной части газогенератора, так как при длине обсадных колонн газоотводящих скважин более 150-200 м возможность создания разрежения дымососами в скважинах, а, следовательно, в подземной части газогенератора будет исчерпана, давление же в подземном газогенераторе при этом практически не изменится.The disadvantage of this technical solution is the limited application. Only at shallow depths (up to 150 m) is it possible to lower the pressure in the underground gas generator, since with the length of the casing strings of the exhaust wells more than 150-200 m, the possibility of creating a vacuum in the wells, and therefore in the underground part of the gas generator will be exhausted, the pressure in the underground gas generator will practically not change.
Специальными натурными экспериментами, проведенными в Бельгии (г. Тулен) на глубине 900 - 1000 м, было показано, что осуществить ПГУ в канале не удается [Крейнин Е.В. Нетрадиционные термические технологии добычи трудноизвлекаемых топлив: уголь, углеводородное сырье. Москва, ООО «ИPЦ Гaзпpoм», 2004, с. 91 - 94.]. Канал газификации заполнялся угольной мелочью, процесс газификации осуществлялся фильтрационным способом, т.е. при повышенном давлении до 2,0 МПа и ограниченном расходе дутья. Такой режим газификации не может быть промышленным способом получения газа ПГУ. Причиной заполнения узких буровых каналов угольной мелочью является проявление горного давления на больших глубинах. Технических решений по компенсации горного давления в буровых каналах подземного газогенератора не было предложено. Предотвращение экологического загрязнения подземных вод гидросферы продуктами термического разложения угля вообще не рассматривалось.Special field experiments conducted in Belgium (Tulen) at a depth of 900 - 1000 m, it was shown that it is not possible to implement CCGT in the channel [E. Kreinin. Non-traditional thermal technologies for the extraction of hard-to-recover fuels: coal, hydrocarbon raw materials. Moscow, IRC Gasprom LLC, 2004, p. 91 - 94.]. The gasification channel was filled with coal fines, the gasification process was carried out by a filtration method, i.e. at elevated pressure up to 2.0 MPa and a limited flow rate of blast. Such a regime of gasification cannot be an industrial way of producing CCGT gas. The reason for filling narrow drilling channels with coal fines is the manifestation of rock pressure at great depths. No technical solutions have been proposed to compensate for rock pressure in the drilling channels of an underground gas generator. The prevention of environmental pollution of groundwater in the hydrosphere by thermal decomposition of coal was not considered at all.
Вследствие этого в 90-е годы XX столетия Европейский союз принял решение о проведении экспериментов по ПГУ на глубине 500 м (Северная Испания).As a result, in the 90s of the 20th century, the European Union decided to conduct CCGT experiments at a depth of 500 m (Northern Spain).
Известным техническим решением эксплуатации узких буровых каналов в угольном пласте является их огневое расширение путем противоточного перемещения очага горения по буровому каналу навстречу воздушному дутью [RU 2209984, 2003].A well-known technical solution for the operation of narrow drilling channels in a coal seam is their fire expansion by countercurrent movement of the combustion site along the drilling channel towards the air blast [RU 2209984, 2003].
Однако реализация этого решения в условиях высокого горного давления на большой глубине не рассматривалась и не предлагалась, тем более с учетом предотвращения экологического загрязнения подземных вод.However, the implementation of this solution in conditions of high mountain pressure at great depths was not considered and was not proposed, especially taking into account the prevention of environmental pollution of groundwater.
Известными гидрохимическими исследованиями [Крейнин Е.В. Нетрадиционные термические технологии добычи трудноизвлекаемых топлив: уголь, углеводородное сырье. Москва, ООО «ИPЦ Гaзпpoм», 2004, с. 177-182.] было установлено, что в подземных водах отработанного подземного газогенератора содержалось 7-8 мг/л аммония и 0,004 мг/л фенолов, что в 4 - 5 раз превышает предельно допустимые концентрации (ПДК). В практике работы Южно-Абинской станции «Пoдзeмгaз» эти подземные воды не очищались, так как согласно фильтрационной математической модели концентрация фенолов постепенно (во времени) снижалась до предельно допустимой (0,001 мг/л). Специальных мероприятий по нейтрализации подземных вод и очистке от химических загрязнителей не предусматривалось. Из группы химических загрязнителей особенно опасны фенолы из-за относительно хорошей их растворимости в воде. Опасны также и другие химические ароматические соединения. Методы глубокой очистки можно разделить на две основные группы: регенеративные и деструктивные. Наиболее распространены деструктивные методы. Известен метод озонирования для глубокой очистки воды от фенолов [Галуткина K.A., Немченко A.Г., Рубинская Э.В. и др. Использование метода химического окисления в процессе очистки сточных вод нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств. Тематический обзор. Москва, ЦНИИТЭНефтехим, 1979.]. С помощью озонирования можно достичь очистки сточных вод от фенолов до уровня, близкого к ПДК (0,05÷0,001 мг/л). К недостаткам метода озонирования относятся: высокая стоимость озона, его токсичность, малое время жизни молекул озона и др.Known hydrochemical studies [Kreinin E.V. Non-traditional thermal technologies for the extraction of hard-to-recover fuels: coal, hydrocarbon raw materials. Moscow, IRC Gasprom LLC, 2004, p. 177-182.] It was found that in the underground waters of the spent underground gas generator contained 7-8 mg / l of ammonium and 0.004 mg / l of phenols, which is 4-5 times higher than the maximum permissible concentration (MPC). In the practice of the Podzemgaz South-Abinsk station, these groundwaters were not purified, since according to the filtration mathematical model, the phenol concentration gradually (over time) decreased to the maximum permissible (0.001 mg / l). Special measures to neutralize groundwater and to clean from chemical pollutants were not provided. Phenols are especially dangerous from the group of chemical pollutants because of their relatively good solubility in water. Other chemical aromatic compounds are also dangerous. Deep cleaning methods can be divided into two main groups: regenerative and destructive. The most common destructive methods. The known method of ozonation for deep water purification from phenols [Galutkina KA, Nemchenko A.G., Rubinskaya E.V. etc. The use of the chemical oxidation method in the process of wastewater treatment of oil refining and petrochemical industries. Thematic review. Moscow, TsNIITENeftekhim, 1979.]. Using ozonation, it is possible to achieve wastewater treatment from phenols to a level close to MPC (0.05–0.001 mg / l). The disadvantages of the ozonation method include: the high cost of ozone, its toxicity, short lifetime of ozone molecules, etc.
Известна также неплохая окисляемость фенолов в сточных водах кислородом воздуха. При должных технологических параметрах окисление фенолов можно довести до образования CO2 и H2O.The good oxidation of phenols in wastewater by atmospheric oxygen is also known. With proper technological parameters, the oxidation of phenols can be brought to the formation of CO 2 and H 2 O.
К деструктивным методам очистки относится также и биологическая очистка. Сущность ее заключается в биохимическом окислении органических (ароматических) и аммонийных соединений в присутствии бактерий - минерализаторов [Шарифуллин B.H., Зитди- нов Н.Н. Интенсификация биохимической очистки фенолсодержащих сточных вод. Химическая промышленность. 2000, N° 4, с 41-42.].The destructive cleaning methods also include biological treatment. Its essence is the biochemical oxidation of organic (aromatic) and ammonium compounds in the presence of bacteria - mineralizers [Sharifullin B.H., Zitdinov N.N. Intensification of biochemical treatment of phenol-containing wastewater. Chemical industry. 2000, N ° 4, pp. 41-42.].
На Южно-Абинской станции «Пoдзeмгaз» концентрированный газовый конденсат содержал до 2000 мг/л фенолов и 5000 мг/л аммония. После предварительной очистки от смол и твердых частиц в отстойниках очищаемая вода содержала около 200 мг/л фенолов и до 3000 мг/л аммония. Для окончательной очистки сточные воды подвергались биохимической очистке, применяемой на металлургических предприятиях [Лейбович P.E., Обуховский Я.M., Сатановский C.Я. Технология коксохимического производства. Москва, Металлургия, 1966, с 326-340]. Ограничительными особенностями этого известного решения являются:At the Podzemgaz South Abinsk station, concentrated gas condensate contained up to 2000 mg / l of phenols and 5000 mg / l of ammonium. After preliminary purification from resins and solid particles in sedimentation tanks, the purified water contained about 200 mg / l of phenols and up to 3000 mg / l of ammonium. For the final treatment, the wastewater was subjected to biochemical treatment used at metallurgical enterprises [Leibovich P.E., Obukhovsky Y.M., Satanovsky C.Ya. Technology of coke production. Moscow, Metallurgy, 1966, pp. 326-340]. The limiting features of this famous solution are:
- необходимость очистки сточных вод в наземном комплексе;- the need for wastewater treatment in the ground complex;
- концентрация химических загрязнителей в подземных водах отработанного газогенератора на порядки меньше, чем в конденсате, извлекаемом вместе с газом ПГУ, но все-таки превышает соответствующие ПДК.- the concentration of chemical pollutants in the underground waters of the spent gas generator is orders of magnitude lower than in the condensate recovered with CCGT gas, but still exceeds the corresponding MPC.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей предлагаемой группы изобретений, объединенных единым изобретательским замыслом, является создание комплексного и универсального решения, направленного на предотвращение загрязнения подземных вод химическими загрязнителями, как генерируемыми в процессе газификации угля, так и остающимися в отработанном пространстве подземного газогенератора.The objective of the proposed group of inventions, united by a single inventive concept, is to create a comprehensive and universal solution aimed at preventing the pollution of groundwater by chemical pollutants, both generated in the process of coal gasification and remaining in the waste space of the underground gas generator.
Техническим результатом является минимизация миграции продуктов газификации из подземного газогенератора, а, следовательно, существенное сокращение возможности за- грязнения подземных вод за счет создания системы реакционных каналов, в том числе на большой глубине (до 1000 м), позволяющей осуществлять подземную газификацию углей (ПГУ) традиционным и эффективным методом потока при низком давлении (до 0,3 МПа), а так же тонкую очистку подземных вод непосредственно в отработанном пространстве подземного газогенератора, завершившего рабочую эксплуатацию.The technical result is to minimize the migration of gasification products from an underground gas generator, and, consequently, a significant reduction in the possibility of groundwater pollution due to the creation of a system of reaction channels, including at a great depth (up to 1000 m), which allows underground coal gasification (CCGT) by the traditional and efficient flow method at low pressure (up to 0.3 MPa), as well as thin groundwater treatment directly in the waste space of the underground gas generator, which completed the operational operation.
Поставленная задача решается и технический результат достигается в одном из вариантов тем, что в способе экологически чистой подземной газификации углей, заключающемся в бурении на участке газификации серии скважин, соединении дутьевых и газоотводящих скважин в единый подземный газогенератор с первоначальным реакционным каналом газификации путем розжига угольного пласта при помощи поперечной наклонно-горизонтальной и соединенных с ней вертикальных скважин, подготовке газоотводящих и эксплуатации дутьевых скважин в процессе осуществления газификации при контролировании давления в подземном газогенераторе и корректировке гидравлических режимов дутьевых и газоотводящих скважин, контролировании гидростатического уровня подземных вод и концентрации химических загрязнителей в подземных водах с помощью гидронаблюдательных и дренажных скважин и снижении гидростатического уровня подземных вод путем включения в работу вертикальных скважин, которые оборудуют к началу процесса газификации в качестве водоотливных, и дренажных скважин, процесс газификации осуществляют последовательно в две стадии - нагнетательную при повышенном давлении в подземном газогенераторе и на- гнетательно-отсосную при минимальном давлении в подземном газогенераторе, причем при повышении в гидронаблюдательных и/или дренажных скважинах концентрации химических загрязнителей в подземных водах в первой стадии процесса газификации - повышают гидростатический уровень подземных вод путем отключения водоотливных и дренажных скважин, а во второй стадии процесса газификации - увеличивают производительность водоотливных скважин и дымососов на газоотводящих скважинах, при этом отобранные водоотливными и дренажными скважинами подземные воды подвергают очистке в поверхностном комплексе от химических загрязнителей.The problem is solved and the technical result is achieved in one embodiment by the fact that in the method of environmentally friendly underground coal gasification, which consists in drilling a series of wells in the gasification section, combining the blow and exhaust pipes into a single underground gas generator with the initial gasification reaction channel by igniting the coal seam at assistance of transverse directional horizontal and vertical wells connected to it, preparation of gas vents and operation of blast wells in the process of gasification when controlling the pressure in the underground gas generator and adjusting the hydraulic regimes of the blast and gas outlet wells, controlling the hydrostatic level of groundwater and the concentration of chemical pollutants in groundwater using hydro-observation and drainage wells and lowering the hydrostatic level of groundwater by incorporating vertical wells that equip to the beginning of the gasification process as drainage and drainage wells, the gasification process was carried out consistently in two stages - injection at elevated pressure in the underground gas generator and injection and suction at minimum pressure in the underground gas generator, and when the concentration of chemical pollutants in underground waters increases in the water observation and / or drainage wells in the first stage of the gasification process, they increase the hydrostatic groundwater level by disabling drainage and drainage wells, and in the second stage of the gasification process, increase the productivity of drainage wells in and smoke exhausts in gas exhaust wells, while the underground waters selected by drainage and drainage wells are purified from chemical pollutants in the surface complex.
Первую стадию процесса газификации осуществляют при повышенном давлении в подземном газогенераторе, обычно, равном примерно давлению существующего гидростатического столба подземных вод на участке газификации, для чего фиксируют гидростатический уровень подземных вод над первоначальным реакционным каналом газификации, контролируют в ходе выгазовывания угля снижение этого уровня с помощью гидронаблюдательных и дренажных скважин и, соответственно, снижают давление на дутьевых скважинах до 0,2÷0,3 МПа, затем переходят ко второй стадии процесса газификации при минимальном давлении в подземном газогенераторе, для чего фиксируют статическое давление в подземном газогенераторе и включают в работу нагнетательно-отсосную систему. Способствует достижению технического результата то, что до начала процесса газификации по боковым границам подземного газогенератора бурят заградительные направленные скважины по угольному пласту, соединяют их с вертикальными скважинами и осуществляют огневую проработку угольной части заградительных направленных скважин путем противо- точного перемещения очага горения нагнетанием в них дутья, а для снижения гидростатического уровня подземных вод в процессе газификации их отбор проводят из заградительных направленных скважин через вертикальные скважины, оборудованные к началу процесса газификации в качестве водоотливных.The first stage of the gasification process is carried out at elevated pressure in the underground gas generator, usually equal to approximately the pressure of the existing hydrostatic column of groundwater in the gasification section, for which the hydrostatic level of groundwater above the initial gasification reaction channel is fixed, and the reduction of this level is monitored during gas degassing using hydro-observation and drainage wells and, accordingly, reduce the pressure on the blast holes to 0.2 ÷ 0.3 MPa, then go to the second stage Processes gasification at the lowest pressure in the underground gas generator, which is fixed to the static pressure in the underground gasifier and include a work-otsosnuyu injection system. It contributes to the achievement of the technical result by the fact that before the start of the gasification process, directional wells are drilled along the coal seam at the lateral boundaries of the underground gas generator, connected to vertical wells and firing of the coal part of the directed directional wells is carried out by means of counterflow movement of the combustion site by blowing them, and to reduce the hydrostatic level of groundwater during gasification, their selection is carried out from directional wells of vertical wells, fitted to the top of the gasification process as dewatering.
