專利名稱：回收和運(yùn)輸甲烷氣體的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及^^礦回收甲烷氣體以及常規(guī)的A^氣的技術(shù)領(lǐng)域。更^^地，
裝置和方法。本發(fā)明還提供了用于經(jīng)濟(jì)地回收那些由于含有較多需^t理的雜質(zhì) 而難于回收的天然氣和/或不在管道附近的天然氣的裝置和方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)鄉(xiāng)煤的時(shí)候，大量的甲烷氣^p、絲^r中。有時(shí)，只是#^些曱烷氣 ^#放到大氣中或者燃燒掉。而在另外的一些場(chǎng)合中，可以將甲烷積m^來(lái)。
，排放標(biāo)準(zhǔn)特別是高排放的公用事業(yè)如發(fā)電廠的排放標(biāo)準(zhǔn)受到很多關(guān) 注。發(fā)電廠通常^^I共燃鍋爐狄電。然而，在美國(guó)可用的許多煤^^有大量的
二氧^^vil者二氧化氮，這兩種物質(zhì)的排;^環(huán)^^;特別不利。許多環(huán)嫂';m^
^^公用事業(yè)中減少^^高硫^i:的裝滿;iii些排放標(biāo)準(zhǔn)的另-^t途徑^i接
受^J^,^:il些二氧^tt^克的處罰。因此，本發(fā)明的目的就是提^-種經(jīng)濟(jì)的方法，
從而取4誠(chéng)受由于含二氧"{ 的煤的燃燒而引起的環(huán)艦罰。
在美國(guó)通常^J^煤粉鍋爐，這些鍋爐會(huì)排放二氧^^克、二氧化*溫室氣體。
然而，用很低的^^就可以^嫁易^e^些鍋爐轉(zhuǎn)^^共燃系統(tǒng)，這種方便的轉(zhuǎn) 換以及轉(zhuǎn)換后的系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，使得煤與氣M燃成為具有較^X,使用煤 礦氣體作為煤的^f義品的嘗試。與氣絲艦高了^^質(zhì)量，斷氐了爐^*，并且能夠 Mt提高鍋爐效率。氣體燃料的輸入量可以在低于4r^燃iWr入量的3% 到100%之間變化，從而提高燃煤燃燒器的短期峰值能力。
貼，許多公用事業(yè)的鍋爐:W"有共燃能力，且其中很多公用事業(yè)的鍋爐就
位于含，礦附近-含^r:^M戶中存在大量的甲烷氣體。甲烷氣^f皮吸收 在地下煤層中，并以可回收的量滲出.
為了確定噴峰鍋爐是可以與^M戶氣^燃的理想鍋爐，，者必須考慮氣體 需求量和可供應(yīng)性、管it^巨離以及鍋爐轉(zhuǎn)^^。由于共燃是不同品質(zhì)的煤礦氣
體的理想的應(yīng)用，因此美國(guó)環(huán)保署(EPA) jE^f究M的共燃鍋爐安置在含氣 煤礦附近，以利用煤、^M廣氣體和排放氣作為燃料的經(jīng)濟(jì)潛能。除了將這些鍋爐 安置在含^M廣或附近，另一種可it摔的方法^UUl"-種經(jīng)濟(jì)型方式，A^s戶
中回收曱烷氣體并將其經(jīng)^Mk^輸至5W的鍋爐位置。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的^l:提^-種運(yùn)^r氣體的可選絲裝置，該裝 置包括一##別設(shè)計(jì)的罐車，以把曱烷^r氣^^M戶運(yùn)輸至耗用地點(diǎn)。
