Розжиг подземного угольного пласта в способе подземной газификации угля, пгу

Розжиг подземного угольного пласта в способе подземной газификации угля, пгу

Реферат

Область изобретения

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для розжига подземного угольного пласта, для in-situ переработки угля в газообразный продукт.

Предпосылки создания изобретения

Подземная газификация угля (ПГУ) представляет собой способ, при котором газообразный продукт получают из угольного пласта посредством нагревания угля in-situ с участием окислителя. Газообразный продукт обычно называют синтетическим газом или синтез-газом и применяют, например, в качестве исходного сырья для производства электричества или химического производства.

Переработка угля в газообразный продукт происходит в скважине, обычно содержащей канал скважины такого типа, который проходит через угольный пласт. Такой канал может быть образован одним или несколькими буровыми скважинами, пробуренными в угольном пласте, сообщающимися по текучей среде друг с другом. Канал также сообщается по текучей среде с нагнетательной скважиной, эксплуатационной скважиной, так же как и с одной или более розжиговыми или вспомогательными скважинами, проходящими от поверхности земли в канал скважины. Как правило, окислитель вводят в канал скважины через нагнетательную скважину для способствования горению. Как правило, источник розжига для инициирования горения угольного пласта вводят в канал скважины через розжиговую скважину. Горение также может быть инициировано с применением зажигательного приспособления, в результате чего зажигательное приспособление, способное разжечь уголь, вводят в канал скважины через розжиговую или нагнетательную скважину.

Подземный газогенератор угольного пласта, как правило, называют газогенератором угля. Газификация происходит рядом с зоной горения скважины/газогенератором, и уголь частично окисляется с получением газообразного продукта с низкой или средней теплотой сгорания. Горячий газообразный продукт течет из зоны газификации и выходит из земли из устья скважины эксплуатационной скважины. После сжигания или газификации угля полость газификации внутри угольного пласта разрабатывают и канал увеличивается в размерах.

Одной из основных задач ПТУ является подземное воспламенение угля, в частности, безопасным и экономически эффективным способом. Различные способы были предложены и применены. Один такой способ включает сброс горячего угля или опускание электрического устройства теплостойкости в вертикально выдающуюся розжиговую скважину, непосредственно в предполагаемую зону горения, а затем закачивание кислорода в зону горения через нагнетательную скважину, так, что горение является автогенным. Другой способ предполагает сброс летучих химических веществ, таких как триэтилборан или силан, которые спонтанно воспламеняются при контакте с воздухом, для инициирования розжига, за которым следует подача топлива для розжига и окислителя в предполагаемую зону горения, так, что горение является автогенным.

Одной из проблем, связанных с ПГУ, является то, что фронт горения, создаваемый в зоне горения, не всегда движется вдоль угольного пласта, как предполагается в теории, и практически угольный пласт, возможно, должен быть повторно разожжен в различных участках газификации вдоль угольного пласта для максимизации выработки и жизненного цикла газогенератора угля.

Одной из проблем, связанных с ПГУ, при применении канала скважины, проходящего по существу горизонтально через угольный пласт, является то, что более одной вертикально выдающейся розжиговой скважины (буровой скважины), могут быть необходимы для розжига/повторного розжига угольного пласта/газогенератора в нескольких местах, так как установка нагнетательных скважин является дорогостоящим и трудоемким процессом. Однако применение триэтилборана или силана может быть опасным для обслуживающего персонала, в связи с особенностью высокой летучести материала при контакте с воздухом, при этом любая ошибка при работе с такими материалами может привести к их контакту с воздухом, что может вызвать возгорания или привести к взрывам.

