Добыча метана из угольных пластов

Добыча метана из угольных пластов (добыча МУП) — это метод добычи метана из угольного месторождения. Метан угольных пластов (МУП) является одним из факторов, ограничивающих безопасную добычу угля в подземных угольных шахтах. Это также форма высококачественной энергии, которую можно использовать во многих областях, таких как производство электроэнергии, отопление и химическая промышленность. Поэтому добыча МУП осуществляется до добычи с целью повышения безопасности разработки угольных пластов и в качестве полезного энергетического ресурса, который необходимо эксплуатировать. ^[1]

Основные принципы

Метан , адсорбированный в твердой угольной матрице (угольных мацералах), будет выделяться при разгерметизации угольного пласта. Метан можно добывать путем бурения скважин в угольный пласт. Цель состоит в том, чтобы уменьшить давление воды путем откачки воды из колодца. Снижение давления позволяет метану десорбироваться из угля и течь в виде газа вверх по скважине на поверхность. Затем метан сжимается и подается на рынок.

Цель состоит в том, чтобы избежать попадания метана в водопровод, но позволить ему течь вверх по задней части скважины (обсадной колонне) к компрессорной станции. Если во время обезвоживания уровень воды закачивается слишком низко, метан может подняться по трубе в водопровод, что приведет к загазованию скважины. Хотя метан можно извлечь в водогазовом сепараторе на поверхности, перекачивание воды и газа неэффективно и может привести к износу и поломке насоса.

Районы с добычей МУП

Были пробурены десятки тысяч метановых скважин, а также установлены обширные вспомогательные сооружения, такие как дороги, трубопроводы и компрессоры, для добычи МУП в бассейне реки Паудер на северо-востоке Вайоминга и юго-востоке Монтаны , а теперь и в Индии в Западной Бенгалии – Ранигундже, Панагархе. и т. д. Семь процентов природного газа (метана), добываемого в настоящее время в Соединенных Штатах, поступает из добычи МУП. Метан из угольных пластов можно извлечь экономично, но утилизация воды является экологической проблемой.

Есть также места в Центральной Шотландии в Летэм-Мосс. ^[2]

Большая часть газа в угле хранится на внутренних поверхностях органического вещества. Из-за большой площади внутренней поверхности уголь хранит в 6–7 раз больше газа, чем эквивалентный объем породы обычного газового резервуара. Содержание газа обычно увеличивается с сортировкой угля, глубиной залегания угольного пласта и пластовым давлением. Трещины или кливажи в угольных пластах обычно заполнены водой. Более глубокие угольные пласты содержат меньше воды, но эта вода более соленая. Удаление воды из угольного пласта снижает давление и выделяет метан. Большие объемы воды, иногда соленой воды , добываются из метановых скважин угольных пластов. Наибольшие объемы воды производятся на ранних стадиях добычи. Экологически приемлемая утилизация рассола является основным фактором затрат для экономичного производства метана. Пресная вода может выбрасываться на поверхность, но рассол обычно закачивается в породу на глубине, где соленость закачиваемого рассола меньше, чем соленость родственных флюидов вмещающей породы. Выпаривание воды для извлечения потенциально пригодных для продажи твердых остатков может быть осуществимо в регионах с высокой скоростью испарения. ^[3]

Измерение газосодержания угля

Измерения содержания газа в угольных пластах обычно используются в целях обеспечения безопасности шахт, а также для оценки и извлечения ресурсов метана из угольных пластов. Методы определения содержания газа обычно делятся на две категории: (1) прямые методы, которые измеряют объем метана, выделившегося из пробы угля, запечатанной в десорбционный контейнер, и (2) косвенные методы, основанные на эмпирических корреляциях или лабораторных изотермах сорбции хранения метана. данные о емкости. Лабораторные изотермы сорбции предоставляют информацию о емкости хранения образца угля, если они измерены в реалистичных геологических условиях давления и температуры. Таким образом, максимальное содержание газа, которое можно ожидать для извлечения метана, можно оценить на основе таких лабораторных изотермических измерений. ^[4]

Общее газосодержание косвенными методами основано на эмпирической формуле Мейснера и Кима. Количество газа определяется по формуле Мейснера и Кима с использованием содержания влаги, содержания летучих, объема метана, адсорбированного на влажном угле, связанного углерода, толщины угля и температуры.
Мейснер (1984) заметил, что количество метана (VCH4) связано с летучими веществами (daf).