雖然在共燃工業(yè)鍋爐和公用事業(yè)鍋爐中共燃?xì)怏w是受經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)的，^Sil今為 止，把^M戶氣^^輸?shù)胶线m的終端用戶"&^一直存在非常大的困難。如果能^i殳 計(jì)一種方法，可以tb^^Ak4e^r氣體收集到罐中，并且如果能夠縮fe^成 本，那么^^^T氣體的經(jīng)濟(jì)性將大大提高。另外，排放信譽(yù)和可狄的處罰都 可充分地提高大部^T氣體項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效果，從而可穩(wěn)定公用事業(yè)中煤的應(yīng) 用。因此，本發(fā)明的另一個(gè)目的就是提^-種用絲輸回收的^M戶氣體的合適的 裝置，其中部分使用回收的煤礦氣體作為運(yùn)輸裝置的燃料。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提^"^用^i^渝回收的^^氣體的合適的裝置，其
中，該^T氣^^皮運(yùn)輸?shù)綒怏w處3S^置，^E除去惰性氣體如氮?dú)狻⒍?誠(chéng) 和石克化氬以;5L7K,除去惰性氣體后，氣M"有管道M的氣體質(zhì)量，可以輸AJiJ 天然氣公司的主管道。
采^r氣體的一個(gè)主要問(wèn)逸i:由于含^r擬艮大范圍內(nèi)延伸，所以不能
進(jìn)行經(jīng)濟(jì)的采集^Nt所述的大面積游需J^t英里的管線。然而，由于甲烷氣 體中氮^>二氧^^的^*7]<:平相對(duì)于管道氣體的質(zhì)量來(lái)說(shuō)太高了 ，所以不能4吏 用現(xiàn)有的公用事業(yè)管ilc此外，除非^J H&顯冷凝法將甲烷冷凍至-2l(rc，否則曱烷不能像丙烷氣體一樣液化。低溫冷凍的方案其耗費(fèi)是相當(dāng)高的.
此夕卜，iE^現(xiàn)一個(gè)區(qū)域內(nèi)生產(chǎn)的:fiM廣氣體不夠有^^性，不能經(jīng)^ifc證明安 裝小型氣體處S^J^jL確的。這便需要幾個(gè)離得4峰的區(qū)域，要布置管道艦 些區(qū)域結(jié)合成一個(gè)氣體處理裝置在經(jīng)濟(jì)上不可行。
如果將甲烷氣體引A^大型運(yùn)輸系絲者天然^/^司(CNG)的罐車(在下 文中用術(shù)儉'罐車"表示)g輸，由于J^在等于或者大于3000psi的高壓裝載氣 體的罐車的嫩艮昂貴，因此^^就非常高。由于扭縮場(chǎng)所賴氣體的絲中要 容納兩倍的^p、，這樣才能tfe4^^輸車，場(chǎng)i^^ll^會(huì)很昂貴，同樣，械 J^花費(fèi)時(shí)間，終端用戶如氣體處^^置以合理的速度將氣^^罐車輸送到工廠進(jìn) 行加工，運(yùn)輸H4f^留。為了'絲卸栽，卸載i5^fe便需要昂貴的罐，并且典型的 罐需要具有罐車兩倍的體積，使得罐車可以快速卸栽。

發(fā)明內(nèi)容
才娥本發(fā)明一^H^的方面，本發(fā)明^J^現(xiàn)有的商業(yè)CNG運(yùn)輸M或罐車； 然而，所迷罐車不必在絲或卸載的場(chǎng)所停留較長(zhǎng)時(shí)間?？梢?tfetiLt艦完成 裝載和卸載。因此，可以^J^一輛罐車來(lái)代替多輛罐車，從而具有成本優(yōu)勢(shì)。
在進(jìn)行iM,的大多數(shù)區(qū)域內(nèi)存在許多不用的^棄的油井，并M某些情況 下，油井it布于鄉(xiāng)村地區(qū)。例如，在美國(guó)的伊利諾斯州的南部地區(qū)和肯塔基州， 很多這樣的油井大約3000英尺深，具有8英寸的已經(jīng)固定到地下的轉(zhuǎn)。它們 生成的或者以前生成的結(jié)構(gòu)可以m^易地密封起來(lái)，以保#^乾體流出并且氣M 入。此外，這些油井可以承受高壓，如4000psi的高壓'