Краткое изложение сущности изобретения

Целью настоящего изобретения является создание способа или устройства для розжига (или повторного розжига) угля из подземного угольного пласта безопасным и/или экономически эффективным способом, либо обеспечение общественности полезным или коммерческим выбором.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, предложено устройство зажигания для розжига подземных угольных пластов изнутри канала скважины, проходящего через пласт, при этом указанное устройство содержит:

систему розжига, содержащую средства розжига и приспособление для розжига, для розжига подземных угольных пластов изнутри канала скважины; и

систему позиционирования, содержащую гибкую насосно-компрессорную трубу, соединенную с приспособлением для розжига, и проходящую внутри канала скважины для размещения приспособления для розжига в желаемом месте внутри канала скважины.

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения, предложена система розжига, содержащая средства розжига и приспособление для розжига, для розжига подземного угольного пласта.

В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения, предложены средства розжига для розжига подземного угольного пласта.

В соответствии с четвертым аспектом настоящего изобретения, предложено приспособление для розжига для розжига подземного угольного пласта.

В соответствии с пятым аспектом настоящего изобретения, предложена система позиционирования, содержащая гибкую насосно-компрессорную трубу, проходящую внутри канала скважины для размещения приспособления для розжига в желаемом месте внутри канала скважины.

В соответствии с шестым аспектом настоящего изобретения, предложен способ розжига подземного угольного пласта изнутри канала скважины, проходящего через пласт, при этом указанный способ включает следующие этапы:

(1) перемещение приспособления для розжига устройства для зажигания в канал скважины; и

(2) розжиг подземного угольного пласта в одном или нескольких местах внутри канала скважины с помощью приспособления для розжига,

при этом устройство для зажигания содержит:

систему розжига, содержащую средства розжига и приспособление для розжига; и

систему позиционирования, содержащую гибкую насосно-компрессорную трубу, соединенную с приспособлением для розжига, и проходящую внутри канала скважины для размещения приспособления для розжига в желаемом месте внутри канала скважины.

Числа от первого до шестого аспектов настоящего изобретения описаны ниже, в том числе подробные описания вариантов осуществления разделов изобретения.

Изобретение в частности подходит для каналов скважин, которые проходят горизонтально или по существу горизонтально, не смотря на то, что угольный пласт/газогенератор или наоборот проходят невертикально или нелинейно. Таким образом, изобретение в частности подходит для розжига зон угольных пластов, не являющихся расположенными непосредственно под, или непосредственно рядом с нижней частью нагнетательной, розжиговой или другой вспомогательной скважиной.

Средства розжига могут разжигать угольный пласт любым подходящим способом. Средства розжига могут непосредственно разжигать угольный пласт, или разжигать горючую текучую среду (например, жидкость или газ) присущую каналу скважины или подаваемую в канал скважины (например, подаваемую либо в виде жидкости, либо газа, или в твердом состоянии).

В одном варианте осуществления средства розжига содержат генератор электрической искры (например, свеча зажигания) и источник питания для генерации искры. Источник питания может быть расположен надземно или генератор искры может быть приведен в действие пластовой турбиной и трансформатором, подключенными с помощью электрического соединения к генератору искры. Средства розжига могут дополнительно содержать источник топлива для розжига и/или источник окислителя для дальнейшего инициирования и/или горения заправленного топлива.

В другом варианте осуществления средства розжига содержат электрический терморезистор (например, свеча накаливания) и источник питания для подачи электропитания на резистор. Резистор может, например, генерировать около 180 кВт тепла. Источник питания может быть расположен надземно или генератор искры может быть приведен в действие пластовой турбиной и трансформатором, подключенными с помощью электрического соединения к резистору. Средства розжига могут дополнительно содержать источник окислителя для дальнейшего инициирования и/или горения заправленного топлива.

В другом варианте осуществления средства розжига содержат по меньшей мере один тип химического реагента для розжига (источник химического реагента для розжига). Химический реагент для розжига может быть самовоспламеняющимся веществом - например, жидкостью, такой как триэтилборан, газом, таким как силан, твердым веществом, таким как фосфор, или щелочным металлом, или самовоспламеняющимся химическим реагентом и смесью углеводородов, таких как триэтилборан, испаренный в метан, или самовоспламеняющимся химическим реагентом и инертным газом, таким как триэтилборан и азот. Течение углеводорода или инертного газа помогает транспортировать/испарять самовоспламеняющийся химический реагент или пробковый/поршневой поток самовоспламеняющегося химического реагента в приспособление для розжига. Средства розжига могут также дополнительно содержать источник топлива для розжига и/или источник окислителя для дальнейшего инициирования и/или горения заправленного топлива.

