Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Badania temperatury spalania propelantów w układach z przybitką cieczy

Habera Łukasz, Frodyma Antoni, Hebda Kamil, Koślik Piotr

Nafta-Gaz

|

2019

|

R. 75, nr 9

556--560

PL

Celem pracy był bezpośredni pomiar temperatury spalania próbek paliw prochowych (propelantów) mogących znaleźć zastosowanie w pracach szczelinowania gazowego gazonośnych pokładów węgla kamiennego. Eksperymenty prowadzono na specjalnie zaprojektowanym strzałowym stanowisku badawczym. Zaproponowany układ pozwalał na wykonanie rejestracji ciśnień podczas spalania próbek paliw inicjowanych za pomocą zapłonników pirotechnicznych. Na podstawie uzyskanych charakterystyk zmian ciśnienia w czasie p(t) wyznaczone zostały podstawowe parametry użytkowe, tj. temperatura gazów prochowych i maksymalne ciśnienie. Testy polegały na zapłonie wyselekcjonowanych paliw wysokoenergetycznych w warunkach zawodnionych oraz na bezpośrednim pomiarze temperatury i ciśnienia spalania. Wykonano dziewięć pozytywnych prób spalania paliwa wysokoenergetycznego o różnej masie. Głównym wyzwaniem w pracy była próba odpowiedzenia na pytanie czy metoda stymulacji przypływu płynu do odwiertu dobrze sprawdzona w otworach ropnych i gazowych może znaleźć zastosowanie w pracach ułatwiających przepływ metanu w formacjach węglowych. Metoda oparta na szczelinowaniu gazowym z wykorzystaniem materiałów wysokoenergetycznych polega na niedetonacyjnym indukowaniu radialnej siatki szczelin w strefie przyotworowej. Zakres badań obejmuje dziewięć testów strzałowych na poligonie doświadczalnym realizowanych z użyciem różnych paliw prochowych spalanych w warunkach zawodnionych – z tzw. przybitką w postaci cieczy. Stalowe modele strzałowe zostały przygotowane tak, aby imitować warunki typowe dla tych, które dominują w stymulowanej warstwie węgla. Wstępne badania przeprowadzone w INiG – PIB wykazują, iż bezpośrednie przełożenie technologii szczelinowania z użyciem propelantów (znanej z przemysłu naftowego) na zabiegi szczelinowania pokładów węgla kamiennego wydaje się być niemożliwe. Adaptacji do warunków fizycznych zalegania węgla kamiennego wymaga przede wszystkim paliwo propelantowe. Głównym problemem postawionym w artykule jest wybór propelantu, którego temperatura spalania nie przekroczy 580°C, przy której następuje samozapłon metanu. Weryfikacja paliw prochowych (propelantów) mogą- cych znaleźć zastosowanie w procesie szczelinowania gazowego złóż niekonwencjonalnych, a zwłaszcza gazonośnych pokładów węgla będzie realizowana na drodze badań poligonowych z wykorzystaniem komory strzałowej.

EN

The work was aimed at direct measurement of the combustion temperature of powder fuel samples (propellants) that may find application in gas-fracturing works in coal-bed methane strata. The experiments were performed on a purposefully designed blasting test stand. The proposed arrangement enabled recording pressures created during the combustion of propellant samples, ignited by means of pyrotechnic igniters. On the grounds of the obtained pressure change characteristics in time p(t), the basic operating parameters were determined, i.e. the temperature of propellant-generated gases and the maximum pressure. The tests consisted in igniting selected high-energy fuels in water-flooded conditions and in direct temperature and combustion pressure measurements. Nine successful tests of high-energy fuel combustion, featuring various masses, were performed. The goal of the study was to answer the question whether the method which stimulates medium influx to the borehole, well-known for applications in the oil sector, can be applied in coal bed stimulation. The method, based on gas fracturing with the use of high-energy materials, consists in making non-detonation cracking of the rock bed in the shape of several radial fractures in the zone near the borehole. The scope of the study comprises test shots in the testing ground using selected propellant charges. The steel-pipe models were prepared so as to imitate the conditions typical of those dominating in the borehole, and methodology was developed for appropriate evaluation of the test results. Initial studies carried out in Oil and Gas Institute – National Research Institute have proved that direct transformation of fracturing technology with propellants known from the oil industry into coal seams appears to be impossible. First and foremost, the propellant fuel itself requires adaptation to physical conditions of coal deposition. The main issue in the work is selection of the propellant, the combustion temperature of which would not exceed 580°C, at which self-ignition of methane occurs. Verification of powder fuels (propellants) that may find use in gas-fracturing process of unconventional resources, particularly coal-bed methane strata, will be executed by means of fire-ground tests with use of a blasting chamber.

