Пристрій для утилізації газових грифонів

Заявляється винахід, який стосується гірничої справи та відноситься до пристроїв для дегазації територій, торфовищ та техногенних масивів, наприклад, полігонів твердих побутових відходів для вилучення звалищного газу. Відомими є пристрої [1], [2] для дегазації масивів, здатних до самозапалення. Такі пристрої, що спускають в свердловину, містять газохід з вікнами, перфорований трубопровід-колектор, що переміщується всередині свердловини та входить в масив для проведення процесу дегазації. Недоліком відомих пристроїв є їх низька ефективність при дегазації площ великих розмірів. Дані пристрої неефективно використовувати на територіях, на яких грифони газу мають геометричне неправильні форми, тобто гази проявляються нерівномірно по площі. Найближчим за конструктивними ознаками та технічною суттю до пропонованого є пристрій - прототип [3] для дегазації території великої площі зі складною, неправильною геометричною формою, який має наступні спільні ознаки з технічним рішенням, що заявляється: наявність пористої газопровідної засипки на площі газопроявів; оконтурення фундаментом площі газових грифонопроявів; покриття засипки зверху газонепроникливим шаром, з'єднаним герметично з фундаментом; наявність газозбірного перфорованого колектора та його розміщення в засипці; наявність газопровода, під'єднаного до перфорованого колектора та вакуум-помпи; наявність блоку очистки газів та контрольно-вимірювальної апаратури. Даний відомий пристрій працює більш ефективно, ніж пристрої [1], [2], оскільки в його конструкції передбачається оконтурення ділянки з максимальними газопроявами та розміщення перфорованого колектора в наземній засипці для проведення при поверхневої дегазації території. Проте недоліком відомого пристрою є низька ефективність роботи на територіях великих за площею або на заселених територіях, що характерно, наприклад, для м. Борислав, Львівської області, оскільки потребує буріння великої кількості свердловин. Проводити відомим пристроєм дегазацію території, яка знаходиться на значній відстані від джерела загазованості, наприклад, нафтовидобувної свердловини, неефективно. Крім того, пристрій має низьку продуктивність та функціональну здатність дегазації на територіях з похилим рельєфом. Винахід направлений на підвищення ефективності роботи пристрою за рахунок більш високої ефективності та здешевлення проведення утилізації газових грифонів на великих площах із складним рельєфом та тих дільницях, де газові грифони проявляються далеко від джерела загазованості та мають неоднорідний за величиною характер, а їх максимальне розповсюдження набуває по площі складної геометричної форми. Завдання вирішується таким чином, що у відомому пристрої для утилізації газових гри фонів, який містить пористу газопровідну засипку, що оконтурена фундаментом на площі газових грифонопроявів та покрита зверху газонепроникливим шаром, з'єднаним герметично з фундаментом, газозбірний перфорований колектор, розміщений в засипці, газопровід, під'єднаний до колектора та вакуум-помпи, а також блок очистки газів та контрольно-вимірювальну апаратуру, згідно з винаходом, колектор розміщено горизонтально і повторює форму площі та рельєф поверхні грифонопроявів, а перфорація колектора виконана в межах засипки. Крім того, порожнина горизонтальної частини колектора під'єднана в межах засипки до порожнини перфорованої свердловини. Отже, пропонований пристрій завдяки як новим конструктивним елементам, так і новим характерним їх взаємним розміщенням дозволяє досягнути технічний результат, який має причинно-наслідковий зв'язок з відрізняючими ознаками винаходу, та який полягає в наступному: повторення форми площі та рельєфу грифонопроявів у газозбірного колектора дозволяє максимально охопити складну за площею та за рельєфом територію, що підлягає дегазації; розміщення газозбірного колектора горизонтально підвищує продуктивність та здешевлює процес утилізації газових грифонів; виконання перфорації колектора в межах засипки забезпечує її ефективну дегазації, а отже і площі, на якій вона сформована; крім того, під'єднання горизонтальної частини порожнини колектора в межах засипки