Спосіб вилучення твердої вуглеводневої сировини з надр землі

Спосіб вилучення твердої вуглеводневої сировини з надр землі, що включає буріння свердловин, подачу через частину свердловин до твердої сировини ХІМІЧНИХ сполук, що реагують із твердою вуглеводневою сировиною при підвищеному тиску, і відведення через ІНШІ свердловини продуктів взаємодії ХІМІЧНИХ сполук з вуглеводневою сировиною при зниженому тиску, який відрізняється тим, що подачу ХІМІЧНИХ сполук, що реагують з вуглеводневою сировиною, через свердловини до вуглеводневої сировини під тиском здійснюють послідовно, чергуючи між собою введення кисню та водневмісної хімічної сполуки Винахід стосується гірничодобувної галузі і може бути використане для видобутку вугілля з надр землі Відомий спосіб підземної газифікації вугілля, що включає буріння не менш трьох вертикальних свердловин з розташуванням однієї з них у центрі ділянки, буріння від вибоїв вертикальних горизонтальних назустріч один одному, ініціювання процесу горіння в реакційному каналі, подачу через бокові свердловини дуття, що містить кисень і диоксид вуглецю і відведення продуктів газифікації через центральну свердловину, причому в роботі підземного газогенератора при газифікації цілика і боковими свердловинами, після виходу газогенератора на стабільний режим роботи подачу дуття з суміші диоксиду вуглецю і кисню чергують з подачею киснево-повітряного дуття, при цьому зміну подачі дуття на киснево-повітряне дуття здійснюють при досягненні мінімально припустимої межі теплотворного газу, одночасно в бокові свердловини подають дуття обох сумішей [1] відведення через ІНШІ свердловини продуктів взаємодії ХІМІЧНИХ сполук з вуглеводневим паливом, який здійснюють так подають через свердловини до вуглеводневої сировини під тиском водневміщуючі ХІМІЧНІ сполуки, у яких відношення атомів водню до атомів вуглецю перевищує 1 1, а відводять продукти взаємодії з надр землі при зниженому тиску, створюючи при цьому у верхній частині газовід вод ного тракту умову для розпаду продуктів взаємодії на початкові водневміщуючі ХІМІЧНІ сполуки, а також вуглець і його вуглеводневі ПОХІДНІ, надалі цикл вилучення твердого палива з надр землі повторюється за рахунок безупинного введення через свердловини до вуглеводневої сировини під тиском новоутворених водневміщую Недоліком відомого способу була низька ефективність вилучення сировини через невисоку калорійність продуктів газифікації вугілля Найбільш близьким по технічній сутності і результатам, що досягаються, є спосіб вилучення твердого вуглеводневого палива, що включає буріння свердловин, подачу через частину свердловин до твердого вуглеводневого палива ХІМІЧНИХ сполук, що реагують з вуглеводневим паливом, і чих ХІМІЧНИХ сполук [2] Недоліком відомого способу була низька ефективність вилучення палива через невисоку продуктивність процесу вилучення палива з надр землі Задачею винаходу є створення способу вилучення твердої вуглеводневої сировини з надр землі, у якому шляхом подачі через свердловини до вуглеводневої сировини під тиском водневміщуючоі сполуки досягають збільшення ефективності вилучення вуглеводневої сировини з надр землі Поставлену задачу досягають тим, що у способі вилучення твердої вуглеводневої сировини з надр землі, що включає буріння свердловин, подачу через частину свердловин до твердого пали ю ю 59591 ва ХІМІЧНИХ сполук, що реагують із твердим вуглеводневим паливом при підвищеному тиску, і відведення через ІНШІ свердловини продуктів взаємодії ХІМІЧНИХ сполук з вуглеводневим паливом при пониженому тиску, згідно винаходу здійснюють за рахунок подачі ХІМІЧНИХ сполук, що реагують з вуглеводневим паливом, послідовно чергуючи між собою введення кисню і водневмісної хімічної сполуки Спосіб вилучення твердої вуглеводневої сировини полягає в наступному і пояснюється на фігурі, де показана принципова схема вилучення твердої вуглеводневої сировини з надр землі На ДІЛЯНЦІ надр землі в реакційну зону 1 вугільного шару 2 по черзі можуть надходити з кисневої станції 3 по газопроводу 4 за допомогою станції високого тиску 5 через систему клапанівперемикачів 6, свердловину 7 - кисень і з газопроводу 8 через