2

Study on logging interpretation of coal‑bed methane content based on deep learning

Zunu Parhat, Min Xiang, Fengwei Zhang

Acta Geophysica

|

2019

|

Vol. 67, no. 2

589--596

EN

To solve quantitative interpretation problems in coal-bed methane logging, deep learning is introduced in this study. Coal-bed methane logging data and laboratory results are used to establish a deep belief network (DBN) to compute coal-bed methane content. Network parameter effects on calculations are examined. The calculations of DBN, statistical probabilistic method and Langmuir equation are compared. Results show that, first, the precision and speed of DBN calculation should determine the restricted Boltzmann machine’s quantity. Second, the hidden layer neuron quantity must align with calculation accuracy and stability. Third, the ReLU function is the best for logging data; the Sigmoid function and Linear function are second; and the Softmax function has no effect. Fourth, the cross-entropy function is superior to MSE function. Fifth, RBMs make DBN more accuracy than BPNN. Furthermore, DBN calculation accuracy and stability are better than those of statistical probabilistic method and Langmuir equation.

3

Czy markery magnetyczne mogą być przydatne do przedeksploatacyjnego odmetanowania złóż węgla kamiennego – wybrane wnioski z badań nad łupkami gazonośnymi

Zawadzki J., Bogacki J.

Systemy Wspomagania w Inżynierii Produkcji

|

2018

|

Vol. 7, iss. 1

40--51

PL

W pracy przedyskutowano możliwości zastosowania markerów magnetycznych do przedeksploatacyjnego odmetanowania złóż węgla kamiennego. W dyskusji tej wykorzysta-no wcześniejsze doświadczenia autorów związane z wytwarzaniem markerów magnetycznych przeznaczonych do wydobycia gazu łupkowego metodą szczelinowania hydraulicznego. Materiały magnetyczne mogą być dodawane do płynu szczelinującego w celu lepszego oszacowania zasięgu i skuteczności szczelinowania hydraulicznego. Zastosowanie właściwego markera może spowodować znaczący wzrost skuteczności szczelinowania i wydobycia metanu związanego w pokładach węgla kamiennego. Skuteczniej przeprowadzone szczelinowanie powinno z kolei w istotny sposób zmniejszyć zagrożenie metanowe występujące podczas wydobycia węgla kamiennego. Potencjalne proppanty do szczelinowania złóż węgla kamiennego mogą charakteryzować się znacznie mniejszymi wymaganiami, w porównaniu do proppantów stosowanych przy eksploatacji gazu łupkowego, co w konsekwencji może spowodować znacznie większą opłacalność ich stosowania oraz mieć decydujący wpływ na wybór technologii ich wytwarzania. Zagadnienia te wymagają jednak dalszych szczegółowych badań.