до перфорованої порожнини свердловини підвищує продуктивність дегазації як в пласті - джерелі поверхневих грифонопроявів, так і на загазованій поверхні. Таким чином, нові конструктивні елементи та їх характерне розміщення забезпечують те хнічну перевагу пропонованого пристрою перед прототипом, тобто направлені на підвищення ефективності роботи пристрою за рахунок більш високої продуктивності та здешевлення проведення процесу дегазації територій великих та складних за площею і рельєфом. В джерелах патентної і науково-технічної інформації не виявлено вищенаведені нові признаки пристрою, що заявляється, отже, можна стверджувати, що пропонований пристрій для утилізації газових грифонів відповідає критерію "новизна". Крім того, ознаки нового пристрою, що заявляються і відрізняють його від прототипу, надаючи пристрою нових властивостей, а також характерне їх розміщення е суттєвими для використання пристрою та достатніми для досягнення технічного результату, який забезпечує винахід, отже відповідають критерію "суттєві відзнаки". На фіг. 1 зображена схема (вертикальний переріз) пристрою для утилізації газових грифонів; на фіг. 2 - схема (вертикальний переріз) пристрою з дегазаційною свердловиною; на фіг. 3 - схеми варіантів виконання горизонтального газозбірного колектора: а) - колектор (вид зверху), який повторює форму плоскої горизонтальної площі газових грифонопроявів; б) - колектор (загальний вид), який повторює рельєф горизонтально - похилої площі грифонопроявів. Пристрій включає фундамент 1 (фіг. 1), який оконтурює площу газових грифонів, на яку сформовано пористу газопровідну засипку 2, покриту зверху газонепроникливим шаром 3. Шар 3 герметично з'єднаний з фундаментом 1, що запобігає проникненню в середину засипки 2 повітря під час роботи пристрою. Тиск газів всередині засипки 2 регулюють запобіжним клапаном 4. В середині засипки 2 розміщено газозбірний колектор 5 з перфораційними вікнами 6 в межах засипки 2. Форма колектора 5 адекватна формі плоскої горизонтальної площі загазованості або рельєфу горизонтально - похилої площі грифонопроявів. В першому випадку колектор 5 виконаний Т-подібної форми (фіг. 2,а) і містить горизонтальний газохід 7, порожнина якого сполучена з рукавами 8 та 9, в іншому колектор 5 (фіг. 2,6) включає горизонтальні пустотілі перфоровані вікнами 6 дільниці 10 та 11 виконані у вигляді паралепіпеда та труби відповідно, що сполучені похилою відповідно до рельєфу загазованої території рукавом 12. Колектор 5 під'єднаний через газопровід 13 до вакуум-помпи 14. Для очистки газів пристрій містить блок 15. На території, що підлягає дегазації і джерелом загазованості якої є, наприклад, нафтогазовидобувна свердловина 16 (фіг. 3), порожнина горизонтальної частини колектора 5 під'єднана в межах засипки 2 до порожнини перфорованої свердловини 16. В іншому випадку при спорудженні дегазаційної свердловини 16 колону насоснокомпресорних труб перфорують отворами 17 і свердловину облаштовують таким чином, щоб останні були розміщені як в пористому пласті 18, так і в межах засипки 2. Пристрій працює наступним чином. Приклад 1. Площу максимальних газових гри фонів Т-подібної форми, яку виявили після проведення газометричних досліджень на нафтогазовому родовищі внаслідок міграції вугле воднів з пласту 18, оконтурюють фундаментом 1 (фіг. 1) та формують поверхневу ловушку газів з пористої газопровідної засипки 2, покритої зверху газонепроникливим шаром 3 товщиною 0,1-0,15 м. Об'єм засипки 2 проектують з врахуванням інтенсивності газопроявів та забезпечення тиску відбору газу. Всередині засипки 2 встановлюють горизонтально газозбірний перфорований колектор 5 з перфораційними вікнами 6 в межах засипки 2, який повторює форму площі та рельєф поверхні грифонопроявів і містить горизонтальний перфорований газохід 7 з рукавами 8 і 9 (фіг. 2,а). При допомозі вакуум-помпи 14 типу ВВН2-50 в засипці 2 створюють тиск менший за атмосферний і газ поступає через вікна 6 в газопровід 13, потім в блок 15 очистки газів. При розміщенні пропонованої дегазаційної станції на значній відстані від споживача вакуум-помпи 14 повинні забезпечувати тиск подачі газу 25 кПа, що є достатнім для