камеру-наповнювач 9, станцію високого тиску 10, систему клапанів-перемикачів 6, свердловину 7 - водневмісна хімічна сполука У реакційній зоні 1 вугільного шару 2, як кисень, так і водневмісна хімічна сполука взаємодіють із твердою вуглеводневою сировиною, утворюючи при цьому не тільки різні кінцеві продукти реакцій Продукти взаємодії, проходячи через вугільний шар 2, по черзі попадають у реакційну зону 11 свердловини 12, що у свою чергу паралельно через систему перемикачів 13 з'єднана зі станціями низького тиску 14 і 15, що призначені для видалення з вугільного шару 2 продуктів реакцій Станція низького тиску 14 призначена для подачі продуктів взаємодії кисню з вуглеводневою сировиною в енергетичні системи 16 Станція низького тиску 15 призначена для подачі продуктів взаємодії водневмісної хімічної сполуки з вуглеводневою сировиною в реактор-перетворювач 17, у якому продукти взаємодії знову перетворюються у водневмісну хімічну сполуку, що надходить у двійник камери-нагромаджувача 18 водневмісної хімічної сполуки, і тверда вуглеводнева сировина, що надходить на склад збереження вуглеводневого палива 19 Спосіб здійснюється таким чином На ДІЛЯНЦІ землі до вугільного шару 2 буряться дві свердловини Свердловина 7, призначена для почергової подачі кисню і водневмісної хімічної сполуки до реакційної зони 1 вугільному шарові 2, через паралельні по черзі працюючі гідравлічні тракти Так, по одному гідравлічному тракту кисень з кисневої станції 3 через газопровід 4, станцію високого тиску 5 подається в свердловину 7, по іншому гідравлічному тракту в ту ж свердловину 7 через камеру-накопичувач при переключенні системи клапанів перемикачів 6 подається водневмісна хімічна сполука Свердловина 12, призначена для почергового відведення продуктів взаємодії чи кисню, чи водневмісної хімічної сполуки з вуглеводневою сировиною При подачі в реакційну зону 1 вугільного шару 2 кисню система клапанівперемикачів 6 і 13 працює так, що через газовідводящий тракт через станцію низького тиску 14 в енергетичну систему 16 вилучається окис вуглецю При подачі в реакційну зону 1 водневмісної хімічної сполуки система клапанівперемикачів 6 і 13 працює так, що через пара лельний газовідводящий тракт, який включає станцію низького тиску 15, камера-накопичувач 17, реактор-перетворювач 18, на склад зберігання вуглеводневого палива 19 надходить вуглець і його ПОХІДНІ У початковій стадії процесу вилучення твердого вуглеводневого палива з надр землі з кисневої станції 3 через станцію високого тиску 5 подають під тиском через свердловину в реакційну зону 1 вугільного шару 2 кисень Продукти взаємодії кисню з вуглеводневою сировиною через вугільний шар 2 попадають у реакційну зону 11 свердловини 12, призначеної для вилучення їх з вугільного шару 2 в енергетичну систему 16 Під час цього процесу окислювання вуглецю виділяється тепло, що витрачається не тільки на нагрівання вуглеводневого палива, але і на передачу тепла іншим системам, наприклад теплопровідністю При досягненні визначеної температури у вугільному шарі 2 у системах перемикання 6 і 13 відбувається перемикання клапанів і по газоподающому тракту в реакційну зону 1 вугільного шару 2 надходить водневмісна хімічна сполука, а продукти взаємодії його з вуглеводневою сировиною через вугільний шар 2, свердловину 12, станцію низького тиску 15 надходять у реактор-перетворювач 17 3 реактора-перетворювача 17 водневмісна хімічна сполука надходить у двійник камери-накопичувача 18, а вуглець і його ПОХІДНІ на склад готової продукції 19 У процесі взаємодії водневмісної сполуки з вуглеводневою сировиною виникають теплові втрати, і температура у вугільному шарі 2 може знизитися нижче критичної для визначеного режиму вилучення вуглеводневого палива, після чого в системах перемикання 6, 13 відбудеться перемикання клапанів і в реакційну зону 1 знову надійде кисень При досягненні певної температури у вугільному шарі в системах перемикання 6, 13 знову відбудеться перемикання клапанів і в реакційну зону 1 вугільного шару 2 знову почне надходити водневмісна хімічна сполука Продуктивність способу вилучення твердого вуглеводневого палива з надр землі визначається режимами