Способ отбора тепла газового потока из скважины подземной газификации и устройство для его осуществления

Способ отбора тепла газового потока из скважины подземной газификации и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к горной промышленности и м.б. использовано при подземной газификации угля. Цель изобретения -.повышение эффективности отбора 8offa m Т тепла по всей длине скважины. Устр-во содержит эксплуатационную колонну (ЭК) 1, расположенную в обсадной трубе 2. На ЭК 1,по которой отводится горючий газ, в межтрубном пространстве 3 установлены элементы 6 для распределения теплопринимающего агента (ТА) по всей длине колонны 2.Элементы 6 выполнены в виде оболочек, имеющих форму усеченного конуса. Оболочки обращены узкой стороной вниз и расположены концентрично относительно ЭК 1 и с зазорами относительно ее поверхности и поверхности обсадной трубы. Элементы 6 распределения ТА связаны с источником ТА обособленным каналом 5. Межтрубное пространство имеет канал 4 для отвода испаренного ТА. Подают ТА на поверхность охлаждаемого участка ЭК 1 в верхней ее части. Здесь формируют пленку из ТА, покрывающую охлаждаемый участок ЭК 1. Образующийся испаренный ТА отводится по каналу 4. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. со с Т 5-: 4 -.7V . пар 3 t 3 2 t-6 ,а i ю о го ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ .

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5()з Е 21 В 43/295

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4795929/03 (22) 26.02,90 (46) 15.03.92. Бюл. ¹ 10 (71) Дальневосточный политехнический институт им. В. В. Куйбышева (72) Б,И.Кондырев, M.È.Çâîíàðåâ, А.И Глушков, А,Н.Гульков, С.Г,Гулькова и

В.П.Чемен (53) 622.278(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 77738, кл. С 10 J 5/10, 1949, Авторское свидетельство СССР

М 652899, кл. С 10 J5/10,,1979. (54) СПОСОБ ОТБОРА ТЕПЛА ГАЗОВОГО

ПОТОКА ИЗ СКВАЖИНЫ ПОДЗЕМНОЙ ГАЗИФИКАЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛ Е НИЯ (57) Изобретение относится к горной промышленности и м.б. использовано при подземной газификации угля. Цель изобретения —.повышение эффективности отбора

„., 0„„1719625 А1 тепла по всей длине скважины. Устр-во содержит эксплуатационную колонну (ЭК) 1, расположенную в обсадной трубе 2. На ЭК

1, по которой отводится горючий газ, в межтрубном пространстве 3 установлены элементы 6 для распределения теплопринимающего агента (ТА) по всей длине колонны

2. Элементы б выполнены в виде оболочек, имеющих форму усеченного конуса. Оболочки обращены узкой стороной вниз и расположены концентрично относительно ЭК 1 и с зазорами относительно ее поверхности и поверхности обсадной трубы. Элементы б распределения ТА связаны с источником ТА обособленным каналом 5. Межтрубное пространство имеет канал 4 для отвода испаренного ТА. Подают ТА на поверхность охлаждаемого участка ЭК 1 в верхней ее части. Здесь формируют пленку из ТА, покрывающую охлаждаемый участок ЭК 1. Образующийся испаренный ТА отводится по каналу 4. 2 с,п. ф-лы, 2 ил.

1719625

Изобретение относится к отрасли горного дела и может быть использовано при подземной газификации угля.

Известен способ отбора тепла газового потока, отводимого по скважине, включаю- 5 щий отвод газового потока по зазору между

Обсадной трубой и трубчатым теплообменником, обеспечивающим циркуляцию воды. для охлаждения газа, Однако данный способ характеризует- 10 ся недостаточной эффективностью охлаждения. Эффективно охлаждается только нижняя часть скважины, так как непосредственно к ней подается вода по внутренней трубе трубчатого теплообменника. Выше- 15 расположенный участок скважины и газоВый поток, перемещающийся по нему, охлаждаются паром, понимающимся в зазоре между стенками внутренней трубы и внешнего корпуса теплообменника. Повы- 2р шается потребный обьем используемой воды.

Известен также способ отбора тепла газового потока, отводимого по скважине, включающий ОтВОд газоВого потока по Экс 25 плуатационной колонне, размещенной внутри обсадной трубы с зазором, изолированным от газового потока и атмосферы, подачу в этот зазор теплопринимающего агента, предпочтительно воды, на нескольких участках по высоте эксплуатационной, колонны, подлежащих охлаждению, и отвод испарен ного теплопринимающего агента на поверхность, Известно устройство для отбора тепла газового потока, отводимого по скважине, содержащее элементы для распределения теплопринимающего агента, установленные в изолированном от газового потока и атмосферы межтрубном пространстве между эксплуатационной колонной и обсадной трубой на нескольких участках по высоте эксплуатационной колонны, и канал для отвода испаренного теплопринимающего агента. 45

Однако данное устройство характеризуется недостаточной полнотой отбора тепла отводимого газа; теплопринимающий агент подводят к ограниченным по площади участкам поверхности эксплуатационной ко- 50 лонны, что уменьшает общую площадь контакта теплопринимающего агента с

