Спосіб підземної газифікації твердого палива

Способ подземной газификации твердого топлива, включающий бурение скважин, сбойку их между собой, розжиг пласта, перевод твердого топ лива в газ в пределах участка пласта и его транспортирование, отличающийся тем, что в процессе газификации предыдущего участка лласта каждый последующий участок предварительно обрабатывают горячим искусственным газом предыдущего участка путем его пропускания по скважинам и реакционному каналу до образования зон трещиноватости, затем обработку прекращают, а газ метан дегазируют из угольного пласта последующего участка, аккумулируют его и впоследствии транспортируют с искусственным газом обрабатываемого участка. Изобретение относится к области горного декаждый последующий участок пласта путем пропула и может быть использовано при разработке поскания горячего искусственного газа из предваритлезных ископаемых путем подземной газификаельного участка, что обеспечивает формирование ции угля, сланца, серы и т.п. трещиноватости угля для проведения дегазации Известен способ подземной газификации угля, каждого последующего участка пласта и за счет включающий интенсификацию процесса газификаэтого активизируют процесс окисления угля в зоне ции путем обогащения воздушного дутья кислороогневого забоя в период ведения процесса подзедом; паром, углекислым газом (аналог) / Подземмной газификации, что влечет за собой повышная газификация угольных пластов /Е.В. Крейнин, ение теплоты сгорания и качественного состава Е.А. Федоров, К.Н. Звягинцев, Т.М. Полякова. образующегося газа. -М.: Недра, -1992. -151с/. Поставленная задача решается тем, что в способе подземной газификации твердого тоНедостатком известного способа подземной плива, содержащем бурение скважин, сбойку их газификации угля является высокая энергоеммежду собой, розжиг пласта, перевод твердого кость, трудоемкость, а также значительные капиполезного ископаемого в газ в пределах участка тальные затраты на реализацию этого процесса. пласта и его транспортирование, согласно изобрПо своей технической сущности и достигаемоетению, в процессе газификации предыдущего учму результату наиболее близким к настоящему астка пласта каждый последующий участок предвизобретению относится способ подземной газифиарительно подготавливают обработкой его путем кации твердого топлива, включающий бурение пропускания по скважинам и реакционному каналу скважин, сбойку их между собой, розжиг пласта, горячего искусственного газа предыдущего учасперевод твердого полезного ископаемого в- газ в тка до образования зон трещиноватости, затем пределах участка пласта и его транспортироваобработку прекращают, а газ метан дегазируют из ние угольного пласта последующего участка, аккумулК недостаткам известного способа следует отируют его и в последствии транспортируют с искунести необратимость организации специального сственным газом отрабатываемого участка. производства газа метана на дневной поверхности, невысокую теплоту сгорания получаемого газа Вышеприведенное техническое решение обес незначительным содержанием полезного компоспечивает достижение технического результата за нента - газа метана. Кроме того, в газе содержится счет формирования трещиноватости для проведдо 20% вредных примесей, методы очистки от коения дегазации каждого последующего участка торых характеризуются высокими капитальными пласта Такая структура позволяет также затратами. ——____ активизировать процесс окисления в зоне ФшеІ^Жь в В основу изобретения поставлена задач^Гу ^ІйеТв^ір" ""забоя процессе подземной овершенствования способа подземной гаэифик- g- .газификации, а, следовательно, повысить теплоту ации, в котором предварительно обрабатывают ^'с!ч^аШУ 0 й§кусств,енного газа отрабатываемого ж ф о р ш щ и н о г о фонду ; експертизи № { CM О CM 20117 участка. Положительным качеством газа метана, получаемого методов дегазации, является отсутствие вредных газов (СОг и Нгв) и отсутствие затрат на их очистку. Изобретение иллюстрируется схемой на чертеже где поверхность земли 1, центральные вертикально-горизонтальные скважины 2,2' .