因此，才鵬本發(fā)明，在諸如3000psi的高壓下，可以^^僅兩個(gè)油井，例如 直徑為8英寸，深^ 3000英尺的油井作為地下容器，用iM^納最大最高的運(yùn) ,車的兩倍的壓縮氣體。在此壓力下用作容器的兩個(gè)油井中^ 藹600,000立方
英尺的氣體(600mcf)，具有300mcf容量的罐車可以非常'fe^從中裝載氣體 至該壓力，例如少于半個(gè)小時(shí)。
如a用的或者放棄的油井沒(méi)有運(yùn)轉(zhuǎn)，便需^#^^者塞。由于堵塞的成本高 達(dá)每口油井5000美元，因此許多公司愿意將其放棄。因此，作為一個(gè)實(shí)例，使用油將為地下容器可以^f組縮機(jī)24小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)以充滿容器，這使得可以^^J較 小的壓縮機(jī)，穩(wěn)^ji產(chǎn)井中的^i4,并且'tfet^lfe^到運(yùn)輸罐車內(nèi)，將氣體傳送 給終端用戶'另外，僅僅需要一個(gè)運(yùn)輸器，而不是三個(gè)。
相似地，在卸載設(shè)施中，可以使用一個(gè)或者多個(gè)地下容器，例如， 一個(gè)或者 多個(gè)JE^開(kāi)采的或者非開(kāi)采的油井、不用的礦井、地下結(jié)構(gòu)或者地下管筒。本文 所述的"地下管筒"是指在大小、尺寸和結(jié)構(gòu)上與油井相似的地下結(jié)構(gòu)。例如，"地 下管筒"可以由鉆到地下的鉆孑li且成，該孑U^諸如幾英寸的水泥套管圍繞。鉆孔 最好^J材^^^4^或者其它任何合適的襯里材料覆蓋里層。為了 AUt^開(kāi)采 的油井中，氣體并將氣體>^存^^下管筒中，可以將地下管筒構(gòu)建在iMt開(kāi)采 的油井附近。換句^i兌，為了儲(chǔ)存氣體，本發(fā)明4^1除了廢棄的油井夕卜，可在開(kāi) 采的油井附近構(gòu)建新的地下管筒。本i^刑M的"站開(kāi)采的油井"指甲烷氣體、 天然氣及其組合和/或其組分的來(lái)源井。
由于用戶4^氣體的it/l通常比以300 mcf小時(shí)的i^卸栽所供給的i^l要 低，所以使用^^本發(fā)明的地下容器的優(yōu)點(diǎn)M它掙fefeti4^氣體，但是卻能 ^^It地改出氣體，而iU^l典型的^f端用戶所需要的。
廢棄的或者不用的^T作為^II^有非常大的容量，并且可以非?？?收 氣體?？梢詫⒍鄠€(gè)地下管筒和/或油井集中起來(lái)，以使卸自泉。油井鉆探時(shí)以 330-660英尺的間距是"fi4的，這使得油井足夠靠近，因此在卸載設(shè)拖中可非常 經(jīng)濟(jì)地使用高壓管將其連接起來(lái)。
才 本發(fā)明的^<和裝載方法斷氐了所用的逸輸器的數(shù)量，消除了昂貴的儲(chǔ) 存設(shè)備，并且利用了資產(chǎn)，也1fc^棄的油井或者礦井，而這些廢井目前是沒(méi)有 價(jià)值的。這種方法在經(jīng)濟(jì)^Ji產(chǎn)生巨大的不同，并且使得難以回收^^1的氣體 凈皮帶到市場(chǎng)上，減少對(duì)其它能源的依賴。
壓縮氣體^大容器中的優(yōu)點(diǎn)
4M地下管筒和/或5W的不用的或者廢棄的油井作為地下容11#氣#^壓縮 至一定的高壓，如3000 psi，佳，具有地?zé)岬膬?yōu)勢(shì)。^^i^AAkrF^果的井， 井周圍的地質(zhì)區(qū)#幾天后，將最終加熱周圍的巖石。這將才 本發(fā)明得到有利
7因?yàn)橹車耐寥揽捎米魅萜鲀?nèi)氣體的熱絕緣體，以*其熱量。作為對(duì)
比，如杲氣體^it^英里的地下管道，地?zé)嶙饔?ff吏得氣體變涼。壓縮機(jī)以3000 psi的壓力每天24小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，將產(chǎn)生巨大的熱量，可高達(dá)200度。如果每^Ufc
面,向夕卜裝載，m N^獲該熱量，熱量將損to，J大氣中。當(dāng)把氣體卸栽到i^
器中的時(shí)候，通常必須^^1^^#/或加熱器.然而，在4M本發(fā)明絲，即使 每A^i^渝器，由于絕緣效應(yīng)，周圍的巖石i^f,熱，并JLf5M^熱量。這可與 石制壁爐相比，石頭由火受熱，然后在火熄滅以后，石頭將持續(xù)一段時(shí)間放出熱 量。因此，地?zé)嶙饔檬?^存在紹中的氣體絲高溫，即使絲器頻狄載的 情況下，例如每24小時(shí)一次。
本發(fā)明的另一偉點(diǎn)是^^中進(jìn)摘輸器裝載期間，可以使氣體絲高 溫，裝^A通過(guò)氣體容器的向夕卜排放進(jìn)行的。最初把3000psi的氣糾^^)j0psi 的空的運(yùn)輸器中時(shí)，與氣體流動(dòng)的速>1一樣，壓力差非常大。這就產(chǎn)生了凍結(jié)作 用，結(jié)果是醫(yī)力每降15psi，氣體的溫度通常就會(huì)下降1華^變.在M卸栽的 過(guò)程中，通常^f吏溫度斷氐200度。這可能使調(diào)節(jié)閥凍結(jié)，即使對(duì)調(diào)節(jié)閥進(jìn)械 熱，仍然會(huì)凍結(jié)。氣體^下220度時(shí)還將液化，而這也是要防止的，由于^H 是絕緣的，因jtb^存在絲中的氣^Mf^時(shí)間保留其大部分壓縮熱，當(dāng)將氣^# 移到^^時(shí)，氣體仍然處于高溫。因此，當(dāng)從一個(gè)或者多個(gè)容器裝^^初始4^li 的罐車時(shí)，溫度的1^魄始于高的溫度，其遠(yuǎn)逸高于例如環(huán)嫂空氣溫度，因此， 可以避免凍結(jié)作用。與凍結(jié)相關(guān)的主要問(wèn)^l:容器中的氣體為沒(méi)有進(jìn)行加工的井 源氣體。n^體^H^i5^LT區(qū)為方《更i^r井源氣^:去ii"ft處理的。沒(méi)有處理前， 氣體中^卡有濕氣，這是在處理期間必須除去的。如^^期間，氣體溫度低于 零度的話，這些濕^l^t^問(wèn)題。由于圍繞氣體容器的i^者地層的^tt 性，能夠3^或者g氣體的冷卻，因此，溫度不會(huì)劇烈地?cái)嘭?，所以本發(fā)明的 氣體容器利用地?zé)岬哪芰p輕該問(wèn)題。由于^時(shí)的氣#^溫>^較高，這也使卸 載容易，即使^i^輸幾個(gè)小時(shí)以后，如1 2小時(shí)后，卸載時(shí)罐車中的氣體仍然是 溫的。
運(yùn)輸器卸載的氣體容器
8氣^c例如3000psi壓力的容器中卸栽，裝載到運(yùn),車中，氣^f^變冷。 在氣體ii^處S^置之前，該溫度將導(dǎo)致凍結(jié)問(wèn)題，在卸載點(diǎn)使用若干井(或地 下管筒)作為容器，例如三個(gè)井(或地層、無(wú)用的或廢棄的煤礦、或一個(gè)或多個(gè) 地下管筒)，容器的地下環(huán)境的標(biāo)農(nóng)顯度的地?zé)嶙饔茫缂s58華氏度，將有 利#熱氣體。
此外，利用與M:fc^巖相連的井或者地下管筒作為氣體容器，使得氣體能 裝栽到M中，同時(shí)^M^容器中的壓力。這便保留了在曠井^t的用于壓縮的 壓力，可以使得卸栽點(diǎn)不需要壓縮機(jī)。該壓力然后可以用來(lái)使氣糾氣體^^釋 放出，傳iHJ'J氣體處S^置或者終端用戶。通itt^閥，而不^縮機(jī)，可控制 從氣體容器^^氣體處Jg^置的氣體壓力?？梢灶A(yù)期，容器的地下部分能夠在
接受幾輯車的氣體絲量^， ""^分氣體開(kāi)始A^H中移出，只要在諸如24 小時(shí)期間排出的氣體的量與同樣24小時(shí)期間^^'j絲中的對(duì)目同，逸絲系 統(tǒng)中提供了緩沖，在排出氣體期間，將驅(qū)動(dòng)氣體和/或節(jié)省壓力。


圖l是5W技術(shù)的用來(lái)回收和運(yùn)輸甲烷氣體的方法和裝置的簡(jiǎn)化示意圖； 圖2是本發(fā)明的用來(lái)回#運(yùn)輸曱烷氣體的方法和裝置的簡(jiǎn)化示意圖； 圖3是適合于用作本發(fā)明容器的油井的簡(jiǎn)化側(cè)視圖。
脅實(shí)施方式
St^參考附圖，其中相同的數(shù)字表示相同的部fr。圖l示出了已知的5(L^技 術(shù)的裝置和方法，用M氣源，例如與一個(gè)或多個(gè)下層^^戶結(jié)合的一個(gè)或多個(gè)氣 井，回)J^^輸甲烷氣體，并且將甲烷氣^i^輸?shù)浇K端用戶，例如發(fā)電設(shè)備、管 道等，^局限于此。通常，在一個(gè)或多個(gè)氣井10的點(diǎn)上，用于回收甲烷氣體 的已知裝置典型地包括壓縮機(jī)12，該壓縮機(jī)12通過(guò)f^^^適的管道(如虛線所 示)連接氣井10，用扭氣井10中接賦者吸取甲烷氣體，并且將氣體壓縮進(jìn) 合適的運(yùn),車14中。這，車14也屬于常規(guī)的構(gòu)造和操怍，通常能容納壓縮 至大約3000psi的氣體。在甲烷氣體可被袖出和壓縮的典型i4;l下，通常要花24小時(shí)把300 mcf的甲烷氣體壓縮到該壓力下的罐車14中，而這^^^車的常^1量。 在終端用戶，例如共燃發(fā)電廠16，常規(guī)的300mcf罐車在大約8小時(shí)內(nèi)卸載，如 虛箭頭所示。因此，相對(duì)三個(gè)氣井IO，通常需要四^^車14向終端用戶例如共 燃發(fā)電廠16連續(xù)供給甲烷氣體。A^t^上講，這可負(fù)^l:相當(dāng)昂貴的，因?yàn)楣捃嚕?例W車14，每輛的花費(fèi)要數(shù)十萬(wàn)美元。
在裝載點(diǎn)，罐車14的錄必須相對(duì)較'lt^it行，例如，可耗時(shí)長(zhǎng)達(dá)24小時(shí) 的時(shí)間，如^^得太快的話，由于氣體的壓縮導(dǎo)致氣體的加熱，而這可能使^禪 車14 ^A危險(xiǎn)的過(guò)熱。^j^f端用戶地點(diǎn)，當(dāng)氣^ii^栽時(shí)，如果卸載得太快 的話，卸^^置以及罐車14區(qū)域可能出現(xiàn)凍結(jié)，這也可育^l:極其危險(xiǎn)的和/或有
破沐性的。作為另外一^N4擇，e^考慮^^虹氣體^罐與一個(gè)或多個(gè)氣井如
圖示的井10相連。然而，肚氣體^罐也必須要lt'lt^充滿，并且^^木著巨大 的成本費(fèi)用。另一個(gè)因素M，在裝載端，如果環(huán)境溫度很熱，并J7或者罐車 14暴絲強(qiáng)烈的太陽(yáng)光下，可能l^te^車14氣熱的能力，因此需要更ft^^' 同樣地，在械端，如果環(huán)嫂溫度很低，并JL/或者是陰U者多云，必須剩氐卸 ^A以，車和卸栽裝置的凍結(jié)降到最低。同樣在^p^端，已有考慮利用地上
氣體5&罐。然而，通常必須把氣體壓^NkJi氣體!i&罐中。因此，成本費(fèi)用和將 費(fèi)用非常巨大，使得這成為一種不經(jīng)濟(jì)的方案。
