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
наличием в них трещин и пор, по которым происходит фильтрация воздуха или газа.
Схема прямоточной сбойки заключается в перемещении огневого забоя в направлении, одинаковом направлению дутья - от нагнетательной скважины к газоотводящей скважине. Совершенно очевидно, что для такого перемещения очага необходимо, чтобы в продуктах сгорания содержался свободный кислород, что зависит от расхода дутья и от условий теплопередачи от огневого забоя к угольному пласту.
Схема противоточной сбойки заключается в следующем. В одну из нагнетательных скважин газогенератора подается воздух, который движется (фильтруется) по трещинам и порам угольного пласта. Часть воздуха достигает огневого забоя (воспламененной зоны), удаленного на определенное расстояние от нагнетательной (сбоечной) скважины. Кислород воздух реагирует с воспламененным углем. Выделяющееся тепло излучением теплопроводностью нагревает уголь перед огневым забоем до температуры воспламенения. Уголь реагирует с кислородом воздуха, и очаг горения постепенно перемещается навстречу дутью по направлению к нагнетательной скважине. Момент достижения очагом горения забоя нагнетательной скважины называется сбойкой и характеризуется резким падением давления нагнетаемого дутья.
Существует предельная величина расхода дутья, выше которой происходит уменьшение скорости противоточного перемещения очага, а затем и изменение направления его перемещения. Иными словами, начав противоточное перемещение очага горения и увеличивая расход дутья, можно добиться прямоточного перемещения очага.
Итак, механизм огневой фильтрационной сбойки скважин обусловлен гидродинамическими (определяющими движение дутья по угольному пласту), кинетическими (обеспечивающими химическое реагирование) и тепловыми (определяющими температуру прогрева угля, лежащего вокруг очага горения) факторами.
4.4.2 Электрическая сбойка скважин
При этом способе сбойки скважин используют электротермическое воздействие на угольный пласт.
Если к электродам, опущенным в две соседние скважины, подвести электрический ток напряжением несколько тысяч вольт, то начнется постепенный прогрев угля. Чем меньше потери этого тёпла в окружающие породы и на испарение приточной воды и влаги угля, тем интенсивнее прогревается угольный пласт.
При термическом разложении прогретого таким образом угля образуется коксовый "канал", газопроницаемость которого во много раз выше газопроницаемости угольного пласта в естественных условиях. В дальнейшем такой коксовый "канал" прорабатывается, как правило, воздушным дутьем.
Наиболее часто электрическую сбойку скважин применяют на буроугольных пластах. Суммарные затраты на нее на 20-25 % ниже, чем затраты на огневую фильтрационную сбойку скважин. На каменноугольных пластах электрическая сбойка скважин не нашла широкого применения.
Электрическая сбойка скважин требует не только достаточно сложного оборудования, но и соблюдения ответственных требований техники безопасности. Кроме того, в процессе электротермического воздействия на угольный пласт допустимо только ограниченное участие подземных вод, в противном случае к.п.д. суммарного процесса крайне низок. С увеличением глубины скважин увеличиваются и трудности изоляции электродов. По этим причинам применение электрической сбойки скважин для создания первоначальных каналов газификации ограничено. Этот способ сбойки скважин целесообразно применять на малообводненных угольных пластах.
4.4.3 Гидравлический разрыв угольного пласта
Способ гидравлического разрыва угольного пласта для создания в них щелей большой газопроницаемости стали применять в подземной газификации в 1955 г. За основу был взят известный уже в то время гидравлический разрыв нефтеносных пластов, который в сочетании с закреплением щелей кварцевым песком существенно увеличивал приток нефти к скважине.
В отличие от огневой фильтрационной сбойки скважин, при которой первоначальные каналы газификации в угольном пласте создаются путем прожига, гидравлический разрыв угольного пласта основан на механическом воздействии жидкости на угольный пласт с образованием щели определенного сечения. В дальнейшем щель разрыва прорабатывается (расширяется) также путем прожига, но с применением дутья при гораздо меньшем давлении, чем давление при огневой фильтрационной сбойке.
4.4.4 Огневая проработка каналов, пробуренных по угольному пласту
Огневая проработка каналов, пробуренных по угольному пласту, применяется как на пологих, так и на крутых угольных пластах. Цель проработки - расширить буровые каналы до таких размеров, при которых обеспечивается интенсивное ведение процесса газификации. Подобно процессу огневой фильтрационной сбойки, огневая проработка буровых каналов по угольному пласту осуществляется при перемещении очага горения либо навстречу, либо по направлению подаваемого дутья.
4.4.5 Технологические параметры оптимального способа создания реакционного канала в угольном пласте
Важнейшим, при выборе способа подготовки каналов газогенератора ПГУ, является изучение геологических, технологических характеристик угольного пласта и условий его залегания.
В геокриологическом отношении Южно-Якутский каменноугольный бассейн расположен, за исключением Токинского района, в зоне островного распространения мерзлоты. Вследствие чего, нежелательно предварительное тем