боковые вертикально-горизонтальные скважины 3,3', реакционный канал газификации 4,4' , зона розжига 5,5', угольный пласт 6, предыдущий участок угольного пласта 7, последующий участок угольного пласта 7', проектируемый участок угольного пласта 8, трубопровод подачи горячего газа 9, трубопровод для отвода газа метана 10, вакуум-насос 11, газосборник 12, трубопровод подача газа потребителю 13, граница газификации угольного пласта 14. Изобретение осуществляется следующим образом. Угольный пласт 6 вскрывают с поверхности земли 1, центральными вертикально-горизонтальными скважинами 2,2' (нагнетательные скважины) и боковыми вертикально-горизонтальными скважинами 3,3' (газоотводящие скважины;. Вертикальная часть скважин 2,2', 3,3' проводится обычным способом по пустым породам с обсадкой и цементацией затрубного пространства. Горизонтальная же часть скважин бурится по пласту твердого полезного ископаемого 6 без обсадки и укрепления стенок скважины, через которые выделяется метан. Начинают подземную газификацию угля с предыдущего участка 7. В зоне розжига 5 известным способом (плазмотроном или газовой горелкой) розжигают угольный пласт. По центральной вертикально-горизонтальной скважине 2 нагнетают дутье, уголь разгорается в зоне 5, а образующийся искусственный газ в реакционном канале 4 выдают по газоотводящим боковым вертикально-горизонтальным скважинам 3. Угольный пласт 6 на участке 7 выгазовывают до пунктирной линии границы газификации угольного пласта 14. В процессе газификации предыдущего участка 7 начинается подготовка последующего участка Т: бурятся скважины 2', 3', реакционный канал 4'. Для повышения дебита газа метана из угольного пласта его предварительно обрабатывают горячими газами. Температура газов ПГУ не должна быть более 50-150°. При такой температуре имеющиеся в угольном пласте смолистые вещества не будут переходить в подвижное состояние и не создадут условий для кольматации (закупорки) уже имеющихся природных трещин в пласте. Газы ПГУ не обязательно искусственно охлаждать до атой температуры. Он сам охладится за счет контакта со стенками скважин при их движении по вертикально-направленным скважинам, общая длина которых (горизонтальной и вертикальной) составляет 800-1000 м. Обработка участка Т горячими газами осуществляется следующим образом. Образовавшийся искусственный газ на участке 7 по трубопроводу 9 направляется на участок Т и по скважинам 3', реакционному каналу 4', а затем по скважине 2' выдается на поверхность и да лее потребителю 13. Сущность дегазации состоит в следующем. Газ метан выделяется из газоносных пластов по порам и трещинам через стенки горизонтальной части скважин, и отсасывается вакуум-насосом, расположенным на поверхности, в газосборник. Следует отметить, что в ненарушенном массиве газопроницаемость угольных пластов и других твердых горючих ископаемых мала и резко уменьшается с глубиной. Значительно повысить эффективность пластовой дегазации можно путем пропуска горячих газов по скважинам. При длительном пропускании горячих газов по вертикально-горизонтальным скважинам и реакционному каналу происходит подсушка угля за счет снижения его влажности и образование повышенной трещиноватости угля, чем предопределяется повышенный выход метана из пласта по порам и трещинам через стенки горизонтальной части скважины. В результате обработки угольного пласта горячими газами обеспечивается дальнейший рост реакционной поверхности за счет роста трещин, создающий условия для интенсификации процесса подземной газификации твердого топлива. Прослеживание зон повышенной трещиноватости после обработки угольного пласта горячими газами осуществляется известными косвенными методами, сейсморазведочными, электроразведочными, методами эманационной и углекислотной съемок и магнитометрии Наиболее приемлемым способом определения повышенной трещиноватости в данных условиях является метод нагнетания воздуха (газов) в скважину. Метод основан на связи поглощения воздуха (газов) угольным массивом со степенью трещиноватости. За показатель трещиноватости принята скорость падения давления сжатого воздуха (газов) в стандартном баллоне, соединенном с опробуемым интервалом скважины. Характеристикой трещиноватости служит показатель воздуха или газопроницаемости, равный падению давления в баллоне, отнесенной к единице длины скважины и единице времени (атм/мин.