Охлажцаемой поверхностью. Кроме того, теплопринимающий агент подают последовательно от одного охлаждаемого участка к другому так, что к самому нижнему охлаждаемому участку теплапринимающий агент

"подходит" с повышенным теплосодержанием, Цель изобретения — повышение полноты отбора тепла отводимого газа путем сьема тепла по всей длине скважины.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу отбора тепла газового потока, отводимого по скважине, вкл ючающему отвод газового потока по эксплуатационной колонне, размещенной внутри обсадной трубы с зазором, изолированным от газового потока и атмосферы, подачу в этот зазор теплопринимающего агента, предпочтительно воды, на нескольких участках по высоте эксплуатационной колонны, подлежащих охлаждению, и отвод испарен ного теплопринимающего агента на поверхность, теплопринимающий агент подают непосредственно на поверхность охлаждаемого участка эксплуатационной колонны, при этом его подводят к верхней границе охлаждаемого участка, где формируют пленку и теплопринимающего агента, покрывающую охлажденный участок эксплуатационной колонны.

Поставленная цель достигается также тем, что в устройстве для отбора тепла газового потока, отводимого по скважине, содержащем элементы для распределения теплопринимающего агента, установленные в изолированном от газового потока и атмосферы межтрубном пространстве между эксплуатационной колонной и обсадной трубой на нескольких участках по высоте эксплуатационной колонны, и канал для отвода испаренного теплопринимающего агента, элементы для распределения теплопринимающего агента выполнены в виде оболочек, имеющих форму усеченного конуса, причем оболочки установлены узкой стороной вниз, концентрично относительно эксплуатационной колонны с зазорами относительно ее поверхности и поверхности обсадной трубы, при этом элементы для распределения теплопринимающего агента установлены у верхних границ участков охлаждения эксплуатационной колонны и соединены с каналом теплопринимающего агента посредством обособленных каналов.

На фиг. 1 схематически показана газоотводящая скважина, продольный разрез; на фиг. 2 — то же, поперечный разрез.

На фиг. 1 и 2 приняты следующие обозначения: эксплуатационная колонна 1, обсадная труба 2, межтрубный зазор 3, патрубок 4 для отвода пара, трубопроводы

5 подвода воды к элементам 6 для распределения воды (ЭРВ), щель 7 для стока воды и щель 8 для прохода пара, образованные соответственно между поверхностью эксплуатационной колонны 1 и поверхностью

1719625

После этого осуществляют известным способом процесс газифицирования запасов угля. Образующийся в процессе газификации газ отводят по эксплуатационной колонне 1. При разогреве последней до рабочей температуры (обеспечивающей испарение воды с поверхности колонны) осуществляют подачу воды в ЭРВ 6. Вода выходит из ЭРВ 6 через щель 7 и далее движется под действием силы тяжести тонкой пленкой по поверхности охлаждаемого участка от его верхней границы к нижней, охлаждая эксплуатационную колонну, и постепенно превращается в пар, который заполняет межтрубный зазор 3 и поднимается через кольцевую щель 8. Пар отбирают вверху через пэтрубок 4, оборудованный регулятором давления, и передают потребителю для использования.

Пример. Скважину для отвода газа— продукта газификации, формируют следующим образом, С поверхности земли бурят скважину диаметром 600 мм до кровли угольного пласта, которую затем заглубляют в пласт диаметром 300 — 350 мм. Скважину обсаживают трубой диаметром 500 мм с цементированием затрубного пространства (на нижнем торце обсадной трубы закреплен фланец, проходное отверстие которого равно 200-250 мм). В скважину опускают эксплуатационную колонну труб диаметром

250-300 мм до упора ее нижнего торца во фланец, и после центровки эксплуатационной колонны соосно с обсадной трубой фиксируют нижний торец эксплуатационной колонны на поверхности фланца, например сваркой или твердеющим составом.

Элемент для распределения воды выполнен из листовой стали в виде кольцеообразной оболочки конической формы, при этом диаметр верхнего (широкого) конца оболочки меньше внутреннего диаметра обсадной трубы на 100 — 150 мм, а диаметр нижнего (узкого) конца больше внешнего диаметра эксплуатационной колонны на величину зазора (щели), достаточного для формирования устойчивой пленки воды нэ поверхности эксплуатационной колонны, Трубы для подвода воды выходят(своим выпускным отверстием) в промежуток между внешней поверхностью эксплуатационной колонны и внутренней поверхностью элемента для распределения воды.

Расстояние между отдельными элементами для распределения воды (или их число, потребное для использования) определяются рабочей температурой эксплуатационной колонны и ее длиной (длиной скважины) и потребными температурными параметрами газа на его выходе из скважины.

Способ осуществляют при помощи указанного устройства следующим образом.