В еще одном варианте осуществления средства розжига содержат чистый кислород или по существу чистый кислород, непосредственно разжигающий угольный пласт. Средства розжига могут дополнительно содержать источник окислителя для горения заправленного топлива.

Приспособление для розжига может быть любого подходящего размера, формы и конструкции и может быть выполнено из любого подходящего типа материала или материалов. В своей простейшей форме, приспособление для розжига может быть выполнено в виде концевого сопла для гибкой насосно-компрессорной трубы. В более сложной форме, приспособление для розжига может содержать средства розжига и/или другие компоненты устройства для зажигания.

Приспособление для розжига может содержать корпус приспособления. Корпус может быть единой конструкцией или может содержать две или более соединяемые части корпуса. Корпус может быть выполнен из любого подходящего материала или материалов, включая нержавеющую сталь и углеродистую сталь. Если приспособление для розжига/корпус имеет защитную часть (например, приспособление для выдавливания керна или предохранительный колпак газового баллона), то эта часть может быть выполнена из металлических или неметаллических материалов, таких как пластмассы или резины, которые можно деформировать или расплавить.

Приспособление для розжига или корпус приспособления может иметь любой подходящий наружный диаметр и длину. Например, приспособление для розжига или корпус приспособления может иметь внешний диаметр, например, примерно 2 дюйма, 3 дюйма или 4 дюйма. Предпочтительно, чтобы приспособление для розжига или корпус приспособления имели диаметр примерно 2 дюйма.

Части корпуса могут быть привинчены друг к другу. Корпус может вмещать или не вмещать средства розжига. Корпус приспособления может иметь входной конец и выходной конец, и они могут быть расположены на противоположных концах корпуса. Выходной конец корпуса может быть конической или другой формы, таким образом, чтобы уменьшить сопротивление при движении приспособления для розжига в предполагаемое место в пределах угольного пласта. Входной конец корпуса может быть приспособлен для соединения с гибкой насосно-компрессорной трубой.

Приспособление для розжига может быть соединено с гибкой насосно-компрессорной трубой любым подходящим способом. Корпус приспособления может быть соединен с гибкой насосно-компрессорной трубой герметичным или негерметичным образом. Корпус приспособления для розжига может быть соединен с возможностью отсоединения или перманентно соединен с гибкой насосно-компрессорной трубой. Предпочтительно, корпус соединен с концом гибкой насосно-компрессорной трубы с помощью винтовой резьбы или сварки.

Гибкая насосно-компрессорная труба может быть любого подходящего размера, формы и конструкции и может быть выполнена из любого подходящего материала или материалов. Более конкретно, гибкая насосно-компрессорная труба может иметь любую подходящую длину и диаметр. Предпочтительно, гибкая насосно-компрессорная труба выполнена из металла, такого как нержавеющая сталь, углеродистая сталь или медь. Гибкая насосно-компрессорная труба может быть единой конструкцией или содержать две или более подключаемые части трубы. Предпочтительным наружным диаметром для гибкой насосно-компрессорной трубы является диаметр в два дюйма.

Гибкая насосно-компрессорная труба может содержать одну трубу (трубопровод), соединенную с корпусом приспособления. Гибкая насосно-компрессорная труба может альтернативно содержать по меньшей мере одну внутреннюю трубу (внутренний трубопровод), проходящую внутри наружной трубы (внешний трубопровод), в которой одна или обе из внутренних и внешних труб соединены с корпусом приспособления. То есть гибкая насосно-компрессорная труба может содержать по меньшей мере одну внутреннюю трубу и наружную трубу, которые проходят концентрически относительно друг друга. Более одной внутренней трубы могут проходить в пределах одной наружной трубы. Предпочтительный диаметр внешней трубы составляет два дюйма, тогда как предпочтительный диаметр внутренней трубы составляет ³/₄ дюйма.