V _CH4 = −325.6 × log (V.M/37.8)

Оценка содержания газа в угле на месте будет оцениваться с использованием уравнения Кима (Kim 1977).

V = (100 −M − A) /100 × [ Vw /Vd ] [K(P) ^Н - (б × Т)]
Где,
V = объем адсорбированного метана (см3/г)
M = Содержание влаги (%)
A = Содержание золы (%).
Vw/Vd = 1/(0,25 × M + 1)
Vw = объем газа, адсорбированного на влажном угле (см3/г)
Vd = объем газа, адсорбированного на сухом угле (см3/г)
Значения K и N зависят от ранга угля и могут быть выражены через соотношение связанного углерода (FC) и летучих веществ (VM).
К = 0,8 (ФК/ВМ) + 5,6Где
FC = фиксированный углерод (%)
VM = Летучее вещество (%)
N = Состав угля (для большинства битуминозных углей N = (0,39–0,013 × K)
b = константа адсорбции вследствие изменения температуры (см3/г/◦C).
T = Геотермический градиент × (ч/100) + To
T = температура на заданной глубине
To = температура грунта
h = глубина (м)

Оценка содержания метана в угольных пластах по кривой Кароля

При отсутствии измеренного содержания метана в угольных пластах и данных о добыче метана из угольных пластов содержание газа можно оценить с помощью кривой Вихря. Эдди и другие построили ряд кривых, оценивающих максимальное добываемое содержание метана в угольных пластах в зависимости от глубины и ранга .
Оценка содержания метана в угольном пласте определяется по кривой Эдди путем размещения средней глубины каждого угольного пласта на оси глубины. Нормальная линия продолжается вверх от оси глубины (футов) и пересекает кривые конкретных сортов угля. Линия от точки на кривой продолжается нормально к оси потерянного и десорбированного газа (см ³/гм). Пересечение линии и оси — расчетная метановость угольного пласта.

Интерпретация анализа пепла

Зола является важным индикатором поступления обломочных пород , образующихся в результате морских или речных отложений глины , ила и песка во время разработки торфа . Зольность обнажений оказывается меньше, чем зольность проб недр. Более низкая зольность образцов обнажения может быть связана с тем, что залежи угля расположены вверх по падению и дальше от морского влияния, чем образцы вниз по падению.

См. также

Ссылки

^ Леннон, Линда (19 августа 2020 г.). «Угольный метан» . Все вещи мелового периода . Ресурсный центр научно-образовательного образования, Карлтон-колледж, Миннесота, США. Архивировано из оригинала 22 ноября 2018 года . Проверено 21 августа 2020 г.
^ ПриродаШотландия (25 августа 2020 г.). «Карьера через объектив: мои любимые фотографические воспоминания» . Природа Шотландии . Проверено 4 ноября 2023 г.
↑ Метан угольных пластов. Архивировано 18 сентября 2006 г. в Wayback Machine.
^ « Исследование процессов обогащения метана угольных пластов (ECBM) - гравиметрические измерения адсорбции в реалистичных условиях » . Архивировано из оригинала 23 апреля 2014 г. Проверено 24 июля 2013 г.

[Carleton-1] Леннон, Линда (19 августа 2020 г.). «Угольный метан» . Все вещи мелового периода . Ресурсный центр научно-образовательного образования, Карлтон-колледж, Миннесота, США. Архивировано из оригинала 22 ноября 2018 года . Проверено 21 августа 2020 г.

[2] ПриродаШотландия (25 августа 2020 г.). «Карьера через объектив: мои любимые фотографические воспоминания» . Природа Шотландии . Проверено 4 ноября 2023 г.

[3] Метан угольных пластов. Архивировано 18 сентября 2006 г. в Wayback Machine.

[4] « Исследование процессов обогащения метана угольных пластов (ECBM) - гравиметрические измерения адсорбции в реалистичных условиях » . Архивировано из оригинала 23 апреля 2014 г. Проверено 24 июля 2013 г.

[1]

[2]

[3]

[4]