провадження процесу, а саме, термодинамічними параметрами, і в першу чергу температурою і тиском газової фази реакційної зони Приклади здійснення способу витягу твердого вуглеводневого палива з надр землі Приклад 1 У початковій стадії процесу вилучення вуглеводневої сировини з надр землі з кисневої станції З по газопроводу 4 за допомогою станції високого тиску 5 через свердловину 7 кисень подається в реакційну зону 1 вугільного шару 2 У реакційній зоні 1 при високому тиску утвориться двоокис вуглецю, який переміщаючи через вугільний шар 2 до реакційної зони 11 свердловини 12, взаємодіючись з вуглецем при низьких тисках перетворюється в окис вуглецю, що за допомогою станції низького тиску 14 попадає в енергетичні системи 16 У процесі взаємодії вуглеводневої сировини з киснем температура у вугільному шарі підвищиться до певної температури, що забезпечує необхідну продуктивність наступного періоду процесу вилучення вуглеводневого палива з надр землі Після досягнення певної температури у вугільному шарі 59591 2, використовуючи систему перемикання 6, подачу кисню через станцію високого тиску 5 припиняють По паралельному тракту через свердловину 7 у реакційну зону 1 вугільного шару 2 подають воду У цьому конкретному випадку функцію станції високого тиску 10 виконує стовп води, що знаходиться у свердловині 7 При високих значеннях тиску і температури в реакційній зоні 1 у вугільному шарі 2 при взаємодії води і вуглецю утворяться метан і двоокис вуглецю, що, проходячи через вугільний шар 2 і реагуючи в мікропорожнинах з вуглецем уже при низькому тиску, перетворюються в окис вуглецю і метан, що через свердловину 12, станцію низького тиску 15 надходять у реакторперетворювач 17 У реакторі-перетворювачі 17 при низькому тиску метан розкладається на ацетилен і водень Водень через камери-накопичувачі 18 і 9 потрапляє через свердловину 7 у реакційну зону 1 вугільного шару 2, а ацетилен потрапляє на склад готової продукції 19 У реакційній зоні 1 водень і пари води взаємодіють з вуглецем вугільного шару 2 з утворенням метану і двоокису вуглецю, які переміщаються з надр землі наверх по описаній вище схемі При відхиленні режимів вилучення вуглеводневого палива від заданих параметрів через паралельний тракт і свердловину 7 у реакційну зону 1 вугільного шару 2 подається кисень Приклад 2 У початковій стадії процесу вилучення вуглеводневої сировини з надр землі з кисневої станції 3 по газопроводу 4 за допомогою станції високого тиску 5 через свердловину 7 кисень подається в реакційну зону 1 вугільного шару 2 У реакційній зоні 1 при високому тиску утвориться двоокис вуглецю, який переміщаючись через вугільний шар 2 до реакційної зони 11 свердловини 12, взаємодіючи з вуглецем при низьких тисках перетворюється в окис вуглецю, що за допомогою станції низького тиску 14 попадає в енергетичні системи 16 У процесі взаємодії вуглеводневої сировини з киснем температура у вугільному шарі підвищиться до певної температури, що забезпечує необхідну продуктивність наступного періоду процесу вилучення вуглеводневого палива з надр землі Після досягнення визначеної температури у вугільному шарі 2, використовуючи систему перемикання 6, подачу кисню через станцію високого тиску 5 припиняють По паралельному тракту через свердловину 7 у реакційну зону 1 вугільного шару 2 подають сірководень При високих значеннях тиску і температури в реакційній зоні 1 у вугільному шарі 2 при взаємодії води і вуглецю утворяться граничні вуглеводні (метан, етан, пропан і т д) і сірковуглецеві з'єднання типу CS2, що, проходячи через вугільний шар 2 і реагуючи з вуглецем уже при низькому тиску, перетворюються в сірковуглецеві з'єднання типу CS і вуглеводневі сполуки з великим відношенням атомів водню і вуглецю, що через свердловину 12, станцію низького тиску 15 надходять у реактор-перетворювач 17 У реакторі-перетворювачі 17 при низькому тиску відбувається подальше перетворення продуктів взаємодії вуглеводневої сировини і водневмісних сполук у реакційній зоні 1 Так, сірковуглець розпадається на сірку і вуглець, а в граничних вугле воднях зменшується відношення атомів вуглецю і водню Водневмісна хімічна сполука через