Создание подземного газогенератора подземной газификации угля на участке I очереди Сыллахского месторождения Усмунского угленосного района
Дипломная работа - Геодезия и Геология
Другие дипломы по предмету Геодезия и Геология
?ическая комиссия Европейского союза. Были успешно применены направленное бурение глубокой скважины по угольному пласту, новая конструкция газоотводящей и дутьевой скважин и ряд других элементов технологии. Однако самого технологического процесса ПГУ осуществить по ряду причин не удалось.
В 1988 г. Европейский союз решил продолжить изучение и освоение технологии ПГУ на меньших глубинах, для чего был выбран район с типичными для Западной Европы угольными пластами в области Теруэль в Испании.
Затраты на исследования в рамках научно-технической программы "Терми" составили 12 млн. фунтов стерлингов, из которых примерно 40 % выделила Европейская комиссия, 13% - департамент торговли Англии, а остальные - страны-участницы. Работы проводились в период с октября 1991 г. по декабрь 1998 г.
Геология участка и конструкция опытной установки ЛГУ
Подземный газогенератор был размещен на пологопадающем участке угольного пласта мощностью 2 м на глубине 500 м. В почве пласта залегает известняк, в кровле - водоносный песок. Уголь пласта близок к лигнитам, высокобитумный, высокосернистый, массовое содержание серы составляет 7,26 %, из которых половина приходится на серу органических соединений.
Опытный газогенератор - типичный модуль американской технологии ПГУ (КРИП) с управляемым перемещением (вдоль рабочего участка скважины) зоны подвода дутья к реакционной поверхности рабочего участка скважины в угольном пласте. Дутьевой канал 1 представляет собой пробуренную по нефтегазовой технологии направленного бурения вертикально-горизонтальную скважину, вертикальный участок которой закреплен зацементированной обсадной колонной до входа в угольный пласт, а горизонтальный участок представляет собой открытый ствол по угольному пласту.
При бурении скважины были допущены ошибки, в результате которых из общей длины ее рабочего незакрепленного участка около 45 м (почти половина) были пробурены ниже угольного пласта по известняку.
В дутьевую скважину с поверхности была спущена рабочая колонна из гибкой рулонированной трубы (намотанной на барабан), способной перемещаться вдоль ствола скважины. Внутри трубы были смонтированы трубки меньшего диаметра для подачи по ним окислителя (кислорода) и топлива для розжига угольного пласта (природного газа, пропана). По дутьевой скважине подавали также и газообразный азот.
На нижнем конце рулонированой трубы была установлена газовая горелка с устройством для воспламенения газовой смеси.
С помощью барабана рабочая колонна с горелкой на забое могла перемещаться вдоль горизонтального участка скважины в угольном пласте 4, фиксируя и регулируя положение зоны воспламенения и выгазования угольного пласта.
На забой горизонтального участка дутьевой скважины пробурена вертикальная скважина 2 большего диаметра, оборудованная системой охлаждения горячего потока получаемого газа и других продуктов газификации. В результате управления траекторией бурения забой газоотводящей скважины отстоял всего на расстоянии 0,5 м от забоя горизонтальной скважины, что обеспечило успешное соединение (сбойку) обеих скважин в единый гидравлический связанный комплекс.
Была предусмотрена вторая нагнетательная вертикальная скважина с забоем, удаленным от горизонтального канала на 30 м. Она предназначалась для испытаний фильтрационного метода газификации, которые не был проведены ввиду осложнений при выполнении основной программы.
Наземный комплекс опытной установки ПГУ занимал площадь 1,85 га и включал аппараты очистки и охлаждения продуктов газификации, а также подачи дутья. Важное место занимала система измерительного мониторинга.
Не останавливаясь на типовых элементах этой установки, отметим две, на наш взгляд, важные особенности:
непрерывное измерение давления в подземном газогенераторе через газоотводящую скважину и поддержание его близким к гидростатическому давлению (столба подземных вод) на глубине залегания угольного пласта;
контроль за объемом выгазованного угля (пространства) осуществляли методом индикатора - путем периодического ввода с потоком окислителя гелийсодержащего компонента и фиксации его появления в продуктах газификации.
Результаты экспериментальных работ
Первый розжиг угольного пласта в нагнетательной скважине состоялся 21 июля 1997 г. вблизи забоя газоотводящей скважины, причем процесс ПГУ проводился в течение 9 суток при ограниченном расходе кислородного дутья.
Следующий этап эксперимента происходил при увеличенном до 400 м3/ч расходе кислорода после частичного извлечения из скважины рабочей колонны ("дутьепровода") и воспламенения угля новой зоны горизонтальной скважины (угольного канала). Этот этап продолжался в течение трех суток с 1 по 4 октября 1997 г.
Третий розжиг угля был проведен 4 октября в зоне выхода открытого ствола скважины из подстилающего угольный пласт известняка в уголь. Перед этим была на несколько часов отключена подача кислорода в газогенератор, что привело к деформациям и забивке тонких трубок, по которым подавали окислитель и топливо для розжига (природный газ).
Последующая подача кислорода привела к образованию взрывоопасной газовой смеси, внезапному взрыву, повреждению оборудования нагнетательной скважины и прекращению технологического процесса ПГУ. В возникшей аварийной ситуации использование второй - вертикальной - нагнетательной скважины 3 было признано нецелесообразным, и огневые работы на установке