Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОНАХОЖДЕНИЯ ОЧАГА ГОРЕНИЯ

Изобретение относится к проблеме контроля за местонахождением очага горения вдоль термически прорабатываемой буровой скважины.

Известен способ подземной газификации горючих полезных ископаемых, при котором дутьевую скважину оборудуют обсадной колонной и внутренним подвижным ставом труб, через внутренний став труб нагнетают кислородосодержащий компонент с концентрацией кислорода от 40 до 95%, снижают расход последнего до 50-300 м³/ч и оплавляют обсадную колонну путем противоточного перемещения очага горения до насадки подвижного става труб [1, 2].

Недостатком данного способа является невозможность строгого контроля за местонахождением очага горения вдоль термически прорабатываемой скважины, а также необходимость достаточно сложного в реализации подвижного внутреннего дутьепровода.

Известен также способ термического воздействия на углеродосодержащий пласт, заключающийся в термической проработке горизонтальных стволов вертикально-горизонтальных скважин путем противоточного перемещения очага горения вдоль горизонтального участка скважины навстречу нагнетаемому дутью [3, 4].

Недостатком известных решений является отсутствие методов контроля за местонахождением перемещающегося очага горения.

Наиболее близким техническим решением является способ увеличения метаноотдачи угольного пласта, заключающийся в противоточном перемещении очага горения навстречу нагнетаемому воздушному дутью вдоль необсаженного коллектора в угольном пласте и исключающий проскок очага горения по угольным стенкам коллектора навстречу нагнетаемому дутью, обогащенному кислородом [5].

Недостатком данного решения является необходимость строгого знания зависимости скорости перемещения очага горения от расхода воздушного дутья. Как правило, для конкретных горногеологических условий эта зависимость требует проведения специальных экспериментальных исследований. Контроль за местонахождением очага горения вдоль обсаженных дутьевых и необсаженных газоотводящих скважин остается весьма проблематичным.

Задачей данного изобретения является строгий контроль за местонахождением очага горения вдоль термически прорабатываемой скважины, что особенно важно при подземной газификации угольных пластов как для обсаженных дутьевых, так и необсаженных газоотводящих скважин.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения местонахождения очага горения вдоль буровой скважины, заключающемся в нагнетании в буровую скважину кислородосодержащего дутья, перемещении очага горения навстречу нагнетаемому кислородосодержащему дутью и фиксации воспламененной зоны угольного пласта в определенном месте, согласно изобретению, до подачи кислородосодержащего дутья в буровую скважину на всю глубину угольной части опускают двойной электрический провод, по длине опущенного двойного электрического провода устанавливают контакты из легкоплавкого металла, после начала нагнетания кислородосодержащего дутья периодически измеряют на поверхности электрическое сопротивление двойного электрического провода и по величине уменьшающегося электрического сопротивления определяют местонахождение очага горения вдоль скважины, а по замыканию контактов из легкоплавкого металла фиксируют продвижение очага горения навстречу нагнетаемому кислородосодержащему дутью.

В скважину также опускают дополнительный двойной электрический провод, длину которого выбирают равной той длине скважины, выше которой перемещение очага горения не допускают.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается конкретным инженерным решением контроля за местонахождением очага горения по величине сопротивления предварительно опущенного двойного электрического провода.

При этом местонахождение очага горения фиксируют также по замыканию электрической цепи при приближении очага горения к контакту. Все эти отличия соответствуют критерию “новизна”.

Эти отличия кроме того соответствуют изобретательскому уровню “существенные отличия”, т.к. позволяют строго и надежно фиксировать местонахождение очага горения вдоль трассы прорабатываемой буровой скважины. В известном способе [5] местонахождение очага горения определяется по условным эмпирическим зависимостям, что само по себе не может претендовать на строгость.

На чертеже представлена принципиальная схема контроля за перемещением очага горения в угольном канале.

Предлагаемый способ контроля реализуется следующим образом.

В скважину до подачи воздушного дутья опускают два провода: основной 1 и дополнительный 3. Основной провод опускается на всю глубину угольной части скважины, а дополнительный - на 5-10 м ниже кондуктора. Дополнительный провод предназначен для дублирования контроля вблизи кондуктора скважины. На поверхности оба провода выводятся через фланец головки скважины и соединяются со специальной электрической схемой.

При движении очага горения вверх по угольному каналу в том же направлении перемещается контакт, и электрическое сопротивление провода уменьшается. Подключив основной и дополнительный провода к самопишущему ампервольтметру типа Н370-А, по замыканию цепи можно зафиксировать вход очага горения в скважину, а затем и под ее кондуктор.

Электрическое сопротивление провода непрерывно измеряется с помощью моста Уитстона.

Дополнительный контроль осуществляется путем присоединения специальных контактов 2 из легкоплавкого сплава по длине основного провода. При нагреве контакта до 120-150°С металл плавится, цепь замыкается, что и фиксируется ампервольтметром.

Для проведения исследований был выбран двойной провод марки ТРВК с разрушающей нагрузкой 8 кг (вес 1 пог. м составлял 17,5 г) и сопротивлением 0,176 Ом/м, такой провод можно опускать на глубину до 500 м (при спуске к концу провода подвешивают дюралюминиевый шар весом 500 г).

При длине скважины и кондуктора соответственно 300 и 100 м, электрическое сопротивление выбранного провода при движущемся контакте должно уменьшиться с 52,7 до 17,6 Ом.

При лабораторных испытаниях схемы контроля обнаружено, что электрическая цепь замыкается уже при 300°С, а при более высокой температуре проволока покрывается окалиной, и цепь размыкается.

Таким образом, заявляемый способ позволяет строго фиксировать продвижение очага горения навстречу нагнетаемому воздушному дутью вплоть до места, выше которого это перемещение должно быть исключено.

Так, для газоотводящей скважины - это конец кондуктора. После перемещения очага горения под кондуктор выгазовывают 10-15 т угля и после этого прекращают подачу дутья; скважину переводят на газоотвод.

Для дутьевой скважины, обсаживаемой на всю длину, очаг горения периодически перемещают на 20-30 м и после выгазовывания угольного пласта по простиранию на эту величину очаг горения перемещают еще на 20-30 м выше и так далее.

Заявляемый способ может быть использован не только при подземной газификации углей, но и при создании коллекторов повышенной дренирующей способности в пластах углеводородного сырья.

Экономическая эффективность предлагаемого способа достаточно высока, т.к. основана на создании управляемой технологии, чего не было до сих пор.

Источники информации

1. SU №1716110 А1, кл. Е 21 В 43/295, 28.02.1992.

2. Международный симпозиум по подземной газификации углей. Германия, г. Саарбрюккен, 1986 г., стр. 84-85.

3. RU №2059802 C1, кл. Е 21 В 43/24, 10.05.1996.

4. RU №2054557 C1, кл. E 21 F 7/00, 20.02.1996.

5. RU №2001124655, кл. E 21 F 7/00, 06.09.2001.