СОКРАЩЕНИЯ В книге применяются следующие сокращения: CRIP – The Controlled Retracting Injection Point (пер. с англ.: контролируемый перенос очага горения – метод КРИП); CTL – coal-to-liquids (пер. с англ.: уголь в жидкость); GTL – gas-to-liquids (пер. с англ.: газ в жидкость); ЕЭС – Европейское экономическое содружество; ЗПГ – заменитель природного газа; КПД – коэффициент полезного действия; ОНГКМ – Оренбургское нефте-газоконденсатное месторождение; ПГУ – подземная газификация угля; ПГУ-СФТ – подземная газификация угля – синтез Фишера-Тропша; ПДК – предельно допустимая концентрация; СФТ – синтез Фишера-Тропша; ТЭС – тепловая электрическая станция. <...> Добыча угольного метана путем закачки углекислоты . <...> ПОЛУЧЕНИЕ СИНТЕТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ ИЗ УГЛЯ ПРИ ЕГО ПОДЗЕМНОЙ ГАЗИФИКАЦИИ . <...> Основные технические решения технологии подземной газификации угля нового поколения . <...> Технико-экономический анализ вариантов предприятий подземной газификации угля. <...> Газ подземной газификации угля – сырье для СФТ . <...> 204 ПРЕДИСЛОВИЕ В последнее время мировая энергетика вынуждена активно заниматься проблемой освоения нетрадиционных газов (угольный метан, сланцевый газ, природные газовые гидраты, газ подземной газификации угля и др.) <...> Виды трудноизвлекаемых топлив Угольный метан Мировые ресурсы 250 трлн м3 Сланцевый газ Мировые ресурсы 450 трлн м3 Газовые гидраты Мировые ресурсы 2˙1014 – 2˙1016 м3 Газ плотных песчаников Мировые ресурсы 200 трлн м3 Горючие сланцы Мировые ресурсы 650 трлн т Тяжелые нефти и битумы Мировые ресурсы 300–350 млрд т Рис. <...> При этом в рамках настоящей монографии рассматривается подземная газификация угля на месте его естественного залегания и превращения получаемого газа через синтез Фишера-Тропша в газообразные и жидкие углеводороды. <...> Характерными особенностями топливно-энергетического комплекса являются неполнота извлечения его традиционных ресурсов (подвижные нефти, газовый конденсат, природный газ и уголь на глубине до 400–500 м) и практическая <...>
Нетрадиционные_углеводородные_источники_новые_технологии_их_разработки._Монография.pdf
ББКУДК 553.98
26.325.4
К79
Автор:
Крейнин Е. В. — д.т.н., профессор, действительный член РАЕН, удостоен звания «Заслуженный
изобретатель РСФСР». Им опубликовано 330 печатных работ, в том числе 9 монографий,
получено 135 российских авторских свидетельств и патентов на изобретения.
К79
Крейнин Е. В.
Нетрадиционные углеводородные источники: новые технологии их разработки
: монография. – Москва : Проспект, 2016. – 208 с.
ISBN 978-5-392-19665-4
Современные тенденции развития мировой энергетики направлены на вовлечение
в топливно-энергетический баланс нетрадиционных углеводородных источников: метансланцевых,
угольных и газогидратных месторождений, а также высоковязкие нефти
и битумы, извлечение которых пока проблематично.
В монографии изложены инженерные и научные основы разработки нетрадиционных
трудноизвлекаемых углеводородных источников, добыча которых стала приоритетной задачей
современного мирового топливно-энергетического комплекса. Предлагаемые технические
решения подтверждены многочисленными патентами Российской Федерации.
Особый интерес представляет перспектива производства синтетических углеводородов
(жидких и газообразных) из угля при его подземной газификации.
Практическая реализация разработанных технологий позволит существенно расширить
ресурсную базу экологически чистых органических топлив.
ББКУДК 553.98
Научное издание
Крейнин ефим ВульфоВич
НЕТРАДИЦИОННЫЕ УГЛЕВОДОРОДНЫЕ ИСТОЧНИКИ
НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ИХ РАЗРАБОТКИ
Монография
Печать цифровая. Печ. л. 13,0. Тираж 1000 (1-й завод 100) экз. Заказ №.
ООО «Проспект»
Оригинал-макет подготовлен компанией ООО «Оригинал-макет»
www.o-maket.ru; тел.: (495) 726-18-84
Санитарно-эпидемиологическое заключение
№ 77.99.60.953.Д.004173.04.09 от 17.04.2009 г.
Подписано в печать 15.09.2015. Формат 60×90 1
/16
111020, г. Москва, ул. Боровая, д. 7, стр. 4.