м) [ 1) Чернышев С.Н., Трещины горных пород. - М.: Наука, 1983. - 240 с; 2) Ромм Е.С. Фильтрационные свойства трещиноватых горных пород. - М.: Недра, 1966.-283 с ] . Через эти трещины в близлежащих слоях угля устремляется газ одновременно с прохождением его через горизонтальные скважины и реакционный канал. По мере увеличения трещин в стенках каналов поверхность нагрева угля возрастает, что способствует дальнейшему прогреву угля и вместе с этим развитию системы образования трещин в глубине массива. Образованию повышенной реакционной поверхности угля также способствует и дегазация угольного пласта. В процессе вакуумирования насосом 11 газ метан мигрирует из пласта, оставляя пустоты, трещины и поры, по которым затем может осуществляться интенсивный процесс газификации. Отсасываемый метан из участка 7' по скважинам 2', 3' и трубопроводу 10 через вакуум-насос 11 аккумулируют в газосборнике 12. После полного выделения газа метана участок 7' готов для последующей газификации. Предварительная (заблаговременная) дегаза 20117 ция подготовленного (последующего) участка твердого топлива к подземной газификации с добычей метана является первой стадией разработки газоугольных месторождений методом газификации. Назначение этой стадии - извлечение метана из пласта через вертикально-горизонтальные скважины и его последующий сбор на поверхности в газосборник Это позволит ликвидировать потери метана в пласте, который при газификации участка 7 должен сгореть. На второй стадии разработки осуществляется подземная газификация подготовленного участка 7 , получение искусственного газа и последующее смешение этого газа с метаном из гаэосборника 12. В результате смешения двух газов образуется конечный продукт - искусственный газ повышенной калорийности. В период газификации участка 7 проводится подготовка и обработка горячим газом нового проектируемого участка 8. Такая технологическая схема отработки пласта с предварительной дегазацией продолжается до полной отработки намеченных участков месторождения После отработки каждого участка угольного пласта процесс подземной газификации останавливают следующим образом. При вьтазовывании участка угольного пласта гибкие длинномерные трубопроводы 9 и 10 перемещают вместе с движущимся реакционным каналом газификации 4, 4' по горизонтальным частям вертикально-горизонтальных скважин 2,2' и 3,3'. У границы газификации угольного пласта 14 горизонтальных частей скважин уже не будет (они вместе с окружающим их уг лем будут выгазованы), а концы трубопроводов 9 и 10, окажутся в вертикальной части вертикально-горизонтальных скважин, которые уже оборудованы обсадными трубами. В результате отсутствия контакта дутья с углём процесс газификации может быть остановлен двумя способами: По первому способу из-за отсутствия угля (он выгазован) процесс горения сам прекратится. Второй способ предусматривает принудительную остановку подачи дутья в зону горения, зная глубину вертикальной части вертикально-горизонтальных скважин 2,2' и 3,3' и место нанесения метки на стенке гибких длинномерных трубопроводов 9, 10. Предлагаемый способ подземной газификации обладает следующими преимуществами. На термически подготовленных участках дебит метана в процессе дегазации значительно возрастает. Наряду с этим после дегазации пласта степень выгазования угля в процессе подземной газификации увеличивается. Применяя способ подземной газификации твердого топлива с заблаговременной подготовкой и дегазацией последующего участка газификации, можно значительно повысить теплоту сгорания образующегося искусственного газа в каждом предыдущем участке пласта за счет его смешения с газом дегазации; избежать потерь газа метана, находящегося в угольном пласте и одновременно интенсифицировать процесс подземной газификации угля в этом участке за счет роста реакционной поверхности в угле при его обработке горячими газами и последующей дегазации пласта. При этом отпадает необходимость производить очистку газа метана от вредных примесей и на этой основе обеспечить снижение материальных затрат. I 20117 11.12 11 12 Тираж 50 екз. Поліграфічний комбінат ВАТ "Патент" вул. Гагаріна, 101, м. Ужгород, 88000, Україна (03122) 3-72-89 2-59-54