EN

The paper discusses the possibilities of using magnetic markers for pre-operation demethanization of hard coal deposits based on the knowledge and experience of the authors, related to fabrication of magnetic markers for shale gas exploitation by means of hydraulic fracturing and literature review. Magnetic materials may be added to the fracturing fluid, as the magnetic marker allowing to better determine the range and efficiency of hydraulic fracturing. The application of appropriate magnetic markers can significantly improve the efficiency of coal-bed methane gas extraction. Thus, effective coal-bed methane fracturing should also significantly reduce the methane hazard occurring during hard coal mining. Selected properties of potential magnetic materials for pre-operation demethanization of hard coal deposits were discussed in the work. Potential proppants for hard coal deposits fracturing can be characterized by much smaller requirements in comparison to proppants used for shale gas extraction which, as a consequence, may result in much higher cost-effectiveness of their use and have a decisive influence on the choice of their production technology. However, these issues require further detailed research.

4

Ogólna charakterystyka technologii intensyfikacji wydobycia metanu z pokładów węgla poprzez zatłaczanie CO2 (ECBM)

Uliasz-Misiak B., Chećko J., Wątor L., Zawisza L.

Przegląd Górniczy

|

2012

|

T. 68, nr 4

46--52

PL

Metan zawarty w pokładach węgla powstaje na skutek uweglenia substancji organicznej i traktowany jest jako źródło zagrożenia. Eksploatacja metanu z pokładów węgla prowadzona jest w USA od wielu lat. Pierwotna metoda wydobycia metanu z pokładów węgla polega na zatłaczaniu wody i zmniejszaniu ciśnienia w zbiorniku, pozwala na wydobycie około 20÷60 % gazu. W celu uzyskania większego stopnia sczerpania metanu z pokładów węgla od lat 1990-tych stosuje się zaawansowane metody wydobycia tego gazu (ECBM) poprzez zatłaczanie azotu (N2-ECBM) i zatłaczanie dwutlenku węgla (CO2-ECBM) wykorzystują one różne mechanizmy intensyfikacji desorpcji metanu i jego wydobycia. Dwutlenek węgla jest preferencyjnie sorbowany przez węgiel w stosunku do metanu. W pokładach węgla zawierających metan matryca węgla może kurczyć się w wyniku desorpcji i rozszerzać w wyniku sorpcji gazów. Zmiany objętości węgla są kluczowe ze względu na to, że związane są z przepuszczalnością pokładów węgla, która wpływa na ciśnienie zatłaczania i eksploatację metanu.

EN

Methane contained in coal seams originates as a result of organic substance coalification and is treated as a hazard source. Coal-bed methane exploitation is conducted in the USA since many years. The primary method of coal-bed methane exploitation consists in water injection and pressure reduction in the reservoir; it allows to exploit about 20-60% of gas. In order to obtain a higher degree of coal-bed methane output, since the nineties advanced methods of exploitation of this gas are used (ECBM) by means of nitrogen injection (N2-ECBM) and carbon dioxide injection (CO2-ECBM). These methods use various mechanisms of methane desorption intensification and methane exploitation. Carbon dioxide is preferentially sorbed through coal in relation to methane. In coal seams containing methane the coal matrix can shrink as a result of desorption and extend in consequence of gas sorption. The changes of coal volume are the key ones on account of the fact that they are connected with coal seam permeability, which influences the injection pressure and methane exploitation.

5

Likwidacja kopalń i problem metanu

Czaja P.

Przegląd Górniczy

|

2011

|

T. 67, nr 7-8

250--259

PL

Metan jest bardzo istotnym surowcem energetycznym współczesnego świata. Zlikwidowane kopalnie są natomiast wielkim jego rezerwuarem, zwłaszcza w przypadku kopalń metanowych. Gospodarcze wykorzystanie tych znaczących ilości surowca energetycznego jest obecnie przedmiotem licznych badań. Likwidacja kopalni metanowej nastręcza wiele problemów dla samego procesu likwidacyjnego, jak również generuje określone zagrożenia dla otoczenia zlikwidowanych szybów. Artykuł prezentuje wybrane zagadnienia dotyczące zagrożeń w czasie likwidacji oraz sposobu ich eliminowania na okres po likwidacji. Praca uwzględnia doświadczenia krajów europejskich, które mają za sobą likwidacje dużych kompleksów wydobywczych. Szczególnie cenne są doświadczenia polskie, zgromadzone w okresie najbardziej intensywnej likwidacji zakładów górniczych, w tym całkowitej likwidacji silnie metanowych kopalń zagłębia wałbrzyskiego oraz szczególnie zagrożonej metanem kopalni „1 Maja”.