камеринакопичувачі 18 і 9 попадає через свердловину 7 у реакційну зону 1 вугільного шару 2, а вуглець і його ПОХІДНІ попадають на склад готової продукції 19 У реакційній зоні 1 водневмісна хімічна сполука і сірковуглець CS2 взаємодіють з вуглецем вугільного шару 2 з утворенням граничних вуглеводнів з великим відношенням атомів вуглецю і водню, що переміщаються з надр землі догори по описаній вище схемі При відхиленні режимів вилучення вуглеводневого палива від заданих параметрів через паралельний тракт і свердловину 7 у реакційну зону 1 вугільного шару 2 подається кисень Приклад З У початковій стадії процесу вилучення вуглеводневої сировини з надр землі з кисневої станції З по газопроводу 4 за допомогою станції високого тиску 5 через свердловину 7 кисень подається в реакційну зону 1 вугільного шару 2 У реакційній зоні 1 при високому тиску утвориться двоокис вуглецю, який переміщаючись через вугільний шар 2 до реакційної зони 11 свердловини 12, взаємодіючи з вуглецем при низьких тисках перетворюється в окис вуглецю, що за допомогою станції низького тиску 14 попадає в енергетичні системи 16 У процесі взаємодії вуглеводневої сировини з киснем температура у вугільному шарі підвищиться до певної температури, що забезпечує необхідну продуктивність наступного періоду процесу вилучення вуглеводневого палива з надр землі Після досягнення певної температури у вугільному шарі 2, використовуючи систему переключення 6, подачу кисню через станцію високого тиску 5 припиняють По паралельному тракту через свердловину 7 у реакційну зону 1 вугільного шару 2 подають аміак При високих значеннях тиску і температури в реакційній зоні 1 у вугільному шарі 2 при взаємодії аміаку і вуглецю утворяться граничні вуглеводні (етан, пропан і т д ) і сполуки типу диціана C2N2, що, проходячи через вугільний шар 2 і реагуючи з вуглецем уже при низькому тиску, перетворюються в сполуки типу ціану CN і вуглеводневі сполуки з великим відношенням атомів водню і вуглецю, що через свердловину 12, станцію низького тиску 15 надходять у реакторперетворювач 17 У реакторі-перетворювачі 17 при низькому тиску відбувається подальше перетворення продуктів взаємодії вуглеводневої сировини і водневмісних сполук, утворених у реакційній зоні 1 Так, ціан розпадається на азот і вуглець, а в граничних вуглеводнях зменшується відношення атомів вуглецю і водню Водневмісна хімічна сполука (вуглеводні) через камери-накопичувачі 18 і 9 попадає через шпару 7 у реакційну зону 1 вугільного шару 2, а вуглець, що утворився, як при розпаді ціану, так і вуглеводнів, а також його ПОХІДНІ попадають на склад готової продукції 19 У реакційній зоні 1 водневміщуючі ХІМІЧНІ сполуки взаємодіють з вуглецем вугільного шару 2 з утворенням граничних вуглеводнів з великим відношенням атомів вуглецю і водню, що переміщаються з надр землі догори по описаній вище схемі При відхиленні режимів вилучення вуглеводневого палива від заданих параметрів через 59591 паралельний тракт і свердловину 7 у реакційну зону 1 вугільного шару 2 подається кисень В усіх приведених випадках склади водневмісних сполук у камері-накопичувачі 18 і склади вуглеводневої сировини на складі 19, а також швидкості протікання процесу вилучення вуглеводневої сировини з надр землі визначаються термодинамічними параметрами процесів, що проходять у реакційних зонах 1,11 і в реакторі-перетворювачі 17 Чергування між собою подачу у вугільний шар кисню і водневмісної хімічної сполуки дозволяє не тільки істотно підвищити швидкості протікання масообмінних процесів при вилученні вуглеводнево Комп'ютерна верстка М Мацело 8 го палива з надр землі, але і підвищити надійність керування цими процесами Запропонований спосіб витягу твердого углеводневого палива з надр землі дозволяє добувати енергетичну сировину з забалансових запасів вупль з вуглевмісних порід, затоплених вугільних шарів, що знаходяться на будь-якій глибині в корі землі Джерела інформації, прийняті до уваги при розгляді заявки 1 Авторське посвідчення СРСР, №1647124, кл Е21В43/295, 1991 2 Заявка на авторське посвідчення №2002086436 Кл Е21В43/295, 2002 Підписано до друку 06 10 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна