180000. lajstromszámú szabadalom • Eljárás éghető kőzetek telepeinek földalatti elgázosítására
17 180000 18 folyadékfázist, folyamatosan növelve ezzel a generátor határvonalát. A generátor aktív zónái tehát a kompressziós ütem alatt megnövekvő generátorhatárokkal az aktív zóna térfogatát javítják. Az expanziós ütem alatt a gázokat kiengedjük a kúton keresztül. Az első frakció ebben az esetben is az átalakulatlan elgázosító anyagot tartalmazza. A második frakcióban a teljesen oxidálódott fázis, a harmadik itt is a CO és Hs tartalmú gázokból, míg a negyedik frakció olajban és a bitumen bomlási termékekben feldúsulva alakul. Az expanziós ütem alatt ebben az esetben hosszabb idő kell míg az áramlás az aktív zóna határán is megfordul kifelé. A generátor aktív térfogata még ezután is tovább növekszik, de ez a térfogatnövekedés már nem előnyös, mert nem növeli az aktív zónába beáramló elgázosító anyagmennyiséget. Amikor a generátor határvonalán a gáz — folyadékhatár a kút felé elmozdul, és az expanziós ütem alatt abban az irányban mozog, ezért lassabban csökken a nyomás mint a fix határvonalú függetlenkutas földalatti generátorok esetében. Egy elgázosítási cikluson belül a generátor határvonala egy maximumtól egy minimumig terjed. Ez ciklus azonban fázisban késik a kút szájánál kialakult ciklushoz képest. A generátor maximális és minimális határvonala az egymás után következő ciklusok alatt növekszik. A generátor minimális nyomását és a ciklusidő nagyságát úgy kell szabályozni, hogy a generátor minimális átmérője a ciklus alatt ne érje el a 23 lepárlási zónát, ha a mozgó közeg víz. Az olajmező több kútja esetén a generátorokat célszerű egyforma ciklusidővel üzemeltetni, de a kutak közötti folyadékok mozgásának kihasználása érdekében a passzív/aktív zóna térfogatarány csökkentésére előnyös a kutak ciklusainak fázisát egymáshoz képest eltolni. Az eljárás használható nemcsak szintes és lapos dőlésű, hanem meredek dőlésű széntelepek elgázosítására is. A ciklusok lefolyása ebben az esetben semmi eltérést nem mutat, a generátormező elgázosításának lefolyása más és a generátor nem tengelyszimmetrikushoz hanem egy síkszimmetrikus geometriai alakhoz közelít. Az elgázosítás lefolyását elsősorban az befolyásolja, hogy a kút a széntelepre nem merőleges, így a telepet harántoló kútszakasz hossza nagyobb, Egy kúttal sokkal nagyobb szénmenynyiség elgázosítható. A kút begyújtását ebben az esetben a kút telepet harántoló legmélyebb pontján végezzük. Ebben az esetben a kezdeti időben az elgázosítás a telep mélyebb részein folyik, majd a kút környezetében felfelé húzódik. A fedő fellazulása meredek dőlésű telep esetén elősegíti a kúthoz tartozó generátormező felfelé történő növekedését. Ennek eredményeként meredekdőlésű telepek esetében az egy kúttal elgázosítható szén mennyisége többszörösére növelhető. Nagy — 1000 m feletti — mélységben levő széntelepek elgázosításánál minden olyan hátrány és előny jelentkezik a találmány szerinti eljárásnál, mint ami a többi földalatti elgázosításnál jelentkezik. A hosszú kutak itt is növelik a költségeket, a környezetszennyezés veszélye itt is kisebb. Különleges előnyt jelent az, hogy a nyomás emelésének lehetősége a generátormező méretét lényegesen megnöveli. Ilyen nagy mélységekben a maximális nyomást 100 bar nyomás felé emelve még nem jelent műszaki akadályt. Ez 50 m-es sugarú generátormező megvalósítását könnyen lehetővé teszi. A találmány szerinti eljáráshoz a célnak és a telepnek megfelelő elgázosító anyagot alkalmazhatjuk. Ez az elgázosító anyag általában gáz, de esetenként lehet cseppfolyós vagy szilárd halmazállapotú anyag is. Az elgázosító anyag általános jellemzője az, hogy olyan komponenst tartalmaz, amely a szénnel gáz halmazállapotú terméket ad az élgázosítás hőmérsékletén. A másik lehetőség, hogy az anyag hőhordozó inert anyag, amely a kigázosítás a lepárlás és a száradáshoz szükséges hőt biztosítja. A leglényegesebb elgázosító anyagokat az alábbi példák alapján ismertetjük. Az elgázosítás illetve a találmány szerinti eljárás kivitelezéséhez szükséges lepárlási és száradási zóna szabad térfogatának folyamatos biztosításához, ha a földalatti generátor a szükséges hőmennyiséget nem tudja biztosítani a reakció zóna hőjével, akkor a külszínről kell azt pótolni. Ilyen esetben elgázosító anyagként vagy annak komponenseként inert gázt alkalmazunk, amelynek nincs más szerepe, csak az, hogy a külszínen felmelegítve, hőt juttasson le a lepárlási és a száradási zónába. A gyakorlatban a legjobban hozzáférhető elgázosító anyag a levegő, amelynek egy részére szükség van hő beszállítására, akkor inert gázként viselkedik. A levegő oxigéntartalma viszont a fix karbonnal széndioxidot majd szénmonoxidot ad. Egyúttal a reakció zónában hő képződik a képződő széndioxid és szénmonoxid arányában. Az eljárás sikere azon múlik, hogy ebből a képződő hőmennyiségből és a külszínről bejuttatott hőből mennyi jut el a lepárlási és a száradási zónába. Az oxigénnel dúsított levegő vagy a tiszta oxigén a levegőhöz képest ciklusonként több fix! karbon elgázosítását biztosítja, a reakció zónában több hő képződik és magasabb lesz a hőmérséklete. Vízgőzt is alkalmazhatunk elgázosító anyagként, vagy az elgázosító anyag komponenseként. A vízgőz a reakció zónában a fix karbont elgázosítja, ha a zóna hőmérséklete elég magas ahhoz, hogy a vízgőzből és a szénből a szénmonoxid és hidrogén az egyensúlynak megfelelően kialakuljon. A széndioxid speciális esetekben szintén felhasználásra kerül elgázosító anyagként, vagy az elgázosító anyag komponenseként. A széndioxid egy része a 2. egyenletnek megfelelően szénmonoxiddá alakul a 22 reakció zónában. Az átalakulás magasabb hőmérsékleten és alacsonyabb nyomáson nagyobb mértékű. A széndioxid elgá-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 9