С поверхности земли бурят скважину до угольного пласта. Скважину обсаживэют обсадной трубой 2 и цементируют затрубное 40 пространство. После установки обсадной трубы 2 в нее вводят эксплуатационную колонну 1. Затем в зазор 3 вводят трубопроводы 5 подвода воды, на концах которых установлены ЭРВ 6 так, чтобы ЭРВ 6 были 45 размещены у верхних границ соответствующих охлаждаемых участков 9. Для повышения надежности работы эксплуатационная колонна 1 может быть заранее (на поверхности) размещена внутри обсадной трубы 2, а межтрубный зазор 3 здесь же перекрыт у нижнего конца колонны 1. После этого обсадная труба 2 может быть введена в скважину с цемента цией затруб ного пространства. На верхнем конце обсадной 55 трубы размещают оголовок (через который пропущена эксплуатационная колонна 1), оснащенный пэтрубком 4 для отвода пара и вводом трубопроводов 5, обеспечивающих подвод воды к ЭРВ 6. обсадной трубы 2 и соответствующими кромками Э Р В 6.

Элементы 6 для распределения воды (ЭРВ) выполнены в виде конусообразных колец 10 и надеты на эксплуатационную ко- 5 лонну 1 так, чтобы узкая сторона конуса была направлена вниз, при этом ЭРВ 6 размещены у верхних границ охлаждаемых участков 9. При этом узкая сторона кольца 10 образует с поверхностью 9 эксплуатацион- 10 ной колонны 1 зазор 7 для стока воды, а широкая сторона кольца образует зазор 8 с поверхностью обсадной трубы 2, обеспечивающий выход пара из нижней части скважины в верхнюю. Трубопроводы 5, 15 обеспечивающие подвод воды к ЭРВ 6, обеспечивают индивидуальную связь каждого ЭРВ 6 с источником воды, находящимся на поверхности, При необходимости (когда требуется максимально возможная 20 степень охлаждения эксплуатационной колонны), трубопроводы могут быть скомпонованы в единый блок так, чтобы каналы для подвода воды к нижним охлаждаемым участкам были окружены каналами для под- 25 вода воды к вышележащим участкам, что способствует сохранению исходной температуры теплопринимающего агента до "ввода его в работу".

Выводной патрубок 4 одним концом от- 30 крыт в межтрубный зазор 3, а другим своим концом через регулятор давления связан с потребителями пара.

1719625

Полученнье при газификации газы входят в эксплуатационную колонну при 10001100 С, Давление в трубопроводах подачи воды (ее расход) поддерживают таким, чтобы температура выдаваемого газа на оголовке скважины, например 260 С, оставалась выше точки росы получаемого газа (что имеет значение, когда скважина работает в окислительной среде, так как исключает преждевременное конденсирование серной кислоты из газового потока).

По сравнению с известным предлагаемое изобретение обеспечивает более полный отбор тепла газового потока при меньшем расходе теплопринимающего агента. Кроме того, повышается эффективность парообразования, поскольку обеспечивается более интенсивный подвод тепла на единицу объема теплопринимающего агента, улучшаются возможности управления процессом отбора тепла (повышается его быстродействие), снижается материалоемкость скважинного оборудования.

Экономический эффект от использования предлагаемого решения получают за счет снижения эксплуатационных расходов (вследствие повышения экономичности процесса) и снижения капитальных затрат на технологическое оборудование.

Формула изобретения

1. Способ отбора тепла газового потока из скважины подземной газификации, включающий отвод газового потока по эксплуатационной колонне, размещенной внутри обсадной трубы с зазором, изолированным от газового потока и атмосферы, подачу в этот зазор теплопринимающего агента — воды, на нескольких участках по высоте эксплуатационной колонны, подлежащих охлаждению, и отвод испаренного теплопринимающего агента на поверх5 ность, отличающийся тем;что,сцелью повышения полноты отбора тепла отводимого газа путем съема тепла по всей длине скважины, теплопринимающий агент подают на поверхность охлаждаемого.участка

10 эксплуатационной колонны, при этом его подводят к верхней границе охлаждаемого участка, где формируют пленку из теплопринимающего агента, покрывающую охлаждаемый участок эксплуатационной колонны.

15 2. Устройство для отбора тепла газового потока из скважины, подземной газификации, содержащее канал для подвода, элементы для распределения теплопринимающего агента, установленные в межтруб20 ном пространстве между эксплуатационной колонной и обсадной трубой на нескольких участках охлаждения по высоте эксплуатационной колонны, и канал.для отвода испаренного теплопринимающего агента, о т25 лича ющееся тем,что,сцельюповышения эффективности отбора тепла, элементы для распределения теплопринимающего агента выполнены в виде оболочек, имеющих форму усеченного конуса, причем обоgp лочки установлены узкой стороной вниз концентрично относительно эксплуатационной колонны по всей ее длине с зазорами относительно ее поверхности и поверхности обсадной трубы, при этом элементы для распределения теплопринимающего агента установлены у верхних границ участков охлаждения эксплуатационной колонны и соединены с каналом теплопринимающего агента посредством обособленных каналов, 40

1719625

Составитель Н, Руденко

Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Редактор M.Ïåòðî8à

Заказ 751 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьпиям npv, ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород. ул.Гагарин->, 101