Как правило, фиксируют по данным гидронаблюдательных и дренажных скважин гидростатические уровни подземных вод на участке газификации и по ним строят эпюры де- прессионной воронки над подземным газогенератором и рядом с ним, затем используют эти эпюры для корректировки гидравлических режимов дутьевых и газоотводящих скважин, а также для определения моментов включения или отключения дренажных и водоотливных скважин.As a rule, hydrostatic groundwater levels in the gasification section are recorded according to the data of hydraulic observation and drainage wells and a plot of the deposition funnel above and next to the underground gas generator is constructed from them, then these plots are used to adjust the hydraulic regimes of the blast and exhaust wells, as well as for determining the moments of inclusion or shutdown of drainage and sump wells.
После окончания процесса газификации при наличии остаточной концентрации химических загрязнителей в подземных водах отработанного пространства подземного газогенератора, превышающей предельно допустимые значения, производят в нем очистку подземных вод с использованием биологического метода разложения и нейтрализации загрязнителей.After the end of the gasification process, in the presence of a residual concentration of chemical pollutants in the underground waters of the underground gas generator’s waste space exceeding the maximum permissible values, groundwater is purified using the biological method of decomposition and neutralization of pollutants.
Подготовка газоотводящей скважины подземного газогенератора, обычно, заключается в бурении скважины, состоящей из обсаженной части, пройденной по породам, вмещающим угольный пласт, и выполняемой в виде двойной металлической колонны с размещенным в кольцевой щели между трубами водопроводом для подачи воды в конец обсаженной части скважины и охлаждения отводимого горячего газа через ее внутреннюю трубу, а также необ- саженной части, пройденной по угольному пласту, и термически прорабатываемой путем контролируемого противоточного перемещения очага горения по буровому каналу навстречу нагнетаемому в скважину воздушному дутью, при этом водопровод в кольцевой щели обсаженной части газоотводящей скважины заканчивают в породе кровли или почвы вблизи границ их контакта с угольным пластом, а внутреннюю трубу обсаженной части скважины заканчивают в начальной зоне угольного пласта, причем устройство по контролю за положением очага горения в газоотводящей скважине размещают в конце внутренней обсадной ее колонны, фиксируют перемещение очага горения к ней, а после перемещения его к колонне газоотводящей скважины количество нагнетаемого воздушного дутья, а, следовательно, вы- газованного угля под колонной газоотводящей скважины для создания емкости сепаратора определяют из математического, которое приведено ниже в разделе описания «Bapиaнты осуществления изобретения)). ОThe preparation of a gas outlet well of an underground gas generator, usually consists of drilling a well, consisting of a cased part, passed through rocks containing a coal seam, and performed in the form of a double metal column with a water supply in the annular gap between the pipes to supply water to the end of the cased part of the well and cooling of the exhaust hot gas through its inner pipe, as well as the unfrozen part, passed through the coal seam, and thermally worked out by means of a controlled counterflow the combustion zone along the drilling channel to meet the air blast injected into the well, while the water supply in the annular gap of the cased part of the gas outlet well is completed in the rock of the roof or soil near the boundaries of their contact with the coal seam, and the inner pipe of the cased part of the well is completed in the initial zone of the coal seam, moreover, the device for monitoring the position of the combustion zone in the gas well is placed at the end of its inner casing string, the movement of the combustion zone to it is recorded, and after moving it to column flue wellbore pumping amount blast air, and, hence, you are a gazovat coal under column flue wellbore to create a separator vessel is determined from a mathematical that is presented later in the description section "Bapianty embodiment)). ABOUT
Одновременно с фиксацией очага горения в зоне, примыкающей к концу колонны газо- отводящей скважины, начинают подавать воду на ее охлаждение.Simultaneously with fixation of the combustion zone in the zone adjacent to the end of the column of the gas outlet well, water begins to be supplied to cool it.
После завершения нагнетания воздушного дутья для создания емкости сепаратора га- зоотводящую скважину постепенно переводят с режима нагнетания воздушного дутья на режим интенсивного отвода газа из подземного газогенератора.After completion of the injection of air blast to create a separator tank, the gas exhaust well is gradually transferred from the mode of injection of air blast to the regime of intensive gas removal from the underground gas generator.
Эксплуатация же дутьевых скважин подземного газогенератора заключается в контролируемом подводе окислителя к раскаленной угольной поверхности по длине дутьевой скважины, пробуренной и обсаженной по всей длине, в том числе и по угольному пласту, а также с фиксацией очага горения по её длине, при этом фиксацию очага горения по длине дутьевой скважины осуществляют гидродинамическим регулированием расхода воздушного дутья от минимума, при котором очаг горения перемещают вдоль скважины навстречу нагнетаемому дутью, до максимально расхода, при котором очаг горения фиксируют в ближайшей зоне раскаленной угольной поверхности пласта и выгазовывают в ней уголь с высокими теплоэнергетическими показателями, причем после выгазовывания полосы угольного пласта между дутьевой и газоотводящей скважинами на максимальном расходе дутья снижают его расход до минимального и перемещают очаг горения навстречу нагнетаемому воздушному дутью до новой зоны дутьевой скважины, после чего повышают расход дутья до максимального и выгазовывают свежую полосу угольного пласта.The operation of the blast holes of the underground gas generator consists in the controlled supply of the oxidizer to the hot coal surface along the length of the blast hole drilled and cased along the entire length, including along the coal seam, as well as fixing the burning center along its length, while fixing the burning center along the length of the blast hole carry out hydrodynamic control of the flow of air blast from the minimum at which the combustion focus is moved along the well towards the pumped blast to the maximum flow rate in which the burning center is fixed in the nearest zone of the hot coal surface of the seam and coal is emitted in it with high heat and energy indicators, and after the strip of the coal seam between the blast and gas outlet gas is exhausted at the maximum flow rate, the flow rate is reduced to the minimum and the burning center is moved towards the pumped air blast to a new zone of the blast hole, after which the blast flow rate is increased to the maximum and a fresh strip of the coal seam is gassed.
В первой вводимой в эксплуатацию дутьевой скважине подземного газогенератора размещают систему контроля за перемещением очага горения навстречу нагнетаемому минимальному расходу воздушного дутья, определяют зависимость скорости противоточного перемещения очага горения от расхода воздушного дутья и распространяют ее на режимы эксплуатации остальных дутьевых скважин подземного газогенератора.In the first commissioned blast hole of an underground gas generator, a control system is installed to control the movement of the combustion chamber towards the injected minimum flow rate of air blast, the dependence of the rate of countercurrent movement of the combustion zone on the flow rate of the air blast is determined and distributed to the operating modes of the remaining blast wells of the underground gas generator.
Контролируют выгазовывание угля вокруг каждой из дутьевых скважин подземного газогенератора и обеспечивают равномерное продвижение огневого забоя по всей ширине газогенератора.The gas degassing is controlled around each of the blast holes of the underground gas generator and ensure uniform advance of the fire face across the entire width of the gas generator.
Сопоставительный анализ заявленного решения с известными показывает, что заявленный способ в предложенной совокупности существенных признаков формулируется впервые и придает проблеме минимизации загрязнения подземных вод универсальный характер, что указывает на его новизну.A comparative analysis of the claimed solution with the well-known shows that the claimed method in the proposed set of essential features is formulated for the first time and gives the problem of minimizing groundwater pollution a universal character, which indicates its novelty.
Заявляемый способ соответствует изобретательскому уровню, т.к. отличительные признаки и их совокупность охватывают практически все возможные пути миграции химических загрязнителей из подземного газогенератора. Кроме того, формируются конкретные пути контроля и корректировки технологического режима.The inventive method corresponds to an inventive step, because Distinctive features and their combination cover almost all possible ways of migration of chemical pollutants from an underground gas generator. In addition, specific ways of monitoring and adjusting the technological regime are being formed.
В другом варианте поставленная задача решается и технический результат достигается тем, что согласно изобретению в способе экологически чистой подземной газификации уг- лей, заключающемся в бурении на участке газификации серии скважин, обсаживании их на всю длину, включая породную и угольную части, соединении дутьевых и газоотводящих скважин в единый подземный газогенератор с первоначальным реакционным каналом газификации путем розжига угольного пласта при помощи поперечной наклонно-горизонтальной скважины и соединенной с ней, по крайней мере, одной вертикальной скважины, подготовке газоотводящих и эксплуатации дутьевых скважин в процессе осуществления газификации при контролировании давления в подземном газогенераторе и корректировке гидравлических режимов дутьевых и газоотводящих скважин, контролировании гидростатического уровня подземных вод и концентрации химических загрязнителей в подземных водах с помощью гидронаблюдательных и дренажных скважин и снижении гидростатического уровня подземных вод путем включения в работу дренажных скважин и, по крайней мере, одной вертикальной скважины, которую оборудуют к началу процесса газификации в качестве водоотливной, соединение дутьевых и газоотводящих скважин в единый подземный газогенератор с первоначальным реакционным каналом газификации осуществляют огневой проработкой с оплавлением обсадных колон и расширением угольных частей поперечной наклонно-горизонтальной и каждой из газоотводящих скважин поочередно, начиная с соседней с местом розжига угольного пласта, путем противоточного перемещения очага горения нагнетанием в них дутья, после чего переходят к процессу газификации выгазовыванием угольного пласта, при этом отвод продуктов газификации первоначально осуществляют через, по крайней мере, одну вертикальную скважину, затем через газоотводящие скважины, а отобранные, по крайней мере, одной водоотливной и дренажными скважинами подземные воды подвергают очистке в поверхностном комплексе от химических загрязнителей. Способствует достижению технического результата то, что:In another embodiment, the problem is solved and the technical result is achieved by the fact that according to the invention in a method of environmentally friendly underground gasification of coal lei, consisting in drilling a series of wells in the gasification section, casing them all the way, including rock and coal parts, connecting the blast and gas outlet wells into a single underground gasifier with the initial gasification reaction channel by igniting a coal seam using a transverse horizontal well and connected with it, at least one vertical well, the preparation of gas outlets and the operation of blast holes in the process of gasification while monitoring the pressure in underground gas generator and adjusting the hydraulic regimes of blast and gas outlet wells, monitoring the hydrostatic level of groundwater and the concentration of chemical pollutants in groundwater using hydro-observation and drainage wells and lowering the hydrostatic level of groundwater by including drainage wells and at least one vertical well , which is equipped at the beginning of the gasification process as a sump, the connection of blast and gas wells in a single underground The second gasifier with the initial gasification reaction channel is fired by firing up the casing and expanding the coal parts of the transverse directional horizontal and each of the gas outlet wells in turn, starting from the coal seam ignition site adjacent to the place, by countercurrently moving the combustion center by blowing them, after which go to the gasification process by degassing of the coal seam, while the removal of gasification products is initially carried out through at least one Vertical, hole, then through the borehole The exhaust gas, as selected, at least one drainage well bore and subterranean water is purified in the surface complex of chemical pollutants. Contributes to the achievement of the technical result that:
- в конкретном примере угольные части газоотводящих и поперечной наклонно- горизонтальной скважин обсаживают на всю длину потайной обсадной колонной;- in a specific example, the coal parts of the gas and lateral horizontal wells are cased to the entire length with a countersunk casing;
- обычно нагнетание дутья в газоотводящие скважины производят после проявления признаков их сообщаемости с поперечной наклонно-горизонтальной скважиной, которые фиксируют по появлению продуктов горения и статического давления на их головках;- usually the injection of blast into gas wells is carried out after the manifestation of signs of their connectivity with a transverse inclined horizontal well, which is fixed by the appearance of combustion products and static pressure on their heads;
- по крайней мере, две вертикальные скважины, из числа впоследствии соединенных с поперечной наклонно-горизонтальной скважиной, располагают по боковым границам подземного газогенератора;- at least two vertical wells, of which are subsequently connected to a transverse inclined horizontal well, are located at the lateral boundaries of the underground gas generator;
- при прогнозировании большого водопритока до начала процесса газификации по боковым границам подземного газогенератора бурят заградительные направленные скважины по угольному пласту, обсаживают их на всю длину, включая породную и угольные части, соединяют с вертикальными скважинами, расположенными по боковым границам подземного газогенератора, и осуществляют огневую проработку с оплавлением обсадных колонн и расширением угольных частей заградительных направленных скважин путем противоточно- го перемещения очага горения нагнетанием в них дутья, а для снижения гидростатического уровня подземных вод их отбор проводят из заградительных направленных скважин через вертикальные скважины, расположенные по боковым границам подземного газогенератора, которые оборудуют к началу процесса газификации в качестве водоотливных;- when predicting a large water inflow before the gasification process begins, lateral directional wells are drilled along the coal seam along the lateral boundaries of the underground gas generator, cased along their entire length, including rock and coal parts, connected to vertical wells located along the lateral boundaries of the underground gas generator, and fire development is carried out with flashing casing and the expansion of the coal parts of the directional wells by means of countercurrent movement of the combustion site by injection of blast in them, and to reduce the hydrostatic level of groundwater, they are selected from the directional wells through vertical wells located along the lateral boundaries of the underground gas generator, which are equipped to start gasification in quality of drainage;
- угольные части заградительных направленных скважин обсаживают на всю длину потайной обсадной колонной;- the coal parts of the obstruction directional wells are cased to the full length with a secret casing;
- местоположение очага горения при противоточном его перемещении и, соответственно, оплавление обсадных колон контролируют путем предварительной установки в них теп- лозамыкающих электрических цепей, соединенных на поверхности с электрическим измерительным прибором;- the location of the combustion zone during its countercurrent movement and, accordingly, the melting of the casing strings are controlled by preliminary installation of heat-closing electric circuits connected to the surface with an electric measuring device;
- после окончания процесса газификации при наличии остаточной концентрации химических загрязнителей в подземных водах отработанного пространства подземного газогенератора, превышающей предельно допустимые значения, производят в нем очистку подземных вод с использованием биологического метода разложения и нейтрализации загрязнителей.- after the end of the gasification process, if there is a residual concentration of chemical pollutants in the underground waters of the underground gas generator’s waste space exceeding the maximum permissible values, the underground waters will be purified using the biological method of decomposition and neutralization of pollutants.
Кроме того, по мере выгазовывания угольного пласта вдоль поперечной наклонно- горизонтальной скважины, контролируют появление продуктов горения и нарастание статического давления на головках газоотводящих скважин, которые могут быть наклонно- направленными или наклонно-горизонтальными, соответственно, для наклонных и горизонтальных угольных пластов, а после появления признаков гидродинамического их соединения с реакционным каналом вдоль наклонно-горизонтальной скважины в эти газоотводящие скважины начинают нагнетать воздушное дутье для противоточного перемещения очага горения и расширения их угольной части.In addition, as the coal seam degasses along a transverse inclined horizontal well, the appearance of combustion products and the increase in static pressure on the heads of the gas outlet wells, which can be inclined or horizontal, respectively, for inclined and horizontal coal seams, are controlled, and after signs of their hydrodynamic connection with the reaction channel along an inclined horizontal well begin to pump air into these gas outlet wells Tie for countercurrent movement of the combustion zone and the expansion of their coal part.