Система позиционирования может дополнительно содержать барабан гибкого трубопровода, из которого разматывается гибкая насосно-компрессорная труба. Барабан гибкого трубопровода может быть любого подходящего размера, формы и конструкции и может быть выполнен из любого подходящего материала или материалов. Предпочтительно, барабан гибкого трубопровода может разматывать гибкую насосно-компрессорную трубу, имеющую длину по меньшей мере 300 м, 400 м, 500 м, 600 м, 700 м, 800 м, 900 м, 1000 м, 1100 м и 1200 м.

Источник топлива для розжига может подавать топливо для розжига к или в непосредственной близости от приспособления для розжига, либо внутри гибкой насосно-компрессорной трубы или снаружи насосно-компрессорной трубы, но в канале скважины. Топливо для розжига может находиться в твердом состоянии или в виде текучей среды, такой как газ или жидкость. Топливо для розжига может быть горючей жидкостью на углеводородной основе, такой как метан, пропан, бутан или их смеси. Топливо для розжига может быть самовоспламеняющимся газом или жидкостью. Источником топлива для розжига может быть бак/цилиндр сжатого горючего газа или сжиженного газа. Источник топлива для розжига может быть прямо или опосредованно соединен с гибкой насосно-компрессорной трубой герметичным образом.

Устройство для зажигания может содержать источник окислителя, который может подавать окислитель к или в непосредственной близости от приспособления для розжига, либо внутри гибкой насосно-компрессорной трубы, или снаружи гибкой насосно-компрессорной трубы, но в канале скважины. Окислитель может находиться в твердом или жидком состоянии, но предпочтительно, в виде текучей среды, такой как воздух (примерно 20% кислорода), воздух или другой газ/смесь газов, обогащенная кислородом (более чем приблизительно 20% кислорода, или приблизительно от 30% до 80% кислорода), или по существу чистого кислорода. Источник окислителя может содержать, например, воздушный компрессор, резервуар/цилиндр сжатого воздуха или кислорода, воздухоразделительную установку, или бак/цилиндр жидкого кислорода. Источник окислителя может быть соединен непосредственно или опосредованно с гибкой насосно-компрессорной трубой герметичным образом. Источник окислителя может быть присоединен прямо или опосредованно к устью скважины нагнетательной скважины, таким образом, что окислитель предпочтительно нагнетают в скважину, чем в гибкую насосно-компрессорную трубу.

Источник химического реагента для розжига может подавать химический реагент для розжига к или в непосредственной близости от приспособления для розжига, либо внутри гибкой насосно-компрессорной трубы, или снаружи гибкой насосно-компрессорной трубы, но в канале скважины. Как уже упоминалось, химический реагент для розжига может находиться в твердом состоянии или в виде текучей среды, такой как газ или жидкость. Источником химического реагента для розжига может быть бак/цилиндр, находящийся под давлением или не находящийся под давлением, содержащий такой химический реагент. Химический реагент для розжига может быть самовоспламеняющимся газом или жидкостью. Источник химического реагента для розжига может быть соединен непосредственно или опосредованно с гибкой насосно-компрессорной трубой герметичным образом.

Как уже упоминалось, гибкая насосно-компрессорная труба может содержать одну трубу. Труба может быть применена для передачи одного или нескольких электрических кабелей/линий (для электропитания или данных) от поверхности земли к корпусу приспособления для розжига. Труба может быть применена для подачи топлива для розжига и/или химического реагента для розжига в приспособление для розжига.

