Інкін Олександр Вікторович. Обґрунтування фізико-хімічних параметрів формування і управління вуглеводневими зонами при підземній газифікації бурих вугіль

brief description

Інкін Олександр Вікторович. Обґрунтування фізико-хімічних параметрів формування і управління вуглеводневими зонами при підземній газифікації бурих вугіль : Дис... канд. наук: 05.15.02 2009

Інкін О.В.Обґрунтування фізико-хімічних параметрів формування і управління вуглеводневими зонами при підземній газифікації бурих вугіль. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.15.02. Підземна розробка родовищ корисних копалин”. Національний гірничий університет, Дніпропетровськ, 2008.
Дисертація присвячена встановленню домінуючих фізико-хімічних факторів, що визначають динаміку формування вуглеводневих зон в породах покрівлі підземного газогенератора и обґрунтуванні технологічних заходів з видобутку рідких продуктів газифікації.
Для обґрунтування параметрів гідродинамічного видобутку рідких вуглеводнів, акумульованих в покривних породах, використано комплексний підхід, який включає аналіз фактичних даних про витоки газу на станціях ПГВ; фізичне моделювання динаміки формування вуглеводневих зон; комплекс спеціальних лабораторних аналізів; математичне моделювання масопереносу продуктів газифікації.
За результатами фізичного і математичного моделювання процесу ПГВ встановлені закономірності накопичення продуктів газифікації та визначені розміри і форма вуглеводних зон, що формуються в породах покрівлі підземного газогенератора.
Обґрунтований порядок розкриття та вигазовування ділянки вугільного пласта, який передбачає також відбір рідких продуктів газифікації з вигазованого простору і дозволяє підвищити рентабельність і ефективність ПГВ.

Дисертація є завершеною науково-дослідною роботою, у якій вирішена актуальна науково-прикладна задача встановлення закономірностей прояву домінуючих фізико-хімічних факторів, які визначають динаміку формування вуглеводневих зон над газогенератором при вигазовуванні пластів бурого вугілля, що дозволило обґрунтувати технологічні заходи щодо видобутку й використання залишкових продуктів газифікації.
Основні науково-практичні результати дисертаційної роботи полягають у наступному.
1. Встановлено, що насичення рідкими продуктами газифікації й формування вуглеводневих зон у покрівлі газогенератора відбувається внаслідок випадання конденсату з газової фази при різкій зміні термобаричних умов, що формує зони потужністю до 0,5 м з твердими вуглецевими включеннями, до 2,5 м з вуглеводневим конденсатом та покривну зону з фільтрацією газу.
2. Продукти газифікації, як складові процесу ПГВ, досліджені в динаміці з двох позицій перетворення й накопичення в породах покрівлі вугільних пластів і їх подальшого витиснення з пор порід потоком підземних вод у вигазований простір з наступним транспортуванням на денну поверхню.
За допомогою методів ASTM і електронного парамагнітного резонансу з еталонними парамагнітними властивостями органічних речовин визначена насиченість покривних порід продуктами газифікації, а також визначено їх компонентний склад з диференціацією у фракціях однойменних вуглеводневих груп.
3. Показано, що зменшення проникності й збільшення водонасиченості покривних порід призводить до зниження динамічних параметрів і температури газу, що підвищує насиченість конденсатом і зміщує зону його накопичення в покрівлі до породного контуру підземного газогенератора.
4. Обґрунтовано фізико-математичну модель фільтрації газової й рідкої фаз продуктів газифікації в процесі вигазовування пластів бурого вугілля, що дозволяє обґрунтувати технологічні заходи, спрямовані на ліквідацію вуглеводневих зон, з додатковим видобутком корисних продуктів.
5. Доведено, що після припинення подачі дуття в газогенератор підземні води з верхніх водоносних горизонтів проникають у шар породної покрівлі, насичений рідкими продуктами газифікації, і витісняють їх у вигазований простір протягом 1215 діб. На цій основі обґрунтовано технологію ПГВ з відбором вуглеводневих продуктів із вигазованого простору, яка відображає послідовність розробки вугільного пласта на всіх етапах від збійки свердловин до відкачування суміші. Ця технологія дозволить отримувати рідку й газову фази продуктів газифікації, а також ліквідувати аномальні концентрації вуглеводнів у породах покрівлі.
6. Визначено технологічні параметри ерліфта, що забезпечують відбір рідких продуктів газифікації з вигазованого простору в раціональному режимі його роботи з мінімумом витрат енергії. Обґрунтована послідовність переробки видобутих продуктів газифікації на станції ПГВ забезпечує їх стабілізацію й термохімічну перегонку з подальшим використанням для виробництва палива й низки цінних хімічних продуктів.
Оцінюваний економічний ефект за рахунок комплексного використання рідкої й газової фаз продуктів газифікації, а також мінімізації наслідків витоків газу на покривні породи становить 0,515 млн. грн/рік.