EN

Methane is a very essential raw material for the contemporary world. On the other hand closed mines are its great reservoir, especially in the case of gassy mines. The economic use of these considerable quantities of energy raw material is currently the subject of numerous investigations. The closure of a gassy mine is the cause of many problems for the closure process itself and generates determined hazards for the surroundings of backfilled shafts. The article presents selected problems concerning hazards during the closure operations and the way of hazard elimination for the period after mine closure. The work takes into consideration the experiences of other countries, where the closure of big extractive complexes took place. Particularly valuable are Polish experiences, collected in the period of most intensive mine closure activities, including the entire closure of strongly gassy mines of the Wałbrzych Coal Basin and the “1 Maja” mine, especially threatened by methane.

6

Możliwości zagospodarowania metanu występującego w stropowych partiach złóż węgla Bzie-Dębina 1 oraz Gołkowice (Górnośląskie Zagłębie Węglowe)

Kędzior S.

Polityka Energetyczna

|

2011

|

T. 14, z. 1

197-212

PL

Wartykule przeprowadzono analizę występowania przystropowej strefy metanonooenej, obejmującej wtórnie nasycone metanem pokłady węgla występujące w bliskim sąsiedztwie stropu karbonu w obszarach Bzie-Dębina oraz Gołkowice. Z uwagi na wykazany w sąsiednich złożach związek pomiędzy występowaniem metanu w przystropowej strefie i ukształtowaniem stropu węglonooenych utworów karbonu, podobną zależnooeć zbadano w omawianym złożu. Przedyskutowano również możliwe sposoby ujęcia metanu w celu zminimalizowania zagrożenia metanowego na przyszłych poziomach eksploatacyjnych w polu Bzie-Dębina 1 Zachód. Wzięto pod uwagę ujęcie metanu systemami podziemnego odmetanowania, podobnie jak czyni się to w obecnie czynnych kopalniach węgla, ze szczególnym uwzględnieniem odmetanowania wyprzedzającego, a także odprowadzenie metanu powierzchniowymi otworami wierconymi do stropu karbonu metodą poeksploatacyjnego odmetanowania zrobów (GOB Wells), ponieważ sposób ten praktykowany jest np. w amerykańskich zagłębiach węglowych. Ten drugi sposób ujęcia metanu byłby nowatorski w warunkach polskich i wymagałby przeprowadzenia dodatkowych badań. Ujęcie i wykorzystanie metanu ze złoża Bzie-Dębina 1 przyczyni się z jednej strony do redukcji zagrożenia gazowego na przyszłych poziomach eksploatacyjnych, a z drugiej pozytywnie wpłynie na bilans energetyczny kopalń Jastrzębskiej Spółki Węglowej.

EN

The occurrence of methane zone located close to Miocene cover was presented. The dependence between methane occurrence in the investigated zone and the configuration of the roof of Carboniferous complex was analyzed, according to indicated dependence in the neighboring areas. The other issues discussed here are the possibly ways of methane collection in order to reduce the methane hazard in the area of the future coal mining. The possibly ways of methane collecting are the underground drainage system, because this way is applied in many working coal mines, methane drainage applying before the coal exploitation was particularly discussed, and also methane collecting using the GOB method, which is applied elsewhere, especially in the USA. The latter way mentioned above would be an inventive in Polish coal mines and it would need many additional studies. Taking and collecting of the coalminemethane from Bzie-Dębina 1 coal deposit will, from the one hand, reduce methane hazard in future coal mine and from the other, positively influence the energetic balance of Jastrzębie Coal Company mines.

7

Metan pokładów węgla jako paliwo w skojarzonych układach energetyczno-chłodniczych stanowiących element zaopatrzenia w energię zakładów JSW SA

Torl A., Gatnar K.

Inżynieria Mineralna

|

2002

|

nr S. 2

122--132

PL

W referacie przedstawiono aktualne zasoby metanu pokładów węgla w obszarze górniczym JSW SA (z uwzględnieniem zasobów w kopalniach zlikwidowanych), specyfikę jego występowania oraz metody i możliwości techniczne ujmowania gazu, w ramach prowadzonych robót górniczych. Na przykładzie zrealizowanych instalacji wykorzystujących metan przedstawiono dynamikę wzrostu wykorzystania w latach 1999-2001, a także zaprezentowano inwestycje zabudowy silników gazowych TBG 632 V16 dla wykorzystania metanu pokładów węgla do produkcji energii elektrycznej i ciepła (realizacja w kop. "Krupiński") oraz do produkcji energii elektrycznej, ciepła i zimna w układzie centralnej klimatyzacji (realizacja w kop. "Pniówek"). Dokonano analizy dotychczasowych doświadczeń w zakresie pewności ruchu, poprawności konstrukcji, uzyskiwanych parametrów pracy oraz sprawności energetycznych tak silników gazowych jak całych instalacji skojarzonych układów energetycznych. W oparciu o dane w zakresie poniesionych nakładów i uzyskanych przychodów z tytułu sprzedaży produkcji wykazano uzyskany efekt ekonomiczny za lata 1999-2001. Referat przedstawia również sposób wkomponowania jednostek produkcyjnych w układy elektroenergetyczne i cieplne kopalń, sposób zasilania w paliwo oraz wzajemne relacje pomiędzy ceną jednostkową zakupu od dostawców zewnętrznych energii elektrycznej (GZE SA) i ciepła (SEJ SA) a ceną sprzedaży uzyskiwaną z produkcji w układach skojarzonych. Na przykładzie skojarzonego układu energetyczno- chłodniczego centralnej klimatyzacji kop. "Pniówek" przedstawiono metodę wzajemnych rozliczeń pomiędzy kopalnią a dostawcą, która umożliwia przy relatywnie niskiej cenie chłodu szybką spłatę kredytu zaciągniętego na realizację inwestycji. W podsumowaniu omówiono rolę produkcji uzyskiwanej z metanu pokładów węgla w zaopatrzeniu w energię kopalń, jej wpływ na obniżenie jednostkowych cen zakupu nośników energetycznych oraz obniżenie nakładów ponoszonych przez kopalnie na odmetanowanie z tytułu uzyskiwania przychodu ze sprzedaży gazu.

EN

In paper resources of coal-bed methane in mining field of JSW SA (with consideration of closed mines), specification of its occurrence as well as methods and technical capabilities of gas extraction during mining works are presented. On the instance of installations performed in the period 1999-2001 dynamics of growth in methane utilization is shown. Investment of gas engines TBG 632 V16 installation for exploitation of coal-bed methane for electric energy, heat and coolness production in central air conditioning system (realization in "Pniówek" mine) is presented. Paper introduces also analysis of experiences in move reliability, construction correctness, achieved work-parameters and energetic efficiency of gas engines and the whole cogeneration energetic installations. In according to data about costs and incomes got from sold production economical result in the period 1999-2001 is shown. This paper presents the way of fitting producing units into electro- energetic and heating installations of mines, way of fuel supply and interdependences between unit-price in external electric energy (GZE SA) and heat (SEJ SA) suppliers and sell-pice achieved from production in cogenerated installations. Method of mutual accounts between mine and supplier, which makes possible quick pay off of credit incurred for investment realization with relatively low coolness price is shown on the instance of cogenerated installation of energy-cooling central air conditioning in ,,Pniówek" mine. In summary a role of production achieved from coal-bed methane in mines supply in energy, its affect on decreasing unit-price of purchase energetic carriers and lowering costs bore by mines for de-methane as a result of incomes gained from gas selling is shown.