Как уже упоминалось, гибкая насосно-компрессорная труба может содержать две или более труб (трубопроводов) или более двух труб, и в этом случае трубы могут проходить концентрически (одна внутри другой). Внутренняя труба может подавать топливо для розжига и/или химический реагент для розжига в корпус приспособления для розжига. Внешняя труба может подавать окислитель в корпус приспособления для розжига. Наружная труба также может передавать электрические кабели (питания или данных) устройства для зажигания.

Для устройства для зажигания, содержащего одну трубу («одинарная гибкая насосно-компрессорная труба»), окислитель, нагнетаемый в скважину, может протекать с внешней стороны трубы. Также устройство для зажигания содержит одну трубу, при этом топливо для розжига и/или химический реагент для розжига, нагнетаемый в скважину, может протекать внутри трубы. Для устройства для зажигания, содержащего концентрические трубы («концентрическая обмотка насосно-компрессорной трубы»), окислитель, нагнетаемый в скважину, может протекать внутри наружной трубы (предпочтительно так же, как и в самой скважине, снаружи внешней трубы) и топливо для розжига может течь во внутренней трубе.

При применении одной трубы или концентрических трубок, (внешняя) труба может быть выполнена из нержавеющей стали или углеродистой стали. Если воздух применяют в качестве окислителя, внешняя труба может быть выполнена из углеродистой стали и внутренняя труба может быть выполнена из меди. Если воздух или кислород применяют в качестве окислителя, внешняя труба может быть выполнена из нержавеющей стали и внутренняя труба может быть выполнена из меди или нержавеющей стали.

Гибкая насосно-компрессорная труба может дополнительно служить для размещения других компонентов приспособления для розжига, в том числе компонентов приспособления для розжига, датчиков и, как уже упоминалось, кабелей питания или данных.

Гибкая насосно-компрессорная труба может содержать теплообменные конструкции, такие как ребра или направляющие ребра, проходящие от трубы гибкой насосно-компрессорной трубы, для охлаждения внутренней части трубы.

Гибкая насосно-компрессорная труба может содержать позиционеры, такие как ребра или направляющие ребра, которые выходят из трубы гибкой насосно-компрессорной трубы и помогают регулировать положение приспособления для розжига внутри канала скважины (или обсадного хвостовика, если он присутствует). То есть они помогают центрировать приспособление для розжига внутри канала скважины (или обсадного хвостовика, если он присутствует).

Приспособление для розжига может содержать в корпусе по меньшей мере одно впускное отверстие, находящееся в сообщении по текучей среде по меньшей мере с одной трубой из гибкой насосно-компрессорной трубы. Тем не менее, соединение не должно быть герметичным. Впускное отверстие может иметь любой подходящий размер и форму. Впускное отверстие может быть обеспечено простым отверстием в корпусе или трубе (втулке), которое проходит внутри и/или снаружи корпуса. Электрический кабель, датчик или другой компонент узла воспламенения может проходить через входное отверстие. Топливо для розжига и/или химический реагент для розжига может подаваться через входное отверстие.

Приспособление для розжига может содержать первое входное отверстие, соединенное с внутренней трубой, которая подает топливо для розжига и/или химический реагент для розжига в корпус. Приспособление для розжига может содержать второе входное отверстие, соединенное с наружной трубой, которая подает окислитель или проводит кабель (питания или датчик) или датчик к корпусу приспособления.

Приспособление для розжига может содержать по меньшей мере одно выпускное отверстие в корпусе приспособления, которое находится в сообщении по текучей среде по меньшей мере с одним входным отверстием. То есть приспособление для розжига может содержать канал, проходящий между входным отверстием и выпускным отверстием. Тем не менее, соединение не должно быть герметичным. Выпускное отверстие может иметь любой подходящий размер и форму. Выпускное отверстие может быть обеспечено простым отверстием в корпусе или трубе (втулке), которое проходит внутри и/или снаружи корпуса. Выпускное отверстие уменьшенного диаметра может, например, помочь направить пламя в сторону от корпуса приспособления.