26.325.4
ISBN 978-5-392-19665-4
© Крейнин Е. В., 2015
© ООО «Проспект», 2015
Стр.2
СОДЕРжАНИЕ
СОКРАЩЕНИЯ .......................................................................................................... 4
ПРЕДИСлОвИЕ ......................................................................................................... 7
ГлАвА 1. МЕТАН УГОльНых МЕСТОРОжДЕНИй .......................................... 17
1.1. Состояние проблемы .................................................................................... 17
1.2. О происхождении метана угольных месторождений .................................. 21
1.3. Зарубежный опыт ......................................................................................... 25
1.4. Ресурсы угольного метана в Российской Федерации ................................. 28
1.4.1. Экспериментальный опыт в Кузбассе .............................................. 31
1.5. Технологии интенсифицированного извлечения метана ........................... 33
1.5.1. Гидравлический разрыв угольного пласта......................................... 33
1.5.2. Пневмогидравлическое разупрочнение. Межскважинная
1.5.3. кавитация .............................................................................................. 37
Технологические рекомендации. Варианты схем межсква1.5.4.жинной
кавитации ................................................................................ 39
1.5.5. Протяженные буровые каналы .......................................................... 43
1.5.7. Добыча угольного метана путем закачки углекислоты ..................... 53
Создание в призабойной зоне отдельной вертикальной сква1.5.6.жины
развитой поверхности фильтрации ............................................ 50
1.5.8. Факторы, определяющие эффективность извлечения ..................... 54
Оценка эффективности ...................................................................... 56
1.6. Перспективы и задачи................................................................................... 59
ГлАвА 2. СлАНцЕвыЕ МЕСТОРОжДЕНИЯ. СлАНцЕвый ГАЗ ................... 62
2.1. Состояние проблемы .................................................................................... 62
2.2. Горючие сланцы ............................................................................................ 63
2.2.1. Подземная газификация горючих сланцев ........................................ 64
2.2.2. Подземное производство «сланцевой нефти» ................................... 67
2.3. Сланцевый газ ............................................................................................... 69
2.3.1. Месторождения и технология добычи сланцевого газа в США .......... 70
2.4.2.3.2. Новая отечественная технология добычи сланцевого газа ................. 72
Перспективы и задачи................................................................................... 75
ГлАвА 3. ПРИРОДНыЕ ГАЗОвыЕ ГИДРАТы .................................................... 76
3.1. Состояние проблемы .................................................................................... 76
3.1.1. Мессояхское газогидратное месторождение ..................................... 78
3.2. Зарубежный опыт .......................................................................................... 78
3.3. Отечественные предложения ........................................................................ 80
3.4. Перспективы и задачи................................................................................... 83
ГлАвА 4. ПлОТНыЕ ПЕСЧАНИКИ ...................................................................... 85
4.1. Газ низкопроницаемых песчаников ............................................................. 85
4.2. Технология извлечения газа низкопроницаемых песчаников .................... 86
ГлАвА 5. ТЯжЕлыЕ НЕФТИ ................................................................................. 89
5.1. Состояние проблемы ................................................................................... 89
5.2. Ресурсы высоковязких нефтей .................................................................... 90
5.3. Традиционные тепловые методы ................................................................. 91
5.4. Новая технология термического воздействия на углеводородный
пласт ............................................................................................................ 100
5.5. Теплофизическая модель. Математический инструментарий .................. 105
5.5.1. Постановка задачи и варианты реализации .................................... 105
Стр.5
6 •
Содержание
5.5.2. Проточная термическая проработка бурового канала .................... 108
5.5.3. Фильтрационно-нагнетательный прогрев пласта ........................... 113
5.6. Матричная нефть ........................................................................................ 119
5.7. Перспективы и задачи................................................................................. 123
ГлАвА 6. ПОлУЧЕНИЕ СИНТЕТИЧЕСКИх УГлЕвОДОРОДОв
ИЗ УГлЯ ПРИ ЕГО ПОДЗЕМНОй ГАЗИФИКАцИИ ........................ 125
6.1. Состояние проблемы .................................................................................. 125
6.2. Основные технические решения технологии подземной газификации
угля нового поколения ........................................................................ 130
6.2.1. Резервы совершенствования технологии ........................................ 130
6.2.2. Новые конструктивные и технологические решения ..................... 136
6.2.3. Сравнение традиционной и новой технологий ............................... 140
6.2.4. Тепловые балансы процесса подземной газификации угля
по разным технологиям ...................................................................... 145
6.3. Экологические особенности подземной газификации угля ..................... 148
6.3.1. Экологически чистые режимы новой технологии .......................... 156
6.4. Варианты комплексных энергохимических предприятий подземной
газификации угля................................................................................. 170
6.4.1. Сферы потребления газа подземной газификации угля ................. 170
6.4.2. Подготовка и очистка газа................................................................ 172
6.4.3. Использование газа в котельных и на тепловых электриче6.4.4.ских
станциях ...................................................................................... 180
6.4.5. Получение заменителя природного газа ......................................... 180
Получение синтетических жидких углеводородов .......................... 182
6.5. Технико-экономический анализ вариантов предприятий подземной
газификации угля................................................................................. 186
6.5.1. Влияние мощности предприятия .................................................... 186
6.5.2. Производство синтетических углеводородов .................................. 189
6.5.2.1. Газ подземной газификации угля – сырье для СФТ ............. 189
6.5.2.2. Экспериментальные лабораторные исследования СФТ ....... 191
6.5.3. Технико-экономическая оценка предприятия «ПГУ-СФТ» .......... 196
6.6. Перспективы и задачи................................................................................. 202
ЗАКлЮЧЕНИЕ ....................................................................................................... 203
СПИСОК ИСПОльЗОвАННых ИСТОЧНИКОв .............................................. 204
Стр.6