Обґрунтування фізико-хімічних параметрів формування і управління вуглеводневими зонами при підземній газифікації бурих вугіль - Автореферат

Збільшення рентабельності газифікації і нейтралізація негативного впливу спалення вугілля на гірський масив вимагає оптимізації газо-гідродинамічного режиму під час і після підземної газифікації. Ефективність газифікації може бути суттєво підвищена за рахунок використання рідких вуглеводнів, акумульованих в породах покрівлі газогенераторів, шляхом їх витіснення у вигазуваний простір потоком підземних вод, що є актуальним науково-технічним завданням. Мета дисертаційної роботи полягає у встановленні домінуючих фізико-хімічних факторів, що визначають динаміку формування і можливість управління вуглеводневими зонами в породах покрівлі підземного газогенератора технологічними заходами. Для досягнення мети й вирішення задач, що поставлені в дисертаційній роботі, використаний комплексний підхід, який включає аналіз фактичних даних про гірничо-геологічні умови буровугільних родовищ України та витоки газу на станціях ПГВ; фізичне моделювання динаміки формування вуглеводневих зон в покривних породах при підземній газифікації; комплекс спеціальних лабораторних аналізів (метод електронного парамагнітного резонансу) для визначення насиченості покриваючих порід продуктами газифікації й вивчення їх компонентного складу; математичне моделювання масопереносу продуктів газифікації в породах покрівлі для обґрунтування параметрів їх гідродинамічного видобутку. У вуглевміщуючій товщі при підземній газифікації бурого вугілля міграція та фазові перетворення витоків газу формують зони накопичення продуктів газифікації в покривних породах з утворенням зони термічно змінених порід з твердими вуглецевими включеннями товщиною до 0,5м, та зони конденсації, яка насичена рідкими фракційно розподіленими вуглеводнями різних груп на відстані 0,5…2,5м від породної покрівлі підземного газогенератора, що дозволяє виділити контур гідродинамічного видобутку залишкових продуктів газифікації.У вступі обґрунтована актуальність дисертаційної роботи, сформульовані мета й задачі досліджень, обєкт і предмет роботи, відображені наукова новизна й основні результати, наукові положення, що виносяться на захист, а також дані про апробацію й публікацію досліджень. У першому розділі виконаний аналіз літературних джерел з метою виявлення чинників, які впливають на ефективність вигазовування вугільних пластів, а також проаналізовані у цьому аспекті гірничо-геологічні умови буровугільних родовищ України. Встановлено, що до найбільш активних факторів регулювання процесу газифікації відносяться витрата дуття й статичний тиск у газогенераторі. Однак збільшення даних параметрів викликає різке зростання неконтрольованих витоків утворюваного газу. Як свідчить вітчизняний і закордонний науково-практичний досвід, втрати газу з підземного газогенератора виникають внаслідок деформації порід покрівлі й призводять до накопичення продуктів газифікації в покривних породах.Під час проведення експерименту температура фіксувалась в окремих точках модельованого середовища на відстані 5, 10, 12, 15 і 20см від осередку горіння. Це пояснюється зменшенням теплопровідності порід внаслідок зміни їх фізичного стану під дією хімічного впливу газу. Встановлено, що при міграції продуктів газифікації в однорідному фільтрувальному середовищі відбувається нерівномірне заповнення порового простору з формуванням декількох зон. Для вивчення впливу колекторських особливостей і водонасиченості порід на накопичення продуктів газифікації експеримент проводився для порід з різними фільтраційними властивостями. Встановлено, що в породах з меншою проникністю відбувається більш інтенсивне накопичення конденсату за рахунок різкого зниження динамічних параметрів фільтрації газу.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. 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 0,5м з твердими вуглецевими включеннями, до 2,5м-з вуглеводневим конденсатом та покривну зону з фільтрацією газу. 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. 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.

2. Основний зміст роботи