Корпус приспособления может содержать съемный колпак или заглушку (приспособление для выдавливания керна), закрывающую выпускное отверстие корпуса, которую можно отделить от остальной части корпуса перед розжигом. Колпак или заглушка могут иметь закругленную, длинную или коническую форму. Отсоединение может быть достигнуто любым подходящим способом. Например, увеличение давления газа из-за окислителя, поток топлива для розжига или химического реагента для розжига через корпус, могут быть применены для отсоединения колпака или заглушки. Элемент колпак/заглушка может быть фрикционно посажена на остальной части корпуса приспособления. Если ствол заглушки будет в форме заглушки, то он может быть фрикционно посажен на выпускное отверстие корпуса с применением уплотнительного кольца, которое проходит вокруг ствола.

В дополнение к впускному/ым отверстию/ям и выпускному/ым отверстию/ям, приспособление для розжига может иметь один или более заборников, проходящих через корпус для нагнетания окислителя/газа из канала скважины в проход корпуса с помощью эффекта Вентури, когда топливо для розжига и/или окислитель протекают через проход к выпускному отверстию из корпуса.

Приспособление для розжига может содержать смесительную камеру, расположенную внутри корпуса приспособления, в которой топливо для розжига, окислитель и/или химический реагент для розжига смешиваются. Смешивание может быть достигнуто любым подходящим способом. Как правило, способом, включающим обеспечение завихрения и/или сопротивления току газов через камеру смешивания. С этой целью смесительная камера может содержать по меньшей мере одну смесительную структуру или устройство, такое как устройство Вентури, одну или несколько перегородок (например, спиралей) или другие создатели завихрений, расположенные внутри смесительной камеры (которые создают перепад давления для смешивания двух газовых потоков) или которые определяют стенки смесительной камеры. Смесительная структура или устройство может быть, например, одним целым с корпусом приспособления или может быть отдельным компонентом, вставляемым в корпус приспособления. В одном варианте смесительная структура или устройство выполнено в виде устройства Вентури, расположенного внутри смесительной камеры.

Приспособление для розжига может содержать диффузор, предназначенный для контроля характеристик смеси газов, выходящих из выпускного отверстия корпуса приспособления. Любой подходящий тип диффузора, например перфорированная пластина, может быть применен.

Приспособление для розжига может содержать перегородки, проходящие от наружной поверхности корпуса приспособления, для отклонения потока газа (такого как окислитель) от нижней области корпуса приспособления, таким образом, что нижняя область не охлаждается потоком газа.

Приспособление для розжига может содержать теплообменные конструкции, такие как ребра или направляющие ребра, проходящие от корпуса приспособления, для охлаждения выпускного отверстия из и/или внутри корпуса.

Смесительная камера может быть определена корпусом приспособления и пластиной диффузора, проходящими в поперечном направлении поперек корпуса приспособления вблизи выпускного отверстия корпуса.

Приспособление для розжига может содержать опору для удерживания средств розжига или других компонентов внутри корпуса приспособления или снаружи корпуса. Может быть применен любой подходящий тип опоры. Опора может быть, например, выполнена как одно целое с корпусом приспособления или может быть отдельным компонентом, вставляемым в корпус приспособления. В одном варианте осуществления опора выполнена в виде распорной втулки или распорного болта, которые плотно прилегают внутри корпуса приспособления и поддерживают средства розжига внутренней области втулки.

Приспособление для розжига может содержать невозвратный/возвратный клапан (шаровой и пружинный, заслонку подпружиненного клапана и т.п.) для предотвращения обратного потока топлива для розжига и газообразного продукта (синтез-газа) вверх по гибкой насосно-компрессорной трубе.

Гибкая насосно-компрессорная труба может содержать невозвратный/возвратный клапан (шаровой и пружинный, заслонку подпружиненного клапана и т.п.), установленный внутри трубы для предотвращения обратного потока газообразного продукта (синтез-газа) вверх по трубе.

Приспособление для розжига может содержать один или более датчиков для определения и отчета о состояниях в приспособлении для розжига, прилегающем приспособлении для розжига, канала скважины и/или прилегающего угольного пласта. Может быть применен любой подходящий тип датчика. Например, датчик может быть: термопарой для измерения температуры в канале скважины, угольном пласте или приспособлении для розжига и т.п.; газовым датчиком для измерения природы газа в скважине/канале скважины; датчиком давления для измерения давления в скважине/канале скважины; оптическим датчиком для наблюдения за скважиной, каналом скважины или угольным пластом; или датчиком положения для сообщения о расположении приспособления для розжига в скважине/канале скважины. Датчик может быть соединен с внешним корпусом приспособления для розжига или размещен внутри трубы корпуса приспособления для розжига или гибкой насосно-компрессорной трубы, или обеих. Электрический кабель датчика может проходить внутри гибкой насосно-компрессорной трубы и внутри или снаружи корпуса приспособления.

Устройство для зажигания может содержать контроллер, действующий с возможностью инициирования розжига, включая обеспечение электрической энергии или топлива для розжига, окислителя или испускание горючего химического реагента для розжига. Контроллер может содержать шкаф управления. Контроллер может содержать систему трубопроводов, соединенную по текучей среде с гибкой насосно-компрессорной трубой и химическим реагентом для розжига, топливом для розжига и источником окислителя.

Контроллер может управляться удаленно приспособлением для розжига для (1) контроля соотношения в смеси топлива для розжига/химического реагента для розжига и окислителя, (2) мониторинга сгорания смеси и (3) контроля подачи электрической энергии к розжигу. Контроллер может содержать устройство измерения величины напряжения и силы тока и устройство управления, подключенное к электрическому зажигательному приспособлению посредством электрического кабеля, проходящего через гибкую насосно-компрессорную трубу.

Контроллер может состоять из регулировочного, невозвратного и запорного клапанов, устройств для измерения расхода и устройств для сброса давления. Такие устройства позволяют измерять и контролировать расход при нагнетании окислителя и топлива для розжига соответственно. Также он позволяет продувку топлива для розжига с применением инертных газов, таких как азот. Смесь окислителя/топлива для розжига может регулироваться с помощью устройства для измерения расхода, такие устройства могут быть либо приведены в действие пневматическим приводом, заглушены вручную, поворотом на 90 градусов, либо приведены в действие электроприводом.

Контроллер может содержать устройства защиты от избыточного давления, фильтрации, устройства для измерения расхода в дополнение к изолирующему клапану. Устройство логического управления может позволить окислителю/топливу для розжига течь согласно требуемым параметрам. В случае сбоя в подаче электропитания или потери окислителя устройство логического управления может остановить поток топлива для розжига.

Источник окислителя (например, компрессор для воздуха или жидкости или бак-накопитель газообразного кислорода или генератор и т.д.), топлива для розжига (например, сжатый газ или водяные цилиндры и т.д.) и химического реагента для розжига (например, сжатый газ или водяные цилиндры и т.д.) может быть подключен к системе трубопроводов коллектора и дополнительно к гибкой насосно-компрессорной трубе и к устью скважины нагнетательной скважины. Источник питания (генератор) может быть соединен с помощью электрического соединения с контроллером и дополнительно с электрическим кабелем и кабелем датчика, проходящим через гибкую насосно-компрессорную трубу. Контроллер может быть смонтирован на салазках для удобства транспортировки.

Контроллер может поставлять электрическую энергию в приспособление для розжига для: разжигания топлива для розжига/химического реагента для розжига/окислительной смеси; мониторинга за состоянием воспламеняющей смеси и постепенного увеличения потока окислителя, так же как и газообразного топлива для розжига вверх или вниз, при повторном розжиге смеси, если розжиг гаснет до того, как воспламенение достигнуто в угольном пласте; и, как только розжиг становится незатухающим, происходит постепенное увеличение потока топлива для розжига, а затем и окислителя, или наоборот, в зависимости от соотношения, достигнутого для устойчивого розжига, до тех пор, пока воспламенение не будет достигнуто в угольном пласте.

Контроллер управляет соотношением топлива/окислителя между нижним пределом воспламеняемости (LFL) топлива и верхним пределом воспламеняемости (UFL) топлива. Это гарантирует, не только то, что газовая смесь в приспособлении для розжига может быть разожжена, но и что воспламенение будет устойчивым.

После того как горение было достигнуто, способ в соответствии с изобретением дополнительно включает этап поддержания окислителя на таком уровне, чтобы поддерживать горение.

Для того чтобы продолжать осуществление способа подземной газификации угля через угольный пласт, может быть необходимым переместить приспособления для розжига на новое место розжига, где уголь в непосредственной близости от нового места розжига может разжигаться и создавать новую зону горения для продолжения розжига вдоль угольного пласта и получения оптимального расхода угольного ресурса. На новом месте розжига энергия, произведенная во время процесса газификации, является достаточной для поддержания температуры в новой зоне горения на уровне, который способствует протеканию химических реакций.

Таким образом, чтобы поддерживать, в частности, движение зоны горения гибкая насосно-компрессорная труба и приспособление для розжига могут быть вытянуты вдоль угольного пласта и периодического повторного розжига, не только для поддержания горения в зоне горения, но и также для инициирования последующей зоны горения в угольном пласте. Следовательно, способ в соответствии с изобретением дополнительно включает этап перемещения приспособления для розжига вдоль угольного пласта. Хотя это наиболее применимо по существу к горизонтальным скважинам/каналам скважины, изобретение может быть также применено с вертикальной или наклонной скважиной или скважинами, которые имеют сочетание конструкций.

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения теперь будут описаны посредством примера со ссылкой на прилагаемые графические материалы.

Краткое описание графических материалов

На фиг.1 изображены общие особенности устройства для зажигания, сконфигурированного для розжига подземного угольного пласта в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

На фиг.2 изображены части устройств для зажигания (с применением одинарной гибкой насосно-компрессорной трубы) для розжига подземного угольного пласта в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;

На фиг.3 изображены части устройств для зажигания (с применением концентрических гибких насосно-компрессорных труб) для розжига подземного угольного пласта в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;

На фиг.4 изображены части устройств для зажигания (с применением одинарной гибкой насосно-компрессорной трубы) для розжига подземного угольного пласта в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;

На фиг.5 изображена часть устройства для зажигания (с применением одинарной гибкой насосно-компрессорной трубы) для розжига подземного угольного пласта в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

На фиг.6 изображена часть устройства для зажигания (с применением одинарной гибкой насосно-компрессорной трубы) для розжига подземного угольного пласта в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

На фиг.7 изображена часть устройства для зажигания (с применением одинарной гибкой насосно-компрессорной трубы) для розжига подземного угольного пласта в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

На фиг.8 изображена часть устройства для зажигания (с применением одинарной гибкой насосно-компрессорной трубы) для розжига подземного угольного пласта в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

На фиг.9 изображена часть устройства для зажигания (с применением одинарной гибкой насосно-компрессорной трубы) для розжига подземного угольного пласта в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

На фиг.10 изображена часть устройства для зажигания (с применением концентрических гибких насосно-компрессорных труб) для розжига подземного угольного пласта в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения; и

На фиг.11 изображена часть устройства для зажигания (с применением концентрических гибких насосно-компрессорных труб) для розжига подземного угольного пласта в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание вариантов осуществления

На графических материалах подобные номера позиций обозначают подобные особенности.

Ссылаясь сначала на фиг.1, изображено устройство 150 для зажигания, предназначенное для розжига подземного угольного пласта 151. Там показана нагнетательная скважина 152, имеющая устье 153 скважины и канал 154 скважины, проходящий от верхней точки наклонного участка скважины 152 через угольный пласт 151.

Устройство 150 для зажигания содержит систему розжига, систему позиционирования, датчик 170 и контроллер 165.

Система розжига с