Патент на изобретение №2386814

(54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ УГОЛЬНОГО МЕТАНА

(57) Реферат:

Изобретение относится к области угольной промышленности, в частности к способу извлечения метана, и включает проведение пластовой скважины, ее герметизацию, нагнетание в пласт жидкости (воды) в статическом режиме, гидроимпульсное воздействие на пласт и подключение скважины к дегазационному трубопроводу. Новизна изобретения заключается в том, что в нагнетаемую жидкость добавляют химически активное вещество и вещество, имеющее в молекуле подвижный водород, при этом в зависимости от содержания периферийных гидроксильных и карбоксильных групп в химической структуре угля устанавливают концентрацию вводимой добавки. В воду в качестве химического вещества добавляют магнийиодметил. Магнийиодметил добавляют с органическим соединением, содержащим гидроксильную или карбоксильную группу. Внедрение способа позволит увеличить содержание метана в отводимой из пласта смеси за счет химической реакции при взаимодействии магнийиодметила с водой и с органическими соединениями, имеющими химические группы с подвижным водородом, в том числе и в химической структуре угля. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к горному делу, в частности к угольной промышленности, и может быть использовано для увеличения содержания метана в отводимой средствами дегазации из угольного пласта смеси. Обязательным условием для использования извлеченных (каптируемых) в шахтах газовоздушных смесей, например, методом прямого сжигания является содержание метана на выходе из вакуум-насосной станции не ниже 30-35% (по объему), а на выходе из дегазируемого участка 50-55%.

Известен способ увеличения содержания метана при взаимодействии магнийиодметила с водой и с органическими соединениями, имеющими химические группы с подвижным водородом:

Из двух атомов водорода воды или органических соединений вступает в реакцию только один. Число эквивалентов выделившегося метана соответствует числу химических групп с подвижным водородом [1].

Недостатком этого способа является то, что он не приспособлен к условиям работы угольных шахт в связи с отсутствием объекта воздействия – угольного пласта, имеющего в своей химической структуре органические соединения с подвижным водородом.

Известен способ дегазации шахт, в котором повышение эффективности дегазации осуществляется за счет увеличения содержания метана в отводимой смеси [2].

Этому способу присуща громоздкость построения дегазационной системы шахты, выражающаяся в дополнительном ее снабжении подземными газосборниками, в дополнительном бурении скважин с поверхности, создании в газосборнике разряжения, превышающего по величине разряжение в действующих выработках.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату с целью увеличения содержания метана в отводимой смеси является способ извлечения метана, включающий проведение пластовой скважины, ее герметизацию, нагнетание в пласт жидкости/воды в статическом режиме, гидроимпульсное воздействие на пласт и подключение скважины к дегазационному трубопроводу [3].

Недостатком этого способа является то, что при его применении не может быть искусственно увеличена концентрация метана в отводимой (каптируемой) смеси.

Целью изобретения является увеличение содержания метана в отводимой смеси путем дополнительного образования метана в процессе обработки угольного массива.

Согласно изобретению эта задача решается тем, что в способе извлечения угольного метана, включающем проведение пластовой скважины, герметизацию ее устья, нагнетание в пласт жидкости/воды в статическом режиме, гидроимпульсное воздействие на пласт, подключение скважины к дегазационному трубопроводу в нагнетаемую жидкость добавляют химически активное вещество и вещество, имеющее в молекуле подвижный водород, при этом в зависимости от содержания периферийных групп в химической структуре угля устанавливают концентрацию вводимой добавки. В воду в качестве химически активного вещества добавляют магнийиодметил, а также добавляют магнийиодметил с органическим соединением, содержащим гидроксильную или карбоксильную группу.

Способ осуществляется следующим образом.

Проводят подземную пластовую скважину и герметизируют ее устье. Подключают скважину/скважины к дегазационному трубопроводу. Нагнетают в пласт жидкость/воду, но предварительно в нагнетаемую жидкость добавляют химически активное вещество и вещество, имеющее в молекуле подвижный водород. В воду в качестве химического вещества добавляют магнийиодметил или магнийиодметил с органическим соединением, содержащим гидроксильную или карбоксильную группу.

Сначала одним из известных способов нагнетают жидкость в статическом режиме до заполнения трещин и пор, затем производят гидроимпульсное воздействие для дополнительного их раскрытия, предварительно переключив устройство со статического режима на гидроимпульсное воздействие. В обоих случаях извлечение (отсос) метана осуществляют с помощью вакуумных насосов.

Возможно проведение не только подземных, но наземных скважин/скважины.

Концентрацию химически активного вещества (ХАВ) определяют опытным путем в зависимости от содержания метана в пласте, от содержания периферийных органических (гидроксильных и карбоксильных) групп, присутствующих в химической структуре угля, и требований, соответствующих нормативным документам по извлечению и использованию метана. При низкой метаноносности пласта требуется более повышенная концентрация ХАВ. Изменением концентрации ХАВ регулируют воздействие на периферийные группы в химической структуре угля. Периферийные группы увеличиваются с увеличением выхода летучих веществ, то есть с изменением стадии метаморфизма.

Внедрение способа позволит увеличить содержание метана в отводимой из пласта смеси за счет химических реакций, протекающих при взаимодействии магнийиодметила с водой и с органическими соединениями, включающими химические группы, в молекуле которых имеется подвижный водород, а также с периферийными органическими (гидроксильными и карбоксильными) группами, присутствующими в химической структуре угля, также включающими в себя подвижный водород.

Источники информации

1. Л.Физер, М.Физер. Органическая химия. Углубленный курс, том 1. – М.: Химия, 1966 г. – 680 с.

2. Авторское свидетельство СССР 1786274 A1, E21F 7/00 «Способ дегазации шахт», 1993. Бюл. 1.

3. Патент РФ на изобретение 2166637 С2, 7 E21F 7/00 «Способ подготовки угольных пластов к обработке». 2001 г. Бюл. 13 (прототип).

Формула изобретения

1. Способ извлечения угольного метана, включающий проведение пластовой скважины, герметизацию ее устья, нагнетание в пласт жидкости/воды в статическом режиме, гидроимпульсное воздействие на пласт и подключение скважины к дегазационному трубопроводу, отличающийся тем, что в нагнетаемую жидкость добавляют химически активное вещество и вещество, имеющее в молекуле подвижный водород, при этом в зависимости от содержания периферийных групп в химической структуре угля устанавливают концентрацию вводимой добавки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в воду в качестве химического вещества добавляют магнийиодметил.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в воду добавляют магнийиодметил с органическим соединением, содержащим гидроксильную или карбоксильную группу.