В процессе такой подготовительной огневой проработки газоотводящих скважин отвод газа первоначально осуществляют через вертикальную (выполнившую функцию розжиrо- вой) скважину, а затем через постепенно вводимые в эксплуатацию (после огневого расширения) наклонно-направленные или наклонно-горизонтальные скважины. При этом происходит оплавление обсадных колон и расширение угольных частей.In the process of such preparatory fire development of gas discharge wells, gas is initially removed through a vertical (fulfilling the function of an ignition) well, and then through directional or directional horizontal wells, which are gradually put into operation (after fire expansion). In this case, the casing is melted and the coal parts expand.
Подготовка газоотводящей скважины может быть завершена созданием емкости подземного сепаратора.The preparation of a gas outlet well can be completed by creating an underground separator tank.
Сопоставленный анализ предлагаемого решения с известными показывает, что заявленный способ в предложенной совокупности существенных признаков формулируется впервые и придает проблеме освоения ПГУ, особенно на больших глубинах, при одновременной минимизации миграции продуктов газификации из подземного газогенератора конкретный и универсальный характер, то есть является новым. Заявляемый способ соответствует также изобретательскому уровню, так как отличительные признаки и их совокупность позволяют (в отличие от негативного опыта середины 8Ox годов XX века в г. Тулене) в условиях повышенного горного давления на глубине 1000 м осуществлять подземную газификацию в свободных угольных каналах.A comparative analysis of the proposed solution with the known ones shows that the claimed method in the proposed set of essential features is formulated for the first time and gives the problem of CCGT development, especially at great depths, while minimizing the migration of gasification products from the underground gas generator to a specific and universal nature, that is, it is new. The inventive method also corresponds to the inventive step, since the distinguishing features and their combination allow (in contrast to the negative experience of the mid 8Ox years of the XX century in the city of Tulen) under the conditions of high mountain pressure at a depth of 1000 m to carry out underground gasification in free coal channels.
Предлагаемый способ иллюстрируется принципиальной схемой модуля подземного газогенератора и технологическим регламентом его подготовки к эксплуатации в условиях проявления горного давления.The proposed method is illustrated by the schematic diagram of the underground gas generator module and the technological regulations for its preparation for operation in the presence of rock pressure.
Так же поставленная задача решается и технический результат достигается тем, что в способе очистки подземных вод в отработанном пространстве подземного газогенератора, характеризующимся использованием биологического метода разложения и нейтрализации химических загрязнителей, генерируемых в процессе газификации угля в едином подземном газогенераторе с первоначальным реакционным каналом газификации и серией скважин, включающей поперечную наклонно-горизонтальную, дутьевые, газоотводящие и, по меньшей мере, одну вертикальную скважины, после завершения процесса газификации угля и заполнения отработанного пространства подземного газогенератора подземными водами, через скважины в подземные воды отработанного пространства подземного газогенератора периодически вводят бактериальную среду, при этом тип бактерий бактериальной среды выбирают с учетом состава и концентраций химических загрязнителей в подземных водах, для чего периодически через скважины отбирают их пробы и подвергают химическому анализу.The task is also solved and the technical result is achieved by the fact that in the method of groundwater purification in the waste space of an underground gas generator, characterized by the use of the biological method of decomposition and neutralization of chemical pollutants generated during coal gasification in a single underground gas generator with an initial gasification reaction channel and a series of wells including transverse oblique horizontal, blasting, venting and at least one vertical well s, after completing the process of coal gasification and filling the waste space of the underground gas generator with underground water, the bacterial medium is periodically introduced through the wells into the underground water of the underground gas generator waste space, and the type of bacteria of the bacterial medium is selected taking into account the composition and concentration of chemical pollutants in the underground water, for which from time to time, samples are taken through the wells and subjected to chemical analysis.
Способствует достижению технического результата то, что:Contributes to the achievement of the technical result that:
- поддерживают в подземных водах отработанного пространства подземного газогенератора щелочную среду с рН = 7,5 ÷ 9, путем подачи через скважины в подземные воды отработанного пространства подземного газогенератора раствор Na2CO3;- support an alkaline environment in the underground waters of the underground gas generator working space with pH = 7.5 ÷ 9 by supplying a solution of Na 2 CO 3 through the wells into the underground water working space of the underground gas generator;
- объем подземных вод в отработанном пространстве подземного газогенератора периодически перемешивают, нагнетанием воздуха в одни скважины и его отводом через другие скважины;- the volume of groundwater in the waste space of the underground gas generator is periodically mixed by forcing air into one well and discharging it through other wells;
- используют в качестве скважин для нагнетания воздуха розжиговые скважины первоначального реакционного канала газификации - поперечную наклонно-горизонтальную и/или, по меньшей мере, одну вертикальную скважины, а в качестве скважин для отвода воздуха - дутьевые и/или газоотводящие скважины;- use ignition wells of the initial gasification reaction channel — transverse oblique horizontal and / or at least one vertical well as wells for air injection, and blow and / or gas outlet wells as air exhaust wells;
- введение бактериальной среды в подземные воды отработанного пространства подземного газогенератора прекращают после снижения в них концентрации химических загрязнителей ниже предельно допустимых значений.- the introduction of the bacterial medium into groundwater of the spent space of the underground gas generator is stopped after the concentration of chemical pollutants in them is below the maximum permissible values.
Сопоставительный анализ предлагаемого решения с известными показывает, что данный способ в предложенной совокупности существенных признаков формулируется впервые и позволяет осуществить очистку подземных вод непосредственно в выгазованном про- странстве подземного газогенератора с учетом использования его специфических особенностей для выполнения отдельных операций, что указывает на его новизну.A comparative analysis of the proposed solution with the known shows that this method in the proposed set of essential features is formulated for the first time and allows groundwater treatment directly in the degassed gas the space of the underground gas generator, taking into account the use of its specific features for performing certain operations, which indicates its novelty.
Способ соответствует также изобретательскому уровню, так как не выявлены в уровне техники решения, из которых известны признаки, позволяющие осуществить биологическую очистку подземных вод непосредственно в отработанном пространстве подземного газогенератора экологически чистым методом.The method also corresponds to the inventive step, since no solutions have been identified in the prior art, of which signs are known that allow the biological treatment of groundwater directly in the waste space of the underground gas generator using an environmentally friendly method.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Ниже приводится описание лучших способов осуществления предложенной группы изобретений.The following is a description of the best ways to implement the proposed group of inventions.
На ФИГ. 1 представлена динамика миграции фенолов и аммония от действующего газогенератора на Южно-Абинской станции "Подземгаз".In FIG. Figure 1 shows the dynamics of the migration of phenols and ammonia from the existing gas generator at the South Abinsk Podzemgaz station.
На ФИГ. 2 - схема подземного газогенератора (в плоскости угольного пласта), в которой реализованы основные признаки заявленного способа.In FIG. 2 is a diagram of an underground gas generator (in the plane of a coal seam) in which the main features of the claimed method are implemented.
На ФИГ. 3 показан модуль подземного газогенератора по предложенному способу в начальной стадии процесса газификации - подготовительной.In FIG. 3 shows the module of the underground gas generator according to the proposed method in the initial stage of the gasification process - preparatory.
На ФИГ. 4 - то же в конечной стадии процесса газификации - заключительной.In FIG. 4 - the same in the final stage of the gasification process - the final one.
На ФИГ. 5 представлена динамика миграции фенолов и аммония от отработанного газогенератора Южно-Абинской станции «Пoдзeмгaз».In FIG. Figure 5 shows the dynamics of the migration of phenols and ammonium from the spent gas generator of the Podzemgaz South-Abinsk station.
На ФИГ. 6 показана принципиальная схема подземного газогенератора, завершившего свою эксплуатацию (в плоскости угольного пласта).In FIG. 6 shows a schematic diagram of an underground gas generator that has completed its operation (in the plane of a coal seam).
На ФИГ. 7 приведены фактические данные по концентрации фенолов в подземной воде, извлекаемой из выработанного пространства подземного газогенератора с помощью погружного насоса и эрлифта.In FIG. 7 shows the actual data on the concentration of phenols in groundwater extracted from the worked out space of the underground gas generator using a submersible pump and airlift.
Варианты осуществления изобретенияEmbodiments of the invention
Рассмотрим основные этапы реализации одного из вариантов способа экологически чистой подземной газификации углей направленного на минимизацию миграции химических загрязнителей из подземного газогенератора. Согласно фактическим данным, представленным на ФИГ. 1, подземный газогенератор является источником химического загрязнения подземных вод. Непосредственно в подземном газогенераторе концентрация фенолов достигает 0,1 мг/л и аммония - 15 мг/л, что превышает ПДК соответственно в 100 и 10 раз. По мере удаления от газогенератора на 300-400 метров концентрации этих загрязнителей приближаются к предельно допустимым.Consider the main stages of the implementation of one of the options for an environmentally friendly underground coal gasification aimed at minimizing the migration of chemical pollutants from an underground gas generator. According to the actual data presented in FIG. 1, the underground gas generator is a source of chemical pollution of groundwater. Directly in the underground gas generator, the concentration of phenols reaches 0.1 mg / L and ammonium - 15 mg / L, which exceeds the MPC by 100 and 10 times, respectively. As the distance from the gas generator is 300-400 meters, the concentration of these pollutants approaches the maximum permissible.
Задача заключается в поиске способа минимизации миграции химических загрязнителей за пределы подземного газогенератора, что позволит сохранить подземные воды для питьевого водоснабжения.The task is to find a way to minimize the migration of chemical pollutants outside the underground gas generator, which will save groundwater for drinking water supply.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) На ФИГ. 2 представлено такое техническое решение, позволяющее минимизировать загрязнение подземных вод.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) In FIG. 2 presents such a technical solution to minimize groundwater pollution.
Способ осуществляется следующим образом. На участке газификации бурят серию скважин, представленную газоотводящими и дутьевыми скважинами 1,2, поперечной наклонно-горизонтальной 3, вертикальными (водоотливными) 4, гидронаблюдательными и дренажными скважинами 5, 6, соответственно.The method is as follows. At the gasification section, a series of wells is drilled, represented by gas outlet and blast wells 1,2, transverse oblique-horizontal 3, vertical (drainage) 4, hydro-observation and drainage wells 5, 6, respectively.
Газоотводящие и дутьевые скважины 1,2 параллельно расположены и направлены по угольному пласту. Скважины 1,2 соединяют в единый подземный газогенератор с первоначальным реакционным каналом газификации розжигом угольного пласта при помощи поперечной наклонно-горизонтальной 3 и соединенных с ней вертикальных скважин 4.Gas exhaust and blast wells 1.2 are parallel located and directed along the coal seam. Wells 1.2 are connected into a single underground gas generator with the initial reaction channel for gasification by firing up a coal seam using a transverse oblique-horizontal 3 and vertical wells 4 connected to it.
При ожидаемых больших водопритоках до начала процесса газификации по боковым границам подземного газогенератора бурят заградительные направленные скважины 7 по угольному пласту, соединяют их с вертикальными скважинами 8, которые соединены с поперечной наклонно-горизонтальной скважиной 3, и, с целью получения эффективных дрен 9, осуществляют огневую проработку угольной части заградительных направленных скважин 7 путем противоточного перемещения очага горения нагнетанием в них дутья. Бурение заградительных направленных скважин 7 и последующее соединение с вертикальными скважинами 8 осуществляют с использованием современных навигационных систем. В случае необходимости эти скважины 7 и 8 могут быть соединены друг с другом одним из известных способов, например, гидравлическим разрывом угольного пласта.With the expected large water inflows before the gasification process begins, the directional wells 7 are drilled along the coal seam along the lateral boundaries of the underground gas generator, connected to vertical wells 8, which are connected to the transverse inclined horizontal well 3, and, in order to obtain effective drains 9, they fire the development of the coal part of the barrier directional wells 7 by means of countercurrent movement of the combustion site by blowing them. Drilling of barrier directional wells 7 and subsequent connection with vertical wells 8 is carried out using modern navigation systems. If necessary, these wells 7 and 8 can be connected to each other by one of the known methods, for example, by hydraulic fracturing of a coal seam.
Оборудуют водоотливные и дренажные скважины 4,8,6 необходимым водоподъемным оборудованием, причем скважины 4,8 имеют гидравлическую связь на горизонте розжига 10.The drainage and drainage wells are equipped with 4.8.6 necessary water-lifting equipment, and 4.8 wells have hydraulic connection on the ignition horizon 10.
Подготовка газоотводящих скважин 1 может быть осуществлена следующим образом. Газоотводящие скважины 1 состоят из обсаженной и необсаженной частей. Обсаженная часть, пройдена по породам вне зоны их сдвижения и выполнена в виде двойной металлической колонны с размещенным в кольцевой щели между трубами водопроводом для подачи воды в конец обсаженной части скважины и охлаждения отводимого горячего газа через ее внутреннюю трубу. Необсаженная часть, пройдена по угольному пласту. Водопровод в кольцевой щели обсаженной части газоотводящей скважины 1 заканчивают в породе кровли или почвы вблизи ближайших границ их контакта с угольным пластом, а внутреннюю трубу обсаженной части скважины заканчивают в начальной зоне угольного пласта. В конце внутренней обсадной ее колонны размещают устройство по контролю за положением очага горения в газоотводящей скважине.The preparation of gas wells 1 can be carried out as follows. Gas outlet wells 1 consist of cased and uncased parts. The cased part is passed through the rocks outside the zone of their displacement and is made in the form of a double metal column with a water supply placed in the annular gap between the pipes to supply water to the end of the cased part of the well and cool the exhaust hot gas through its inner pipe. The uncased part is passed through a coal seam. The water supply in the annular gap of the cased part of the exhaust well 1 is completed in the roof or soil rock near the nearest boundaries of their contact with the coal seam, and the inner pipe of the cased part of the well is completed in the initial zone of the coal seam. At the end of its inner casing string, a device is installed to control the position of the combustion zone in the exhaust gas well.
Производят термическую проработку необсаженной части газоотводящей скважины 1 путем контролируемого противоточного перемещения очага горения по буровому уголь-Thermal study of the uncased part of the exhaust well 1 is carried out by means of a controlled countercurrent movement of the combustion center along the coal -
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) ному каналу навстречу нагнетаемому в скважину воздушному дутью. При этом фиксируют момент перемещения очага горения к концу внутренней обсадной колонны, а после перемещения его к обсадной колонне газоотводящей скважины количество нагнетаемого воздушного дутья, а, следовательно, выгазованного угля под колонной газоотводящей скважины для создания емкости 11 подземного сепаратора определяют из выраженияSUBSTITUTE SHEET (RULE 26) channel to meet the air blown into the well. In this case, the moment of movement of the combustion zone to the end of the inner casing string is recorded, and after moving it to the casing of the gas outlet well, the amount of blown air blast, and, consequently, the gas degassed under the gas column to create the tank 11 of the underground separator is determined from the expression
% = fk -к.L.γy -Bгg, где: ^ Vg — количество нагнетаемого воздушного дутья, м ; fk — площадь среднего сечения проработанной необсаженной части газоотводящей скважины подземного сепаратора, м2; к — коэффициент увеличения площади проходного сечения газоотводящей скважины подземного сепаратора;YY % = f k -K.L.γ y -B gg , where: ^ V g - amount of forced air blast, m; f k - the average cross-sectional area of the worked open part of the gas outlet of the underground separator, m 2 ; k is the coefficient of increase in the area of the passage section of the gas outlet of the underground separator;
L — длина выгазовываемой части угольного пласта под нижним концом внутренней трубы газоотводящей скважины по трассе ее необсаженной части, м; γy — удельный вес выгазовываемого угля, т/м3;L is the length of the gas part of the coal seam under the lower end of the inner pipe of the gas outlet well along its uncased part, m; γ y is the specific gravity of the gas to be gased out, t / m 3 ;
Bг — удельный выход газа, м3/кг; υg — удельный расход дутья, м33.B g - specific gas output, m 3 / kg; υ g - specific consumption of blast, m 3 / m 3 .