споживача. Перевищення вказаного тиску викликає суттєве зменшення продуктивності та ефективності роботи пристрою. Тоді для подачі газу встановлюють додаткові вакуум-помпи, які працюють послідовно з основними. Кількість газу вимірюють розхідоміром (на фіг. не показано), а тиск в засипці 2 регулюють при допомозі запобіжного клапана 4. При перевищенні необхідного тиску в пристрої спрацьовує клапан 4 і надлишок газу випускають на факел для спалювання [4]. Відключення споживача відбувається або внаслідок зменшення тиску газу (менше 25кПа) або через занижений вміст метану в газові суміші (менше 30 %). Приклад 2. Для дегазації полігону твердих побутови х відходів з отриманням енергетичного звалищного газу (45 %-метан, 55 % двооксид вуглецю) на поверхні масиву відходів зі складним горизонтально-похилим рельєфом формують пристрій, як описано в прикладі 1. В засипку 2 встановлюють колектор 5 (фіг. 2,б), форма якого повторює рельєф поверхні полігону. Колектор 5 включає горизонтальні перфоровані дільниці 10 та 11, які виконані у вигляді паралепіпеда та труби відповідно, що сполучені похилим рукавом 12 і розміщені в засипці 2 адекватно до рельєфу загазованої території. Пристрій для дегазації полігону твердих побутови х відходів працює як описано в прикладі 1. Приклад 3. На нафтопромислі в зоні з максимальним газовиділенням на поверхні бурять дегазаційну свердловину 16 (фіг. 3) з діаметром обсадної колони 214 мм до першого загазованого горизонту. Порожнину горизонтальної частини колектора 5 під'єднують в межах засипки 2 до порожнини перфорованої свердловини 16. Колону насосно-компресорних труб перфорують отворами 17 і свердловину 16 облаштовують таким чином, щоб перфораційні отвори 17 були розміщені як в пористому пласті 18, так і в межах засипки 2. На забій свердловини опускають штанговий насос, який під'єднують до станка-качалки (на фіг. не показано), потім до газопровода 13 підключають вакуум-помпу 14 Режим роботи пристрою відрегульовують таким чином, щоб динамічний рівень води у свердловині 16 не створював гідрозатвору для газу, який відкачують з пласта 18. Дегазацію проводять зверху вниз як описано в прикладі 1, утилізуючи для народного господарства газ з високою теплотою згорання. Приклад 4. Газометричними дослідженнями на загазованій території нафтопромислу встановили умовний центр максимального газовиділення, який співпадає з ліквідованою свердловиною 16. (фіг. 1). Для цього на гирлі свердловини 16 розбурюють цементний міст, дорощують перфоровану колону насосно-компресорних труб, поверхневу формують ловушку газу, створюючи засипку 2 на площі, яка оконтурена фундаментом 1, гирло обв'язують колектором 5 таким чином, щоб порожнина колектора 5 була під'єднана в межах засипки 2 до порожнини перфорованої свердловини 16. Після підключення вакуум-помпи 14 до газопровода 13 проводять дегазацію пласта 18 і пристрій працює як описано в прикладах 1, 3. Таким чином, пропоноване технічне рішення підвищує е фективність роботи пристрою для утилізації газових грифонів за рахунок ефективного розміщення дегазаційної системи на поверхні площі, що зменшує витрати на проведення процесу дегазації. Техніко-економічні те екологічні переваги технічного рішення полягають в тому, що застосування пропонованого пристрою дозволить ефективно за рахунок більш високої продуктивності та здешевлення проведення процесу дегазації утилізувати газові грифони як джерело забруднення та вибухонебезпечності та отримати додатково енергетичну сировину для народного господарства. Отже, використання пристрою дозволить ефективно провести дегазацію складної за формою та рельєфом території та забезпечує виконання поставленої технічної задачі. Література: 1. А. с. 1652618 СССР, МКИ 4 E21F 7/00. Устройство для дегазации отвального массива. - Опубл. 30.05.91. Бюл. № 20. 2. Деклараційний патент України № 47777, 6 E21F 7/00. Пристрій для обробки масиву сміттєзвалища. Опубл. 15.07. 2002. Бюл. № 7. 3. А. с. 1286739 СССР, МКИ 4 Е 21 В 35/00. Способ утилизации газовых грифонов, - Опубл. 30.01.87. Бюл. № 4. - прототип. 4. Балакирев Ю.А., Мырка Я.М. Предупреждение и ликвидация загазованности территорий нефтегазопромыслов. - К.: Тэхника, 1992. - С. 44.