Значение коэффициента «л:» меняется в широких пределах от 50 до 150, при этом минимальные его значения применяются для термостойкого угля, залегающего в плотных породах (например, алевролитах), а максимальные - для термостойких углей (тощих), залегающих в слабых породах (например, песчаники, известняки).The value of the coefficient “l:” varies over a wide range from 50 to 150, while its minimum values are used for heat-resistant coal lying in dense rocks (for example, siltstones), and the maximum for heat-resistant coal (lean) lying in weak rocks ( e.g. sandstones, limestones).
Кроме того, для предотвращения перегрева и деформации колонны скважины после появления очага горения непосредственно в зоне, примыкающей к концу колонны газоотводящей скважины, начинают подавать воду на ее охлаждение. В завершающей стадии подготовки газоотводящей скважины 1, т.е. после завершения нагнетания воздушного дутья для создания емкости 11 подземного сепаратора, газоотводящую скважину 1 постепенно переводят с режима нагнетания воздушного дутья на режим интенсивного отвода газа из подземного газогенератора.In addition, in order to prevent overheating and deformation of the well string after the appearance of a combustion zone directly in the zone adjacent to the end of the gas outlet string, water is supplied to cool it. In the final stage of the preparation of the exhaust gas well 1, i.e. after the completion of the injection of air blast to create the tank 11 of the underground separator, the gas outlet 1 is gradually transferred from the injection mode of the air blast to the regime of intensive gas removal from the underground gas generator.
Процесс газификации осуществляют последовательно в две стадии - нагнетательную при повышенном давлении в подземном газогенераторе и нагнетательно-отсосную при минимальном давлении в подземном газогенераторе.The gasification process is carried out sequentially in two stages - injection at elevated pressure in the underground gas generator and injection-suction at minimum pressure in the underground gas generator.
Первую стадию процесса газификации осуществляют при повышенном давлении в подземном газогенераторе, равном примерно, давлению существующего гидростатического столба подземных вод на участке газификации. Для этого фиксируют гидростатический уро- вень подземных вод над первоначальным реакционным каналом газификации, контролируют в ходе выrазовывания угля снижение этого уровня с помощью гидронаблюдательных и дренажных скважин 5,6 и, соответственно, снижают давление на дутьевых скважинах 2 до 0,2÷0,3 МПа. Затем переходят ко второй стадии процесса газификации, которую осуществляют при минимальном давлении в подземном газогенераторе, для чего фиксируют статическое давление в подземном газогенераторе.The first stage of the gasification process is carried out at elevated pressure in the underground gas generator, approximately equal to the pressure of the existing hydrostatic column of groundwater in the gasification section. For this, a hydrostatic uro the level of groundwater above the initial gasification reaction channel, during the formation of coal, a decrease in this level is monitored with the aid of observation and drainage wells 5.6 and, accordingly, pressure on the blast holes 2 is reduced to 0.2 ÷ 0.3 MPa. Then go to the second stage of the gasification process, which is carried out at a minimum pressure in the underground gas generator, for which they fix the static pressure in the underground gas generator.
Осуществляют постоянный контроль концентраций химических загрязнителей в подземных водах. Причем при повышении в гидронаблюдательных и/или дренажных скважинах 5,6 концентрации химических загрязнителей в подземных водах в первой стадии процесса газификации - повышают гидростатический уровень подземных вод путем отключения водоотливных и дренажных скважин 4,8,6.Carry out constant monitoring of concentrations of chemical pollutants in groundwater. Moreover, if the concentration of chemical pollutants in underground waters in the first stage of the gasification process increases in 5.6 observing and / or drainage wells, they increase the hydrostatic level of groundwater by disabling drainage and drainage wells 4.8.6.
Во второй стадии процесса газификации при повышении в гидронаблюдательных и/или дренажных скважинах 5,6 концентрации химических загрязнителей в подземных водах - увеличивают производительность водоотливных скважин 4,8 и дымососов на газоотво- дящих скважинах 1.In the second stage of the gasification process, with an increase in 5.6 in the observation and / or drainage wells, the concentration of chemical pollutants in groundwater increases the productivity of 4.8 sump wells and smoke exhausters in gas extraction wells 1.
Для снижения гидростатического уровня подземных вод в процессе газификации их отбор проводят из водоотливных и дренажных скважинами 4,6, а из заградительных направленных скважин 7, представляющих собой к моменту газификации термически подготовленные дрены 9, через вертикальные скважины 8, оборудованные к началу процесса газификации в качестве водоотливных.To reduce the hydrostatic level of groundwater during gasification, their selection is carried out from drainage and drainage wells 4.6, and from obstruction directional wells 7, which are thermally prepared drains 9 at the time of gasification, through vertical wells 8 equipped to start the gasification process as drainage.
Отобранные водоотливными и дренажными скважинами 4,8,6 подземные воды подвергают очистке в поверхностном комплексе от химических загрязнителей. В процессе осуществления газификации проводят контролирование давления в подземном газогенераторе и корректировку гидравлических режимов дутьевых и газоотводящих скважин 2,1, контролируют гидростатический уроень подземных вод и концентрацию химических загрязнителей в подземных водах с помощью гидронаблюдательных и дренажных скважин 5,6 и снижают гидростатический уровень подземных вод путем включения в работу вертикальных (водоотливных) скважин 4,8 и дренажных скважин 6.4,8,6 groundwater taken by drainage and drainage wells is treated in a surface complex for chemical pollutants. In the process of gasification, they control the pressure in the underground gas generator and adjust the hydraulic regimes of the blast and exhaust wells 2.1, control the hydrostatic level of groundwater and the concentration of chemical pollutants in groundwater with the help of observation and drainage wells 5.6 and reduce the hydrostatic level of groundwater by inclusion of 4.8 (drainage) wells and drainage wells 6.
По данным гидронаблюдательных и дренажных скважин 5,6 фиксируют гидростатические уровни подземных вод на участке газификации и по ним строят эпюры депрессион- ной воронки над подземным газогенератором и рядом с ним. Затем используют эти эпюры для корректировки гидравлических режимов дутьевых и газоотводящих скважин 2,1, а также для определения моментов включения или отключения дренажных 6 и водоотливных скважин 4,8.According to the data of hydro-observation and drainage wells, 5.6 record the hydrostatic levels of groundwater in the gasification area and plot diagrams of the depression funnel above and near the underground gas generator. Then these diagrams are used to adjust the hydraulic modes of the blast and gas outlet wells 2.1, as well as to determine the moments when the drainage 6 and drainage wells 4.8 are turned on or off.
Эксплуатация дутьевых скважин 2 заключается в контролируемом подводе воздушного дутья (окислителя) к реакционной угольной поверхности по длине обсаженной дутьевой скважины 2, в т.ч. и по угольному пласту, а также с фиксацией очага горения по её длине. Фиксацию очага горения осуществляют гидродинамическим регулированием воздушного дутья от минимума, при котором очаг горения перемещают вдоль скважины навстречу нагнетаемому дутью, до максимального расхода, при котором очаг горения фиксируют в ближайшей зоне раскаленной поверхности угольного пласта и выгазовывают в ней уголь с высокими теплоэнергетическими показателями. При этом технологический регламент эксплуатации дутьевой скважины осуществляют в следующей последовательности:The operation of the blast holes 2 consists in the controlled supply of air blast (oxidizer) to the reaction coal surface along the length of the cased blast wells 2, including and along the coal seam, as well as with the fixation of the burning center along its length. The combustion zone is fixed by hydrodynamic regulation of air blasting from the minimum at which the combustion zone is moved along the borehole towards the blast being blown up to the maximum flow rate at which the combustion zone is fixed in the nearest zone of the hot surface of the coal seam and coal is emitted in it with high heat and power indicators. At the same time, the technological regulation of the operation of the blast hole is carried out in the following sequence:
- выгазовывают полосу угольного пласта между дутьевой и газоотводящей скважинами на максимальном расходе дутья;- gas strip strip of the coal seam between the blast and exhaust wells at the maximum flow rate of blast;
- снижают расход воздушного дутья до минимального (700-900 м3/ч) и перемещают очаг горения навстречу нагнетаемому воздушному дутью до заданной новой зоны дутьевой скважины;- reduce the consumption of air blasting to a minimum (700-900 m 3 / h) and move the combustion focus towards the pumped air blast to a predetermined new zone of the blast hole;
- повышают расход дутья до максимального и выгазовывают в новой зоне свежую полосу угольного пласта.- increase the flow rate of the blast to the maximum and in the new zone, strip a fresh strip of coal seam.
Кроме того, первую вводимую дутьевую скважину 2 подземного газогенератора оборудуют системой контроля за перемещением очага горения навстречу воздушному дутью. Определяют зависимость скорости перемещения очага горения от расхода воздушного дутья и распространяют ее на режимы эксплуатации остальных дутьевых скважин 2 подземного газогенератора. В ходе газификации угольного пласта контролируют его выгазовывание вокруг каждой из дутьевых скважин 2 и обеспечивают равномерное продвижение огневого забоя по всей ширине подземного газогенератора. Воспламененная зона угольного пласта перемещается по трассе дутьевой скважины, обеспечивая контролируемый контакт окислителя с реакционной угольной поверхностью.In addition, the first injected blast hole 2 of the underground gas generator is equipped with a control system for the movement of the combustion focus towards the air blast. The dependence of the rate of movement of the combustion zone on the flow rate of air blast is determined and distributed to the operating modes of the remaining blast wells 2 of the underground gas generator. During the gasification of the coal seam, its outgassing around each of the blast holes 2 is controlled and the firing face is uniformly distributed across the entire width of the underground gas generator. The ignited zone of the coal seam moves along the path of the blast hole, providing controlled contact of the oxidizer with the reaction coal surface.
После окончания процесса газификации при наличии остаточной концентрации химических загрязнителей в подземных водах отработанного пространства подземного газогенератора, превышающей предельно допустимые значения, производят в нем очистку подземных вод с использованием биологического метода разложения и нейтрализации загрязнителей.After the end of the gasification process, in the presence of a residual concentration of chemical pollutants in the underground waters of the underground gas generator’s waste space exceeding the maximum permissible values, groundwater is purified using the biological method of decomposition and neutralization of pollutants.
В конкретном примере реализации способа после бурения серии скважин на участке газификации формируют первоначальный реакционный канал газификации, скважины 1 ,2 соединяют в единый подземный газогенератор с первоначальным реакционным каналом газификации. Для этого производят розжиг угольного пласта при помощи поперечной наклонно- горизонтальной 3 и соединенных с ней вертикальных скважин 4.In a specific example of the method, after drilling a series of wells in the gasification section, the initial gasification reaction channel is formed, wells 1, 2 are connected into a single underground gasifier with the initial gasification reaction channel. To do this, ignite the coal seam using a transverse oblique-horizontal 3 and vertical wells 4 connected to it.
В частности угольный пласт разжигается в забое вертикальной скважины, например, 4 или 8, расположенной ближе к концевой части поперечной наклонно-горизонтальной скважины 3 и, при подаче в скважину 3 воздушного дутья очаг горения перемещается навстречу воздушному дутью, образуя первоначальный реакционный канал газификации единого подземного газогенератора на горизонте первоначального розжига.In particular, the coal seam is ignited in the bottom of a vertical well, for example, 4 or 8, located closer to the end part of the transverse inclined horizontal well 3 and, when the air blast 3 is fed into the well 3, the burning center moves towards air blast, forming the initial reaction channel for the gasification of a single underground gas generator on the horizon of the initial ignition.
Готовят газоотводящие скважины 1 , например, с емкостью 11 подземного сепаратора, как это описано выше.Prepare gas wells 1, for example, with a capacity of 11 underground separator, as described above.
На стадии подготовительных работ, при необходимости, по боковым границам подземного газогенератора бурят заградительные направленные скважины 7, обсаживают их до входа в угольный пласт, соединяют с вертикальными скважинами 8, и осуществляют огневую проработку угольной части заградительных направленных скважин 7 путем противо- точного перемещения очага горения нагнетанием в них дутья (1000÷1500 нм3/ч). Очаг горения перемещается навстречу воздушному дутью, образуя термически подготовленную дрену 9 диаметром 800-1000 мм с хорошо проницаемыми боковыми стенками. Созданный искусственный коллектор является надежной дреной для подземных вод, извлекаемых с помощью насоса, впоследствии опущенного в вертикальную скважину 8, которую оборудуют к началу процесса газификации в качестве водоотливной.At the stage of preparatory work, if necessary, directional wells 7 are drilled along the lateral boundaries of the underground gas generator, cased before entering the coal seam, connected to vertical wells 8, and firing of the coal part of the directed directional wells 7 is carried out by counter-moving the burning focus injection of blast in them (1000 ÷ 1500 nm 3 / h). The burning center moves towards the air blast, forming a thermally prepared drain 9 with a diameter of 800-1000 mm with well-permeable side walls. The created artificial collector is a reliable drain for groundwater extracted using a pump, subsequently lowered into a vertical well 8, which is equipped as a drainage system at the beginning of the gasification process.
Одновременно с началом процесса газификации в работу включаются боковые водоотливные дрены 9. Для контроля за положением уровня подземных вод и концентрацией в них химических загрязнений на участке газификации пробурены гидронаблюдательные скважины 5. Кроме того, в пределах подземного газогенератора имеются дренажные скважины 6, перфорированные на всю длину и служащие для осушения участка газификации, в том числе и для предварительного осушения.Simultaneously with the start of the gasification process, lateral drainage drains are included in the work 9. To monitor the position of the groundwater level and the concentration of chemical contaminants in them, water-observation wells are drilled in the gasification section 5. In addition, there are drainage wells 6 perforated throughout the underground gas generator and employees to drain the gasification area, including for preliminary drainage.
Технологический регламент и последовательность осуществления заявляемого способа следующие. В качестве примера рассмотрения примем участок газификации, на котором не было предварительного осушения и гидростатический уровень подземных вод близок к поверхностной отметке. Путем прикрытия задвижки на головке газоотводящей скважины 1 давление нагнетания дутья в скважину 2 устанавливается по величине, близкой к существующему на участке газификации давлению гидростатического столба подземных вод. На фиг. 2 этот уровень обозначен как I и соответствует 200 м над горизонтом первоначального розжига (угольная часть поперечной наклонно-горизонтальной скважины 3).The technological regulations and the sequence of the proposed method are as follows. As an example of consideration, we take a gasification section where there was no preliminary drainage and the hydrostatic level of groundwater is close to the surface mark. By covering the gate valve at the head of the gas outlet well 1, the pressure of the blast injection into the well 2 is set to a value close to the pressure of the hydrostatic column of groundwater existing in the gasification section. In FIG. 2, this level is designated as I and corresponds to 200 m above the initial ignition horizon (the coal part of the transverse deviated horizontal well 3).
Включаются насосы на водоотливных скважинах 4,8. Существующий уровень подземных вод начинает снижаться. По мере его снижения приоткрывают задвижки на газоотводя- щих скважинах 2 и, как результат этого, снижают давление в подземном газогенераторе, а, следовательно, давление на дутьевых скважинах 2. Снижение уровня подземных вод контролируют по гидронаблюдательным и дренажным скважинам 5,6.Pumps on sump wells 4.8 are turned on. The existing groundwater level is starting to decline. As it decreases, the valves in the gas outlet wells 2 are opened and, as a result of this, the pressure in the underground gas generator is reduced, and, therefore, the pressure in the blast holes 2. The decrease in groundwater level is monitored by observation and drainage wells 5.6.
После снижения уровня подземных вод до уровня II, соответствующего отметке 150 м над первоначальным горизонтом розжига, давление в подземном газогенераторе устанавливают равным примерно 1 ,5 МПа. И так, последовательно снижая гидростатический уровень подземных вод в подземном газогенераторе до 100 м (Ш), 50 м (ГV) и, наконец, 25 м (V), снижают давление на дутьевых скважинах 2 и в подземном газогенераторе, примерно, до 1,0 МПа , 0,5 МПа и 0,2÷ 0,3 МПа, соответственно. Давление 0,2÷ 0,3 МПа соответствует давлению нагнетания воздуха на газификацию воздуходувками низкого давления.After lowering the groundwater level to level II, corresponding to a mark of 150 m above the initial ignition horizon, the pressure in the underground gas generator is set to approximately 1.5 MPa. And so, consistently lowering the hydrostatic level groundwater in an underground gas generator to 100 m (W), 50 m (GV) and, finally, 25 m (V), reduce the pressure on the blast holes 2 and in the underground gas generator, to about 1.0 MPa, 0.5 MPa and 0.2 ÷ 0.3 MPa, respectively. Pressure 0.2 ÷ 0.3 MPa corresponds to the pressure of air for gasification by low pressure blowers.
На этом заканчивается нагнетательная стадия ПГУ и реализуют вторую стадию — на- гнетательно-отсосную газификацию. Для этого включают на газоотводящих скважинах 1 дымососы (не показаны) и, тем самым, снижают давление в подземном газогенераторе, а, следовательно, минимизируют утечки из него продуктов газификации и, тем самым, загрязнение ими подземных вод и гидросферы в целом.This completes the injection stage of the CCGT unit and the second stage is realized - injection-suction gasification. To do this, include 1 exhaust fans (not shown) at the gas outlet wells and, thereby, reduce the pressure in the underground gas generator, and, therefore, minimize leakage of gasification products from it and, thereby, pollution of underground waters and the hydrosphere as a whole.
При этом гидронаблюдательные и дренажные скважины 5,8 используют не только для контроля за положением уровня подземных вод (I-ГV), но и за концентрацией в них химических загрязнителей (продуктов газификации). В нагнетательной стадии при повышении концентрации химических загрязнителей повышают гидростатический уровень подземных вод путем отключения насосов в водоотливных и дренажных скважинах 4,8,6. В нагнета- тельно-отсосной стадии газификации в этом случае увеличивают производительность насосов на водоотливных скважинах 4,8 и, одновременно с этим, увеличивают мощность дымососов на газоотводящих скважинах 1.At the same time, water observation and drainage wells 5.8 are used not only for monitoring the position of the groundwater level (I-GV), but also for the concentration of chemical pollutants (gasification products) in them. In the injection stage, with an increase in the concentration of chemical pollutants, the hydrostatic level of groundwater is increased by turning off the pumps in drainage and drainage wells 4,8,6. In the injection-suction stage of gasification, in this case, the productivity of the pumps in the drainage wells 4.8 is increased and, at the same time, the capacity of the smoke exhausters in the exhaust wells 1 is increased.
Как отмечалось выше, по данным гидронаблюдательных 7 и дренажных 8 скважин фиксируют положение уровня подземных вод на участке газификации угольного пласта. По этим данным строят эпюры депрессионной воронки в районе подземного газогенератора. На ФИГ. 2 показано в упрощенном виде изменение таких эпюр уровня подземных вод (I- V) в процессе ПГУ (пунктирные линии). Согласно построенным эпюрам, обслуживающий персонал подземного газогенератора корректирует гидравлический режим на дутьевых и газоотводящих скважинах 2,1, а также принимает решение о включении или отключении насосов в водоотливных и дренажных скважинах 4,8,6.As noted above, according to the data of hydro-observation 7 and drainage 8 wells, the position of the groundwater level in the gasification section of the coal seam is recorded. According to these data, diagrams of a depression funnel are constructed in the region of an underground gas generator. In FIG. Figure 2 shows in a simplified form the change in such plots of groundwater level (I-V) during the CCGT process (dashed lines). According to the constructed diagrams, the staff of the underground gas generator adjusts the hydraulic mode at the blast and exhaust wells 2.1, and also makes a decision on whether to turn pumps on or off in drainage and drainage wells 4,8,6.
Рассмотренный пример применения предлагаемого способа экологически чистой ПГУ является надежным средством сохранения гидросферы в районе газификации угольного пласта от загрязнения подземных вод.The considered example of the application of the proposed method of environmentally friendly CCGT is a reliable means of preserving the hydrosphere in the area of gasification of a coal seam from pollution of groundwater.
Реализация этого способа предусмотрена в производственных инструкциях и документах внедрения новой (экологически чистой) технологии ПГУ.The implementation of this method is provided for in production instructions and documents for introducing a new (environmentally friendly) CCGT technology.
Рассмотрим основные этапы реализации второго варианта предлагаемого способа экологически чистой подземной газификации углей. Традиционная конструкция подземного газогенератора состоит из серии параллельно расположенных наклонно-горизонтальных газоотводящих и дутьевых скважин 1, 2. Их трассы пересекаются поперечной наклонно- горизонтальной скважиной 3. Пробурены вертикальные скважины 4, которые соединены с наклонно-горизонтальной скважиной 3, а также гидронаблюдательные, дренажные и загра-Consider the main stages of the implementation of the second version of the proposed method of environmentally friendly underground coal gasification. The traditional design of the underground gas generator consists of a series of parallel-located oblique-horizontal gas outlet and blast wells 1, 2. Their paths intersect with a transverse oblique-horizontal well 3. Drilled vertical wells 4, which are connected to an oblique-horizontal well 3, as well as observation, drainage and overseas
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) дительные направленные по угольному пласту скважины 5,6,7, соответственно. В районе пересечения горизонтального участка наклонно-горизонтальной скважины 3 и крайних газоот- водящих скважин 1 (по боковым границам подземного газогенератора) пробурены вертикальные скважины 8, которые также соединены с наклонно-горизонтальной скважиной 3.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) Directional coal seam wells are 5.6.7, respectively. At the intersection of the horizontal section of the horizontal inclined well 3 and the extreme gas outlet wells 1 (along the lateral boundaries of the underground gas generator), vertical wells 8 were drilled, which are also connected to the horizontal inclined well 3.
Дутьевые и газоотводящие скважины 2,1 пересекаются поперечной наклонно- горизонтальной скважиной 3 на горизонте розжига 10, при этом газоотводящие скважины 1 могут иметь емкости 11 подземного сепаратора (ФИГ. 3).The blast and gas outlet wells 2.1 intersect with a transverse inclined horizontal well 3 at the ignition horizon 10, while the gas outlet wells 1 may have tanks 11 of an underground separator (FIG. 3).
В единый подземный газогенератор с первоначальным реакционным каналом 12 газификации соединены дутьевые и газоотводящие скважины 2,1.In a single underground gas generator with the initial reaction channel 12 of gasification are connected blast and exhaust wells 2.1.
Заградительные направленные по угольному пласту скважины 7 соединены с вертикальными скважинами 8. Термически подготовленные дрены 9 выполнены в угольных частях скважин 7 (ФИГ. 4).Barrier directed along the coal seam wells 7 are connected to vertical wells 8. Thermally prepared drains 9 are made in the coal parts of the wells 7 (FIG. 4).
Конечная стадия завершающей (заключительной) газификации представлена конечной линией 13 выгазовывания угольного пласта, ограничивающей отработанное пространство (выгазованный объем) 14.The final stage of the final (final) gasification is represented by the end line 13 of the outgassing of the coal seam, limiting the waste space (gaseous volume) 14.
Способ осуществляется следующим образом. Бурится серия скважин. Скважины 1,2,3,7 подземного газогенератора: газоотводящие, дутьевые, наклонно-горизонтальная, в том числе и заградительные направленные по угольному пласту (при наличии) обсаживаются на всю длину, включая породную и угольную части, причем угольная часть (длиной ~300 м) газоот- водящих 1, наклонно-горизонтальной (длиной ~320÷400 м) 3 и заградительных направленных по угольному пласту скважин (длиной -300 м) 7 перекрывается свободной трубой, например, потайной колонной труб (на фигурах показана пунктиром), диаметром несколько меньшим диаметра бурового канала. Вертикальные скважины 4, 8 обсаживают и заканчивают в угольном пласте. Гидронаблюдательные и дренажные скважины 5,6 сооружаются обычным образом. Дренажные скважины 6 обычно перфорированы на всю длину и служат для осушения участка газификации, в том числе и для предварительного осушения. Между скважинами 1 расстояние может быть ~80÷100 м.The method is as follows. A series of wells are being drilled. Wells 1,2,3,7 of the underground gas generator: gas discharge, blow, horizontal inclined, including obstruction directed along the coal seam (if any) are cased to the entire length, including the rock and coal parts, and the coal part (~ 300 in length) m) gas outlet 1, inclined-horizontal (~ 320 ÷ 400 m long) 3 and blocking wells directed along the coal seam (-300 m long) 7 are blocked by a free pipe, for example, a secret pipe string (shown in dashed lines), with a diameter slightly smaller drill pipe diameter ala. Vertical wells 4, 8 are cased and completed in a coal seam. Observation and drainage wells 5.6 are constructed in the usual way. Drainage wells 6 are usually perforated over the entire length and are used to drain the gasification area, including for preliminary drainage. Between the wells 1, the distance can be ~ 80 ÷ 100 m.
Бурение заградительных направленных скважин 7 и последующее соединение с вертикальными скважинами 8, равно как и других скважин 1,2,3,4 осуществляют с использованием современных навигационных систем и известного специалистам технологического инструмента.Drilling of barrier directional wells 7 and subsequent connection with vertical wells 8, as well as other wells 1,2,3,4, is carried out using modern navigation systems and a technological tool known to specialists.
В забое вертикальной скважины, например, 4 или 8 разжигается угольный пласт и нагнетается воздух высокого давления для развития высокотемпературной воспламененной зоны. Одновременно с розжигом угольного пласта осуществляют контроль за давлением на головках закрытых скважин 1 и 3 и периодически берут на химический анализ пробы газа из них. После появления в отбираемых пробах продуктов горения угля, а также роста статиче-In the bottom of a vertical well, for example, 4 or 8, a coal seam is ignited and high pressure air is injected to develop a high-temperature ignited zone. Simultaneously with the ignition of the coal seam, pressure is monitored on the heads of the closed wells 1 and 3 and periodically take gas samples from them for chemical analysis. After the appearance of coal combustion products in the samples taken, as well as the growth of static
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) ского давления на головках этих скважин, в них начинают нагнетать воздушное дутье в количестве 800 ÷ 1000 м3/ч. Отводят газ через вертикальную скважину 4 и/или 8.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) pressure at the heads of these wells, they begin to pump air blast in the amount of 800 ÷ 1000 m 3 / h. Gas is removed through a vertical well 4 and / or 8.
В результате противоточного перемещения очага горения расширяется буровой канал скважины 3 до 1000 мм и одновременно оплавляется колонна (на фигурах показано двумя пунктирными линиями). Создается первоначальный реакционный канал 12 газификации.As a result of countercurrent movement of the combustion zone, the borehole of the borehole 3 expands to 1000 mm and the column is melted at the same time (the figures are shown by two dashed lines). An initial gasification reaction channel 12 is created.
Согласно специальному эксперименту, проведенному на Южно-Абинской станции «Пoдзeмгaз» на газогенераторе N° 18, при расходе воздуха 1700 м3/ч скорость перемещения очага горения навстречу дутью составляла около 1 м/ч. При этом скважина была обсажена и зацементирована на всю длину, длина обсадки по угольному пласту составляла 183 м.According to a special experiment conducted at the Podzemgaz South-Abinsk station on a gas generator N ° 18, at an air flow rate of 1700 m 3 / h, the speed of movement of the burning center towards the blast was about 1 m / h. In this case, the well was cased and cemented to its full length, the length of the casing along the coal seam was 183 m.
Характерно, что в чистом (необсаженном) угольном канале на расходе воздуха 1740 м /ч скорость противоточного перемещения очага горения составляла 1 ,66 м/ч.It is characteristic that in a clean (open-cased) coal channel at an air flow rate of 1740 m / h, the countercurrent velocity of the combustion site was 1.66 m / h.
Контроль за местоположением очага горения, перемещающимся по угольной части скважин 3 и 1, осуществляют известным образом с помощью теплозамыкающих электрических цепей, соединенных на поверхности с электрическим измерительным прибором [RU 2236599, 2004]. Это известное средство представляет собой электропровод на всю длину скважины, по длине провода впаяны (через 20÷40 м) устройства, заполненные легкоплавким металлом (например, сплавом Вуда). При приближении очага горения к этому устройству и нагреву его до 60 ÷ 70°C сплав переходит в жидкое состояние и электрическая цепь замыкается. Возникновение замкнутой электрической цепи фиксируется на поверхности электрическим измерительным прибором.The control of the location of the combustion zone, moving along the coal part of the wells 3 and 1, is carried out in a known manner using heat-closing electrical circuits connected to the surface with an electric measuring device [RU 2236599, 2004]. This well-known tool is an electric wire for the entire length of the well, along the length of the wire soldered (after 20 ÷ 40 m) devices filled with fusible metal (for example, Wood alloy). When the combustion zone approaches this device and it is heated to 60 ÷ 70 ° C, the alloy goes into a liquid state and the electric circuit closes. The occurrence of a closed electrical circuit is fixed on the surface by an electric measuring device.
После завершения огневой проработки крайней газоотводящей скважины 1. она постепенно переводится с режима нагнетания воздуха на режим газоотвода, при этом вертикальная скважина, с помощью которой был осуществлен розжиг угольного пласта либо закрывается, либо переводится на дутьевой режим.After completion of the fire study of the extreme gas outlet well 1. it is gradually transferred from the air injection mode to the gas exhaust mode, while the vertical well with the help of which the coal seam was ignited is either closed or switched to the blast mode.
При наличии заградительных направленных скважин 7 на участке газификации их огневую проработку с оплавлением обсадных колонн и расширением угольных частей осуществляют с использованием вертикальных скважин 8 аналогичным образом.In the presence of directional wells 7 in the gasification section, their firing study with the melting of the casing strings and the expansion of the coal parts is carried out using vertical wells 8 in a similar manner.
После того как будут соединены дутьевые и газоотводящие скважины 2,1 в единый подземный газогенератор с первоначальным реакционным каналом 12 газификации, подготовлены газоотводящие скважины 1, оборудованы вертикальные скважины 4,8 в качестве водоотливных, приступают к наиболее производительной фазе процесса газификации угольного пласта.After the blast and gas outlet wells 2.1 are connected into a single underground gas generator with the initial gasification reaction channel 12, gas outlet wells 1 are prepared, 4.8 vertical wells are equipped as drainage wells, and the most productive phase of the coal seam gasification process is set up.
По мере выгазовывания угля вдоль поперечного горизонтального канала 3 поочередно вводятся в эксплуатацию все дутьевые и газоотводящие скважины 2,1. При этом гидравлическую связь их с первоначальным реакционным каналом 12 газификации (ФИГ.З) контролируют путем замера статического давления и состава газа на закрытых головках этих сква-As the gas is gassed along the transverse horizontal channel 3, all blast and exhaust wells 2.1 are commissioned in turn. Moreover, their hydraulic connection with the initial gasification reaction channel 12 (FIG. 3) is controlled by measuring the static pressure and gas composition on the closed heads of these wells.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) жин. Ранее по тексту эта контрольная операция была изложена применительно к периоду огневой проработки угольной части скважины 3 и крайней скважины 1.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) Jin. Earlier in the text, this control operation was described in relation to the period of the firing study of the coal part of well 3 and the extreme well 1.
Ввод в эксплуатацию повых дутьевых и газσотводящих скважин 2,1 позволяет интенсифицировать процесс выгазовывания угля в пределах подземного газогенератора и постепенно выйти на промышленные дебиты: дутьевая скважина - 8-10 тыс. (SООО÷ЮООО) м3/ч; газоотводящая скважина- 10÷12 тыс. (1000Q÷12QOO) м3/ч.The commissioning of new blast and gas exhaust wells 2.1 allows us to intensify the process of gas degassing within the underground gas generator and gradually enter industrial production rates: blast well - 8-10 thousand (SOOO ÷ YuOOO) m 3 / h; gas outlet well - 10 ÷ 12 thousand (1000Q ÷ 12QOO) m 3 / h.
Для снижения гидростатического уровня подземных вод в процессе газификации их отбор проводят из водоотливных и дренажных скважин 4,6, а из заградительных направленных скважин 7 (при их наличии), представляющих собой термически подготовленные дрены 9, через вертикальные скважины 8, оборудованные к началу процесса газификации в качестве водоотливных.To reduce the hydrostatic level of groundwater during gasification, their selection is carried out from drainage and drainage wells 4.6, and from obstruction directional wells 7 (if any), which are thermally prepared drains 9, through vertical wells 8 equipped to start the gasification process as a sump.
Отобранные водоотливными я дренажными скважинами 4,8,6 подземные воды подвергают очистке Й поверхностном комплексе от химических загрязнителей.The 4.8.6 underground water taken by drainage and drainage wells is cleaned from the surface complex from chemical pollutants.
В процессе осуществления газификации проводят контролирование давления в подземном газогенераторе и корректировку гидравлических режимов дутьевых и газоотводящих скважин 2,1, контролируют гидростатический уроень подземных вод и концентрацию химических загрязнителей в подземных водах, с помощью гидронаблюдательных я дренажных скважин 5,6 и снижают гидростатический уровень подземных вод путем включения в работу вертикальных (водоотливных) скважин 4,8 и дренажных скважин 6.In the process of gasification, they control the pressure in the underground gas generator and adjust the hydraulic regimes of the blast and exhaust wells 2.1, control the hydrostatic level of groundwater and the concentration of chemical pollutants in groundwater, using hydro-observation and drainage wells 5.6 and reduce the hydrostatic level of groundwater by including in the work of vertical (sump) wells 4.8 and drainage wells 6.
После окончания процесса газификации при наличии остаточной концентрации химических загрязнителей в-подземных водах отработанного пространства подземного газогенератора, превышающей предельно допустимые значения, производят в нем очистку подземных вод с использованием биологического метода разложения и нейтрализации загрязнителей.After the end of the gasification process, in the presence of a residual concentration of chemical pollutants in the underground water of the underground gas generator spent space exceeding the maximum permissible values, the underground water is purified using the biological method of decomposition and neutralization of pollutants.
Итак, перекрытие буровых каналов в угольной части металлической колонной и последующая их проработка (расширение) путем противоточного перемещения очага горения позволяют осуществить процесс ПГУ в реакционных каналах, чего не удалось осуществить в проекте в г. Ту лене (Бельгия) на глубине около 1000 м из-за негативного проявления горного давления (заполнение бурового канала угольной мелочью).Thus, the overlapping of the drilling channels in the coal part with a metal column and their subsequent development (expansion) by countercurrent movement of the combustion zone allow the CCGT process to be carried out in the reaction channels, which was not possible in the project in Tulen (Belgium) at a depth of about 1000 m from -for the negative manifestation of rock pressure (filling the drilling channel with coal fines).
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет реализовать главное преимущество ПГУ - безлюдную разработку угольных пластов путем их превращения в горючий газ на глубинах 500 ÷ЮОО и более метров при одновременной минимизации миграции продуктов газификации из подземного газогенератора.Thus, the claimed invention allows to realize the main advantage of CCGT unit - the deserted development of coal seams by converting them into combustible gas at depths of 500 ÷ 10,000 and more than meters while minimizing the migration of gasification products from an underground gas generator.
Третий объект предложенной группы изобретений касается способа очистки подземных вод в отработанном пространстве подземного газогенератора. Рассмотрим представленные иллюстрации по предлагаемому способу. Согласно фактическим данным, приведеннымThe third object of the proposed group of inventions relates to a method for purifying groundwater in the waste space of an underground gas generator. Consider the presented illustrations of the proposed method. According to the actual data given
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) на ФИГ. 5, концентрация аммония и фенолов в центре остановленного газогенератора составляет 7 и 0,0042 мг/л, соответственно, и только на расстоянии 200 м их значения снижаются до предельно допустимых концентраций 2 и 0,001 мг/л, соответственно.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) in FIG. 5, the concentration of ammonium and phenols in the center of the stopped gas generator is 7 and 0.0042 mg / l, respectively, and only at a distance of 200 m their values decrease to the maximum allowable concentrations of 2 and 0.001 mg / l, respectively.
Задача заключается в поиске способа минимизации концентрации упомянутых загрязнителей до ПДК непосредственно в отработанном пространстве подземного газогенератора.The task is to find a way to minimize the concentration of the mentioned pollutants to MPC directly in the spent space of the underground gas generator.
На фрагменте подземного газогенератора (ФИГ. б) показана серия скважин единого подземного газогенератора с первоначальным реакционным каналом газификации представленная газоотводящими и дутьевыми скважинами 1,2, которые могут быть наклонно- направленными или наклонно-горизонтальными, соответственно, для наклонных и горизонтальных угольных пластов. Дутьевые и газоотводящие скважины 2,1 изначально пересекаются поперечной наклонно-горизонтальной скважиной 3, с которой соединены вертикальные скважины 4.The fragment of an underground gas generator (FIG. B) shows a series of wells of a single underground gas generator with an initial gasification reaction channel represented by gas outlet and blast wells 1,2, which can be directional or directional-horizontal, respectively, for inclined and horizontal coal seams. Blast and gas discharge wells 2.1 are initially intersected by a transverse deviated horizontal well 3, to which vertical wells 4 are connected.
Конечная стадия завершающей (заключительной) газификации представлена конечной линией 13 выгазовывания угольного пласта, ограничивающей отработанное пространство (выгазованный объем) 14.The final stage of the final (final) gasification is represented by the end line 13 of the outgassing of the coal seam, limiting the waste space (gaseous volume) 14.
Выгазованное (отработанное) пространство (выгазованный объем) 14 заполнено золой, обрушившейся кровлей и подземными водами.Gassed (waste) space (gassed volume) 14 is filled with ash, collapsed roof and groundwater.
Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.
После завершения процесса газификации угля и продвижения линии выгазовывания угольного пласта от первоначального реакционного канала газификации (горизонтальный участок поперечной наклонно-горизонтальной скважины 3) до конечной линии 13 выгазовывания угольного пласта, выгазованный объем 14 заполняется подземными водами. Учитывая разогретое состояние пород кровли и почвы в выгазованном пространстве, наличие раскаленной угольной поверхности на завершающей стадии газификации, а также отсутствие выноса конденсата из газоотводящих скважин 1, концентрация химических загрязнителей в подземной воде выгазованного объема 14 остается превышающей ПДК (ФИГ. 5).After the coal gasification process is completed and the coal bed degassing line is moved from the initial gasification reaction channel (horizontal section of the transverse inclined horizontal well 3) to the coal seam end gasification line 13, the degassed volume 14 is filled with groundwater. Given the heated state of the roof and soil rocks in the gas-vented space, the presence of a hot coal surface at the final stage of gasification, as well as the absence of condensate removal from the exhaust wells 1, the concentration of chemical pollutants in the underground water of the degassed volume 14 remains above the MPC (FIG. 5).
Предлагаемый способ решает проблему нейтрализации загрязненных подземных вод непосредственно в отработанном подземном газогенераторе (ФИГ. 6). При этом главное внимание уделяется фенолам, отличительной особенностью которых является хорошая растворимость в воде, и аммонию. В присутствии бактерий - минерализаторов ароматическая органика и аммонийный азот подвергается биохимическому окислению (расщеплению).The proposed method solves the problem of neutralizing contaminated groundwater directly in the spent underground gas generator (FIG. 6). In this case, the main attention is paid to phenols, a distinctive feature of which is good solubility in water, and ammonium. In the presence of mineralizing bacteria, aromatic organics and ammonium nitrogen undergo biochemical oxidation (cleavage).
Согласно предложенному способу в эксплуатационные скважины отработанного газогенератора вводят бактериальную среду (специальные бактерии). Бактерии стихийно распределяются в объеме подземных вод, заполнивших отработанное пространство 6 подземного газогенератора. Ферменты, вырабатываемые микроорганизмами бактерий, катализируют биохимическое окисление (расщепление) фенолов. В зависимости от состава и концентрацийAccording to the proposed method, the bacterial medium (special bacteria) is introduced into the production wells of the spent gas generator. Bacteria are spontaneously distributed in the amount of groundwater that fills the spent space 6 of the underground gas generator. Enzymes produced by bacterial microorganisms catalyze the biochemical oxidation (breakdown) of phenols. Depending on composition and concentration
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) химических загрязнителей, определяемых в периодически отбираемых пробах подземных вод из скважин отработанного газогенератора, используют микроорганизмы в основном двух видов: активный ил, представляющий собой комплекс простейших бактерий, и культуры специфических бактерий, обладающих высокоэффективными фенолоразрушающими свойствами. Возможны и другие варианты бактериальной среды. При этом для ввода бактерий используют скважины единого подземного газогенератора с первоначальным реакционным каналом газификации (поперечную наклонно-горизонтальную 3, вертикальные 4, а также дутьевые и газоотводящие скважины 2,1).SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) chemical pollutants determined in periodically selected groundwater samples from the wells of an exhaust gas generator use mainly two types of microorganisms: activated sludge, which is a complex of simple bacteria, and cultures of specific bacteria with highly effective phenol-destroying properties. Other bacterial options are possible. At the same time, bacteria from a single underground gas generator with the initial gasification reaction channel (transverse inclined horizontal 3, vertical 4, as well as blast and exhaust wells 2.1) are used to enter bacteria.
Ввод бактерий периодически повторяют по мере заполнения выработанного пространства 14 подземными водами.The introduction of bacteria is periodically repeated as the developed space is filled with 14 underground waters.
Создание щелочной среды (рН = 7,5 ÷ 9), при которой обеспечивается наиболее активное расщепление фенолов, достигается путем ввода в выработанное пространство 14 через скважины раствора Na2CO3.The creation of an alkaline environment (pH = 7.5 ÷ 9), which ensures the most active cleavage of phenols, is achieved by introducing a solution of Na 2 CO 3 through the wells 14.
Для усреднения состава подземных вод в выработанном пространстве 14 подземного газогенератора, в том числе введенных в него бактерий и Na2CO3, объем подземных вод необходимо перемешивать. С этой целью в одни скважины, например, розжиговые первоначального реакционного канала газификации (поперечную наклонно-горизонтальную 3, вертикальные 4 скважины) периодически подают воздух, а отводят его через другие скважины, например, дутьевые и газоотводящие скважины 2,1. При этом указанная схема подачи и отвода воздуха более предпочтительна (создаются лучшие условия для барботировния), поскольку введение воздуха происходит на горизонте розжига, а вывод — на конечной линии 13 выгазовывания угольного пласта, на которой к этому моменту (конечной стадии газификации) расположены нижние концы скважин 1,2.To average the composition of groundwater in the worked-out space 14 of the underground gas generator, including bacteria and Na 2 CO 3 introduced into it, the volume of groundwater must be mixed. For this purpose, air is supplied periodically to some wells, for example, ignition channels of the initial gasification reaction channel (transverse directional horizontal 3, vertical 4 wells), and it is vented through other wells, for example, blast and gas outlet wells 2.1. At the same time, the indicated air supply and exhaust scheme is more preferable (better conditions for sparging are created), since air is introduced at the ignition horizon, and the output is at the end line 13 of the outgassing of the coal seam, at which lower ends are located at this point (final gasification stage) wells 1.2.
Барботирование воздуха через слой подземных вод интенсифицирует их биохимическую очистку. Так, согласно специально проведенному эксперименту на промышленном газогенераторе Южно-Абинской станции «Пoдзeмгaз» зафиксировано снижение концентрации фенолов в подземных водах, отбираемых из скважины эрлифтом, по сравнению с вариантом откачки воды насосом. Из экспериментальных данных на ФИГ. 7 следует, что в первом случае концентрация фенолов в извлекаемой воде в 3 — 5 раз ниже, чем при ее откачке насосом.Sparging air through a layer of groundwater intensifies their biochemical treatment. So, according to a specially conducted experiment at the industrial gas generator of the Podzemgaz South-Abinsk station, a decrease in the concentration of phenols in groundwater taken from the well by airlift was recorded compared with the option of pumping water out of the pump. From the experimental data in FIG. 7 it follows that in the first case, the concentration of phenols in the extracted water is 3-5 times lower than when it is pumped out by a pump.
После снижения концентрации химических загрязнителей до уровня ПДК, бактериальную подпитку подземных вод прекращают, а контроль за их составом продолжают еще в течение некоторого времени.After reducing the concentration of chemical pollutants to the MPC level, the bacterial recharge of groundwater is stopped, and control over their composition is continued for some time.
При наличии на участке газификации других скважин (гидронаблюдательных, дренажных, заградительных) из них также производят отбор проб подземных вод для определения состава и концентрации химических загрязнителей.If there are other wells in the gasification section (hydro-observation, drainage, and barrier), underground water samples are also taken from them to determine the composition and concentration of chemical pollutants.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Реализация предлагаемого способа нейтрализации подземных вод в подземном газогенераторе после завершения его эксплуатации решает одну из важных экологических проблем. После выгазовывания угольного пласта методом ПГУ гидросфера остается чистой, отвечающей требованиям питьевого водоснабжения.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) The implementation of the proposed method of neutralizing groundwater in an underground gas generator after completion of its operation solves one of the important environmental problems. After gassing of the coal seam by the CCGT method, the hydrosphere remains clean, meeting the requirements of drinking water supply.
Промышленная применимостьIndustrial applicability
Изобретения группы связаны настолько, что образуют единый общий изобретательский замысел, поскольку раскрытые в них технические решения образуют единый комплексный и универсальный технологический процесс, направленный на предотвращение загрязнения подземных вод химическими загрязнителями, как генерируемыми в процессе газификации угля, так и остающимися в отработанном пространстве подземного газогенератора. Промышленная применимость предлагаемых технических решений подтверждена описанными вариантами осуществления. Кроме того, предлагаемая технология использована в проектах предприятий ПГУ, так как обеспечивает требуемую экологическую чистоту. The inventions of the group are so connected that they form a single common inventive concept, since the technical solutions disclosed in them form a single integrated and universal technological process aimed at preventing pollution of groundwater by chemical pollutants, both generated in the process of coal gasification and remaining in the waste space of an underground gas generator . The industrial applicability of the proposed technical solutions is confirmed by the described embodiments. In addition, the proposed technology was used in the projects of CCPP enterprises, as it provides the required environmental cleanliness.

Claims

Ф О Р М У Л А И З О Б Р Е Т Е Н И Я CLAIM
1. Способ экологически чистой подземной газификации углей, заключающийся в бурении на участке газификации серии скважин, соединении дутьевых и газоотводящих скважин в единый подземный газогенератор с первоначальным реакционным каналом газификации путем розжига угольного пласта при помощи поперечной наклонно-горизонтальной и соединенных с ней вертикальных скважин, подготовке газоотводящих и эксплуатации дутьевых скважин в процессе осуществления газификации при контролировании давления в подземном газогенераторе и корректировке гидравлических режимов дутьевых и газоотводящих скважин, контролировании гидростатического уровня подземных вод и концентрации химических загрязнителей в подземных водах с помощью гидронаблюдательных и дренажных скважин и снижении гидростатического уровня подземных вод путем включения в работу вертикальных скважин, которые оборудуют к началу процесса газификации в качестве водоотливных, и дренажных скважин, при этом процесс газификации осуществляют последовательно в две стадии - нагнетательную при повышенном давлении в подземном газогенераторе и нагнетательно-отсосную при минимальном давлении в подземном газогенераторе, причем при повышении в гидронаблюдательных и/или дренажных скважинах концентрации химических загрязнителей в подземных водах в первой стадии процесса газификации - повышают гидростатический уровень подземных вод путем отключения водоотливных и дренажных скважин, а во второй стадии процесса газификации - увеличивают производительность водоотливных скважин и дымососов на газоотводящих скважинах, при этом отобранные водоотливными и дренажными скважинами подземные воды подвергают очистке в поверхностном комплексе от химических загрязнителей.1. A method of environmentally friendly underground coal gasification, which consists in drilling a series of wells in a gasification section, connecting blast and gas outlet wells into a single underground gasifier with an initial gasification reaction channel by firing a coal seam using a transverse directional horizontal and vertical wells connected to it, preparing gas outlet and operation of blast holes during gasification while monitoring the pressure in the underground gas generator and adjusting g hydraulic modes of blast and gas outlet wells, monitoring the hydrostatic level of groundwater and the concentration of chemical pollutants in groundwater using observation and drainage wells and lowering the hydrostatic level of groundwater by incorporating vertical wells that are equipped to start gasification as drainage and drainage wells, while the gasification process is carried out sequentially in two stages - injection at elevated pressure in underground azo generator and injection-suction pump with minimal pressure in the underground gas generator, and when the concentration of chemical pollutants in underground waters in the water observation wells increases in the observation water and / or drainage wells in the first stage of the gasification process, they increase the hydrostatic level of groundwater by shutting off drainage and drainage wells, and in the second stage gasification process - increase the productivity of drainage wells and smoke exhausters at exhaust gas wells, while selected by drainage and drainage and wells, groundwater is subjected to purification in the surface complex of chemical pollutants.
2. Способ по п.l, отличающийся тем, что первую стадию процесса газификации осуществляют при повышенном давлении в подземном газогенераторе, равном примерно, давлению существующего гидростатического столба подземных вод на участке газификации, для чего фиксируют гидростатический уровень подземных вод над первоначальным реакционным каналом газификации, контролируют в ходе выгазовывания угля снижение этого уровня с помощью гидронаблюдательных и дренажных скважин и, соответственно, снижают давление на дутьевых скважинах до 0,2÷0,3 МПа, затем переходят ко второй стадии процесса газификации при минимальном давлении в подземном газогенераторе, для чего фиксируют статическое давление в подземном газогенераторе.2. The method according to p. 1, characterized in that the first stage of the gasification process is carried out at elevated pressure in the underground gas generator, approximately equal to the pressure of the existing hydrostatic column of groundwater in the gasification section, for which the hydrostatic level of groundwater is fixed above the initial gasification reaction channel, during gas degassing, they control the reduction of this level with the help of observation and drainage wells and, accordingly, reduce the pressure on the blast holes to 0.2 ÷ 0.3 MPa, then m go to the second stage of the gasification process with a minimum pressure in the underground gas generator, for which they fix the static pressure in the underground gas generator.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что до начала процесса газификации по боковым границам подземного газогенератора бурят заградительные направленные скважины по угольному пласту, соединяют их с вертикальными скважинами и осуществляют огневую проработку угольной части заградительных направленных скважин путем противоточного перемещения очага горения нагнетанием в них дутья, а для снижения гидростатического уровня подземных вод в процессе газификации их отбор проводят из заградительных направленных скважин через вертикальные скважины, оборудованные к началу процесса газификации в качестве водоотливных.3. The method according to p. 1, characterized in that before the start of the gasification process, directional wells are drilled along the coal seam along the lateral boundaries of the underground gas generator, connected to vertical wells and firing of the coal part of the directed directional wells is performed by countercurrent displacements of the combustion zone by injection of blast in them, and to reduce the hydrostatic level of groundwater during gasification, they are selected from defensive directed wells through vertical wells equipped as drainage to the beginning of the gasification process.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что фиксируют по данным гидронаблюдательных и дренажных скважин гидростатические уровни подземных вод на участке газификации и по ним строят эпюры депрессионной воронки над подземным газогенератором и рядом с ним, затем используют эти эпюры для корректировки гидравлических режимов дутьевых и газоотводящих скважин, а также для определения моментов включения или отключения дренажных и водоотливных скважин.4. The method according to p. 1, characterized in that hydrostatic levels of groundwater are recorded on the gasification site according to the data of hydro-observation and drainage wells and the plots of the depression funnel are constructed above and below the underground gas generator, then these plots are used to adjust the hydraulic modes of the blast and gas outlet wells, as well as to determine when to turn on or off drainage and drainage wells.
5. Способ по любому из п.п. 1-4, отличающийся тем, что после окончания процесса газификации при наличии остаточной концентрации химических загрязнителей в подземных водах отработанного пространства подземного газогенератора, превышающей предельно допустимые значения, производят в нем очистку подземных вод с использованием биологического метода разложения и нейтрализации загрязнителей.5. The method according to any one of paragraphs. 1-4, characterized in that after the end of the gasification process, in the presence of a residual concentration of chemical pollutants in the underground waters of the underground gas generator working space exceeding the maximum permissible values, the underground waters are purified using the biological method of decomposition and neutralization of pollutants.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подготовка газоотводящей скважины подземного газогенератора, заключается в бурении скважины, состоящей из обсаженной части, пройденной по породам, вмещающим угольный пласт, и выполняемой в виде двойной металлической колонны с размещенным в кольцевой щели между трубами водопроводом для подачи воды в конец обсаженной части скважины и охлаждения отводимого горячего газа через ее внутреннюю трубу, а также необсаженной части, пройденной по угольному пласту, и термически прорабатываемой путем контролируемого противоточного перемещения очага горения по буровому каналу навстречу нагнетаемому в скважину воздушному дутью, при этом водопровод в кольцевой щели обсаженной части газоотводящей скважины заканчивают в породе кровли или почвы вблизи границ их контакта с угольным пластом, а внутреннюю трубу обсаженной части скважины заканчивают в начальной зоне угольного пласта, причем устройство по контролю за положением очага горения в газоотводящей скважине размещают в конце внутренней обсадной ее колонны, фиксируют перемещение очага горения к ней, а после перемещения его к колонне газоотводящей скважины количество нагнетаемого воздушного дутья, а, следовательно, выгазованного угля под колонной газоотводящей скважины для создания емкости сепаратора определяют из выражения:6. The method according to p. 1, characterized in that the preparation of the gas outlet of the underground gas generator consists in drilling a well, consisting of a cased part, passed through the rocks containing the coal seam, and performed in the form of a double metal column placed in an annular gap between the pipes a water supply pipe for supplying water to the end of the cased part of the well and cooling the exhaust hot gas through its inner pipe, as well as the uncased part, passed through the coal seam, and thermally worked out by controlling continuous countercurrent movement of the combustion zone along the drilling channel towards the air blast injected into the well, while the water supply in the annular gap of the cased part of the gas outlet well is completed in the rock of the roof or soil near the boundaries of their contact with the coal seam, and the inner pipe of the cased part of the well is completed in the initial zone of the coal formation, and a device for monitoring the position of the combustion zone in the gas well is placed at the end of its inner casing string, the movement of the hearth is recorded tions thereto, and after moving it to the column number of the discharge flue hole blast air, and, consequently, of coal under the column vygazovannogo flue wellbore to create a separator vessel is determined from the expression:
где: ^T Vg — количество нагнетаемого воздушного дутья, м3;where: ^ TV g is the amount of forced air blast, m 3 ;
fk — площадь среднего сечения проработанной необсаженной части газоотводящей скважины подземного сепаратора, м2; к — коэффициент увеличения площади проходного сечения газоотводящей скважины подземного сепаратора;f k - the average sectional area of the worked open part gas outlet wells of the underground separator, m 2 ; k is the coefficient of increase in the area of the passage section of the gas outlet of the underground separator;
L — длина выгазовываемой части угольного пласта под нижним концом внутренней трубы газоотводящей скважины по трассе ее необсаженной части, м; γ — удельный вес выгазовываемого угля, т/м3;L is the length of the gas part of the coal seam under the lower end of the inner pipe of the gas outlet well along its uncased part, m; γ is the specific gravity of the gas to be degassed, t / m 3 ;
Bг — удельный выход газа, м3/кг; υg — удельный расход дутья, м33.B g - specific gas output, m 3 / kg; υ g - specific consumption of blast, m 3 / m 3 .
7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что одновременно с фиксацией очага горения в зоне, примыкающей к концу колонны газоотводящей скважины, начинают подавать воду на ее охлаждение.7. The method according to p. 6, characterized in that at the same time as fixing the hotbed in the zone adjacent to the end of the column of the gas well, water is supplied to cool it.
8. Способ по п. 6 или п. 7, отличающийся тем, что после завершения нагнетания воздушного дутья для создания емкости сепаратора газоотводящую скважину постепенно переводят с режима нагнетания воздушного дутья на режим интенсивного отвода газа из подземного газогенератора.8. The method according to p. 6 or p. 7, characterized in that after completion of the injection of air blast to create a separator tank, the gas outlet well is gradually transferred from the mode of injection of air blast to the mode of intensive gas removal from the underground gas generator.
9.Cпocoб по п.l отличающийся тем, что эксплуатация дутьевых скважин подземного газогенератора заключается в контролируемом подводе окислителя к раскаленной угольной поверхности по длине дутьевой скважины, пробуренной и обсаженной по всей длине, в том числе и по угольному пласту, а также с фиксацией очага горения по её длине, при этом фиксацию очага горения по длине дутьевой скважины осуществляют гидродинамическим регулированием расхода воздушного дутья от минимума, при котором очаг горения перемещают вдоль скважины навстречу нагнетаемому дутью, до максимально расхода, при котором очаг горения фиксируют в ближайшей зоне раскаленной угольной поверхности пласта и выгазо- вывают в ней уголь с высокими теплоэнергетическими показателями, причем после выгазо- вывания полосы угольного пласта между дутьевой и газоотводящей скважинами на максимальном расходе дутья снижают его расход до минимального и перемещают очаг горения навстречу нагнетаемому воздушному дутью до новой зоны дутьевой скважины, после чего повышают расход дутья до максимального и выгазовывают свежую полосу угольного пласта.9. The method according to claim 1, characterized in that the operation of the blast holes of the underground gas generator consists in the controlled supply of the oxidizing agent to the hot coal surface along the length of the blast hole drilled and cased along the entire length, including along the coal seam, as well as fixing the focus burning along its length, while fixing the burning center along the length of the blast hole is carried out by hydrodynamic control of the flow of air blast from the minimum at which the burning center is moved along the well towards the pumped by blasting, to the maximum flow rate at which the burning center is fixed in the nearest zone of the hot coal surface of the formation and gas is emitted in it with high heat and energy indicators, and after gasing the strip of the coal formation between the blast and gas outlet wells at the maximum blowing rate, its consumption is reduced to the minimum and move the combustion chamber towards the injected air blast to the new zone of the blast hole, after which the blast flow rate is increased to the maximum and the fresh strip at ol formation.
Ю.Способ по п. 9, отличающийся тем, что в первой вводимой в эксплуатацию дутьевой скважине подземного газогенератора размещают систему контроля за перемещением очага горения навстречу нагнетаемому минимальному расходу воздушного дутья, определяют зависимость скорости противоточного перемещения очага горения от расхода воздушно- го дутья и распространяют ее на режимы эксплуатации остальных дутьевых скважин подземного газогенератора.Yu.Sposob according to claim 9, characterized in that in the first commissioned blast hole of the underground gas generator, a control system for moving the combustion hearth towards the injected minimum flow rate of the air blast is placed, the dependence of the countercurrent velocity of the combustion hearth on the flow rate of the air source is determined blast and extend it to the operating modes of the remaining blast wells of the underground gas generator.
11. Способ по п. 9 или п.10, отличающийся тем, что контролируют выгазовывание угля вокруг каждой из дутьевых скважин подземного газогенератора и обеспечивают равномерное продвижение огневого забоя по всей ширине газогенератора.11. The method according to p. 9 or p. 10, characterized in that they control the degassing of coal around each of the blast holes of the underground gas generator and ensure uniform advancement of the fire face across the entire width of the gas generator.
12.Cпocoб экологически чистой подземной газификации углей, заключающийся в бурении на участке газификации серии скважин, обсаживании их на всю длину, включая породную и угольную части, соединении дутьевых и газоотводящих скважин в единый подземный газогенератор с первоначальным реакционным каналом газификации путем розжига угольного пласта при помощи поперечной наклонно-горизонтальной скважины и соединенной с ней, по крайней мере, одной вертикальной скважины, подготовке газоотводящих и эксплуатации дутьевых скважин в процессе осуществления газификации при контролировании давления в подземном газогенераторе и корректировке гидравлических режимов дутьевых и газоотводящих скважин, контролировании гидростатического уровня подземных вод и концентрации химических загрязнителей в подземных водах с помощью гидронаблюдательных и дренажных скважин и снижении гидростатического уровня подземных вод путем включения в работу дренажных скважин и, по крайней мере, одной вертикальной скважины, которую оборудуют к началу процесса газификации в качестве водоотливной, причем соединение дутьевых и газоотводящих скважин в единый подземный газогенератор с первоначальным реакционным каналом газификации осуществляют огневой проработкой с оплавлением обсадных колон и расширением угольных частей поперечной наклонно- горизонтальной и каждой из газоотводящих скважин поочередно, начиная с соседней с местом розжига угольного пласта, путем противоточного перемещения очага горения нагнетанием в них дутья, после чего переходят к процессу газификации выгазовыванием угольного пласта, при этом отвод продуктов газификации первоначально осуществляют через, по крайней мере, одну вертикальную скважину, затем через газоотводящие скважины, а отобранные дренажными и, по крайней мере, одной водоотливной скважинами подземные воды подвергают очистке в поверхностном комплексе от химических загрязнителей.12. A method of environmentally friendly underground coal gasification, which consists in drilling a series of wells in the gasification section, casing them all the way, including rock and coal parts, combining the blow and exhaust pipes into a single underground gas generator with the initial gasification reaction channel by igniting the coal seam using a transverse inclined horizontal well and at least one vertical well connected to it, preparing gas vents and operating blast wells in the process of gasification while monitoring the pressure in the underground gas generator and adjusting the hydraulic regimes of the blast and gas outlet wells, monitoring the hydrostatic level of groundwater and the concentration of chemical pollutants in groundwater using hydro-observation and drainage wells and lowering the hydrostatic level of groundwater by including drainage wells and, by at least one vertical well, which is equipped at the beginning of the gasification process as a sump, with the blast and gas outlet wells are combined into a single underground gas generator with the initial gasification reaction channel by firing through the melting of the casing and expanding the coal parts of the transverse inclined horizontal and each of the gas outlet wells alternately, starting from the adjacent coal seam ignition site, by means of countercurrent movement of the combustion focus injection of blast in them, after which they go on to the gasification process by degassing of the coal seam, while the removal of gasification products uu initially carried out through at least one vertical well bore, then through the borehole The exhaust gas, and the selected drain and at least one drainage boreholes underground water is purified in the surface complex of chemical pollutants.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что угольные части поперечной наклонно- горизонтальной и газоотводящих скважин обсаживают на всю длину потайной обсадной колонной.13. The method according to p. 12, characterized in that the coal parts of the transverse inclined horizontal and gas wells are cased to the entire length with a countersunk casing.
Н.Способ по п.12, отличающийся тем, что нагнетание дутья в газоотводящие скважины производят после проявления признаков их сообщаемости с поперечной наклонно- горизонтальной скважиной, которые фиксируют по появлению продуктов горения и статического давления на их головках, N. The method according to claim 12, characterized in that the injection of blast into the exhaust wells is carried out after the signs of their connectivity with the transverse inclined horizontal well, which are fixed by the appearance of combustion products and static pressure on their heads,
15.Cпocoб по п.12, отличающийся тем, что, по крайней мере, две вертикальные скважины из числа соединенных с поперечной наклонно-горизонтальной скважиной, располагают по боковым границам подземного газогенератора,15. The method according to p. 12, characterized in that at least two vertical wells from the number connected to the transverse inclined horizontal well, are located on the lateral boundaries of the underground gas generator,
16. Способ по п.15, отличающийся тем, что до начала процесса газификации по боковым границам подземного газогенератора бурят заградительные направленные скважины по угольному пласту, обсаживают их на всю длину, включая породную и угольные части, соединяют с вертикальными скважинами, расположенными по боковым границам подземного газогенератора, и осуществляют огневую проработку с оплавлением обсадных колонн и расширением угольных частей заградительных направленных скважин путем противоточно- го перемещения очага горения нагнетанием в них дутья, а для снижения гидростатического уровня подземных вод их отбор проводят из заградительных направленных скважин через вертикальные скважины, расположенные по боковым границам подземного газогенератора, которые оборудуют к началу процесса газификации в качестве водоотливных.16. The method according to p. 15, characterized in that before the start of the gasification process, directional wells are drilled along the coal seam along the coal seam, cased along the entire length, including rock and coal parts, connected to vertical wells located at the lateral borders underground gas generator, and carry out firing study with the melting of the casing strings and the expansion of the coal parts of the obstruction directional wells by countercurrent movement of the combustion site by injection into n their blasting, and to reduce the hydrostatic level of groundwater, they are selected from directional wells through vertical wells located along the lateral boundaries of the underground gas generator, which are equipped as drainage systems to the beginning of the gasification process.
17. Способ по п.16, отличающийся тем, что угольные части заградительных направленных скважин обсаживают на всю длину потайной обсадной колонной.17. The method according to clause 16, characterized in that the coal parts of the directional directional wells are cased to the entire length with a countersunk casing.
18. Способ по любому из пп.12-17, отличающийся тем, что местоположение очага горения при противоточном его перемещении и, соответственно, оплавление обсадных колон контролируют путем предварительной установки в них теплозамыкающих электрических цепей, соединенных на поверхности с электрическим измерительным прибором.18. The method according to any one of paragraphs.12-17, characterized in that the location of the combustion site during countercurrent movement and, accordingly, the melting of the casing strings are controlled by pre-installing heat-closing electrical circuits connected to the surface with an electrical measuring device.
19.Cпocoб по любому из пп. 12-17, отличающийся тем, что после окончания процесса газификации при наличии остаточной концентрации химических загрязнителей в подземных водах отработанного пространства подземного газогенератора, превышающей предельно допустимые значения, производят в нем очистку подземных вод с использованием биологического метода разложения и нейтрализации загрязнителей.19. The method according to any one of paragraphs. 12-17, characterized in that after the end of the gasification process, in the presence of a residual concentration of chemical pollutants in the underground waters of the underground gas generator working space exceeding the maximum permissible values, the underground waters are purified using the biological method of decomposition and neutralization of pollutants.
20. Способ очистки подземных вод в отработанном пространстве подземного газогенератора, заключающийся в использовании биологического метода разложения и нейтрализации химических загрязнителей, генерируемых в процессе газификации угля в едином подземном газогенераторе с первоначальным реакционным каналом газификации и серией скважин, включающей поперечную наклонно-горизонтальную, дутьевые, газоотводящие и, по меньшей мере, одну вертикальную скважины, в соответствии с которым после завершения процесса газификации угля и заполнения отработанного пространства подземного газогенератора подземными водами, через скважины в подземные воды отработанного пространства подземного газогенератора периодически вводят бактериальную среду, при этом тип бактерий бактериальной среды выбирают с учетом состава и концентраций химических загрязнителей в подземных водах, для чего периодически через скважины отбирают их пробы и подвергают химическому анализу. 20. A method of purification of groundwater in the waste space of an underground gas generator, which consists in using the biological method of decomposition and neutralization of chemical pollutants generated in the process of coal gasification in a single underground gas generator with an initial gasification reaction channel and a series of wells, including transverse oblique-horizontal, blasting, exhaust and at least one vertical well, according to which, after completion of the process of gasification of coal and filling about the worked space of the underground gas generator by groundwater, the bacterial medium is periodically introduced through the wells into the underground water of the worked space of the underground gas generator, while the type of bacteria of the bacterial medium is selected taking into account the composition and concentration of chemical pollutants in the underground water, for which their samples are periodically taken through the wells and subjected to chemical analysis.
21. Способ по п.20, отличающийся тем, что поддерживают в подземных водах отработанного пространства подземного газогенератора щелочную среду с рН = 7,5 ÷ 9, путем подачи через скважины в подземные воды отработанного пространства подземного газогенератора раствор Na2CO3.21. The method according to claim 20, characterized in that an alkaline medium with pH = 7.5 ÷ 9 is maintained in the underground waters of the underground gas generator working space by supplying a solution of Na 2 CO 3 through the wells into the underground water working space of the underground gas generator working space.
22. Способ по п.21, отличающийся тем, что объем подземных вод в отработанном пространстве подземного газогенератора периодически перемешивают, нагнетанием воздуха в одни скважины и его отводом через другие скважины.22. The method according to item 21, wherein the volume of groundwater in the waste space of the underground gas generator is periodically mixed, forcing air into one well and discharging it through other wells.
23. Способ по п.22, отличающийся тем, что используют в качестве скважин для нагнетания воздуха розжиговые скважины первоначального реакционного канала газификации - поперечную наклонно-горизонтальную и/или, по меньшей мере, одну вертикальную скважины, а в качестве скважин для отвода воздуха - дутьевые и/или газоотводящие скважины.23. The method according to p. 22, characterized in that the ignition wells of the initial gasification reaction channel — transverse oblique horizontal and / or at least one vertical well — are used as wells for injecting air, and as air extraction wells, blast and / or gas exhaust wells.
24. Способ по любому из пп.20-23, отличающийся тем, что введение бактериальной среды в подземные воды отработанного пространства подземного газогенератора прекращают после снижения в них концентрации химических загрязнителей ниже предельно допустимых значений. 24. The method according to any one of claims 20-23, characterized in that the introduction of the bacterial medium into the underground waters of the spent space of the underground gas generator is stopped after the concentration of chemical pollutants in them is below the maximum permissible values.
PCT/RU2009/000315 2008-06-26 2009-06-24 Coal gasification method (variants) and a subsurface water purification method WO2009157811A1 (en)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008125723 2008-06-26
RU2008125721 2008-06-26
RU2008125723/03A RU2358915C1 (en) 2008-06-26 2008-06-26 Method of purification of underground water in worked-out space of underground gas-generator
RU2008125726/03A RU2359116C1 (en) 2008-06-26 2008-06-26 Method of ecologically safe underground gasification of deep-seated coal
RU2008125721/03A RU2360106C1 (en) 2008-06-26 2008-06-26 Method of ecologically clean underground gasification of coal
RU2008125726 2008-06-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009157811A1 true WO2009157811A1 (en) 2009-12-30

Family

ID=41444734

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2009/000315 WO2009157811A1 (en) 2008-06-26 2009-06-24 Coal gasification method (variants) and a subsurface water purification method

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2009157811A1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101864941A (en) * 2010-03-23 2010-10-20 邓惠荣 Ultra-deep coal underground gasification technology
RU2522785C1 (en) * 2012-10-26 2014-07-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Underground gasification of brown coal fin and mid-thickness seams
CN104088617A (en) * 2014-06-24 2014-10-08 新奥气化采煤有限公司 Intake and exhaust hole structure for coal underground gasification
CN104088588A (en) * 2014-06-24 2014-10-08 新奥气化采煤有限公司 Sleeve for coal underground gasification, and intake and exhaust hole structure for coal underground 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
RU2678246C1 (en) * 2017-07-25 2019-01-24 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского отделения Российской академии наук Method of underground gasification of coal in cryolithic zone condition

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4461349A (en) * 1982-12-06 1984-07-24 Atlantic Richfield Company Long-line-drive pattern for in situ gasification of subterranean carbonaceous deposits
RU1838598C (en) * 1992-02-19 1993-08-30 ГАШугина Method for treatment of polluted underground water
RU2090750C1 (en) * 1995-10-17 1997-09-20 Институт горного дела им.А.А.Скочинского Method of underground gasification of coal
RU2107042C1 (en) * 1997-01-22 1998-03-20 Галина Александровна Шугина Method of cleaning polluted underground waters
RU2005109006A (en) * 2005-03-30 2006-09-10 Открытое акционерное общество "Промгаз" (RU) METHOD OF UNDERGROUND COAL GASIFICATION

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4461349A (en) * 1982-12-06 1984-07-24 Atlantic Richfield Company Long-line-drive pattern for in situ gasification of subterranean carbonaceous deposits
RU1838598C (en) * 1992-02-19 1993-08-30 ГАШугина Method for treatment of polluted underground water
RU2090750C1 (en) * 1995-10-17 1997-09-20 Институт горного дела им.А.А.Скочинского Method of underground gasification of coal
RU2107042C1 (en) * 1997-01-22 1998-03-20 Галина Александровна Шугина Method of cleaning polluted underground waters
RU2005109006A (en) * 2005-03-30 2006-09-10 Открытое акционерное общество "Промгаз" (RU) METHOD OF UNDERGROUND COAL GASIFICATION

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101864941A (en) * 2010-03-23 2010-10-20 邓惠荣 Ultra-deep coal underground gasification technology
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
US9976403B2 (en) 2012-06-28 2018-05-22 Carbon Energy Limited Method for shortening an injection pipe for underground coal gasification
RU2522785C1 (en) * 2012-10-26 2014-07-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Underground gasification of brown coal fin and mid-thickness seams
CN104088617A (en) * 2014-06-24 2014-10-08 新奥气化采煤有限公司 Intake and exhaust hole structure for coal underground gasification
CN104088588A (en) * 2014-06-24 2014-10-08 新奥气化采煤有限公司 Sleeve for coal underground gasification, and intake and exhaust hole structure for coal underground gasification
RU2678246C1 (en) * 2017-07-25 2019-01-24 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского отделения Российской академии наук Method of underground gasification of coal in cryolithic zone condition

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2009157811A1 (en) Coal gasification method (variants) and a subsurface water purification method
US4444258A (en) In situ recovery of oil from oil shale
CA2842365C (en) Apparatus and methods for recovery of hydrocarbons
CN105625998B (en) A kind of reverse recovery method of sea bed gas hydrate stabilized zone and its winning apparatus
US6679326B2 (en) Pro-ecological mining system
US4065183A (en) Recovery system for oil shale deposits
US4366864A (en) Method for recovery of hydrocarbons from oil-bearing limestone or dolomite
CN103670357B (en) The crack of the carbon containing humatite reservoir in underground is linked up, passageway machining and underground gasification method
US20080078552A1 (en) Method of heating hydrocarbons
KR101481459B1 (en) Bitumen mining method of oil sand using biological treatment
CN106522914B (en) Underground gasification furnace parking and burned out area restoration processing method for coal underground gasifying technology
RU2441980C2 (en) Underground coal gasification technique
RU2443857C1 (en) Method to produce hydrogen during underground coal gasification
CN104533368B (en) Application and system of a kind of combustion in situ flue gas in oil reservoir exploitation
RU2359116C1 (en) Method of ecologically safe underground gasification of deep-seated coal
RU2360106C1 (en) Method of ecologically clean underground gasification of coal
US4157847A (en) Method and apparatus for utilizing accumulated underground water in the mining of subterranean sulphur
CA3060757C (en) Sustainable enhanced oil recovery of heavy oil method and system
AU777239B2 (en) Recovery of hydrocarbons in oil wells by injection of treated inert gases obtained form the industrial effluence
AU7160900A (en) Process for production of methane and other hydrocarbons from coal
RU2797421C1 (en) Method of underground gasification of coal
US20240093577A1 (en) Quenching and/or sequestering process fluids within underground carbonaceous formations, and associated systems and methods
CN219259579U (en) Abandoned oil-based drilling fluid treatment device
RU2358101C1 (en) Method of conditioning of well of underground gas producer
JP2023554118A (en) How to reuse thermal hydrocarbon recovery operations for synthesis gas production

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09770458

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 09770458

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1