參見(jiàn)圖2，該圖示出了本發(fā)明系統(tǒng)的元件、方法和裝置18，用M氣源例如 jt^開(kāi)采的井，^"如一個(gè)或多個(gè)氣井10，回》1^^輸甲烷氣^^終端用戶，例如 共燃發(fā)電廠16,斜局限于此。本發(fā)明系統(tǒng)的裝置18最好在每個(gè)氣井10的附近 包括至少一個(gè)、最好兩個(gè)或多個(gè)地下容器20，向這些地下g20中，通過(guò)諸如 所示的壓縮才凡12等壓縮4/U^者其它適合的裝置，可以壓縮^A3^自生產(chǎn)井10的 甲烷氣體。每個(gè)容器20可以為不生產(chǎn)的油井、it^開(kāi)采的油井(圖3)或者地下 管筒，在合適的增壓下，例如i^^車的壓力，^^車14中通常使用的3000psi 壓力下，M接^容納壓縮的甲烷氣體的能力。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，某些油井具有^ 增壓到4000 psi的氣體的能力，而油井沒(méi)有明顯的滲漏。適合用作容器20的典 型的油井(或者地下管筒)幾百英尺深，最好幾千英尺深，例如3000英尺深， 而iiA美國(guó)南伊利諾斯州和西肯塔基州地區(qū)的^r附近的油井的通常聚變，M
10里的^T中通常發(fā)現(xiàn)了可抽出的大量的甲烷，并ilii過(guò)"f^l氣井如井10 m^已 經(jīng)抽出了甲烷。可用作本發(fā)明的容器20的>^適的油井(或地下管筒)直徑為幾 英寸，例如4^10英寸，通常直徑為8英寸，并且圍在鋼^內(nèi)。用作容器20的 油井(或地下管筒)還可以包括直徑較小的生產(chǎn)管，該生產(chǎn)管向下延伸。油井(或 地下管筒)通常也可用7K^^者"mi襯套。如上所述，通常可在產(chǎn)氣的煤礦附 ii^現(xiàn)諸如此類的油井，并JLj由井所有者有義務(wù)，可^^花費(fèi)幾千美元iM者S^ 些油井。因此，這些油井的所有者經(jīng)?？释⑶以敢鈍些油井作為其它用途。 現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，具有直徑為8英寸的套管的3000英尺深的油井(或地下管筒) 在3000psi的增壓情況下，能夠接JJ^容納300mcf的甲烷氣體。因此，可以預(yù) 計(jì)，在開(kāi)采的氣井10附近的兩個(gè)容器20能夠，600mcf的甲烷氣體，而這等 于兩*車14的容量。^f吏用至少一個(gè)、最好兩個(gè)或多個(gè)容器20用來(lái)^^， 從氣井10中脈的氣體，絲別的優(yōu)點(diǎn)缺不需要運(yùn),車14或者^(guò)Ji氣體貯 罐，并且可以連續(xù)賦者一天24小時(shí)J械氣體壓縮到一個(gè)或者多個(gè)絲中。現(xiàn) 已發(fā)現(xiàn)，與用iMa氣體壓縮到運(yùn)輸罐車14的典型壓縮機(jī)相比，可以4M較小的 壓縮才幾12。
另外，圍^"每個(gè)容器20并與其緊密接觸的土壤將具有與該地區(qū)的平均溫 度相等的標(biāo)準(zhǔn)溫度，如在50。左右或稍高的范圍，U南伊利諾斯州和西肯塔基 州地區(qū)的通常'逸復(fù)。因此，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，周圍的土^^可凈捐作旨的熱絕緣體，可 以保持壓縮氣體中的熱量，因此，氣體的失熱將是非常緩慢的，因而將^^M 高的溫度。而且，由于沒(méi)有把氣體壓縮到罐車中，不必過(guò)于關(guān)注過(guò)熱問(wèn)題。波狀 箭頭表示熱量從每個(gè)容器20^A到周圍的i^中。ii^示由周圍i^的^^t 應(yīng)導(dǎo)致的g的熱量轉(zhuǎn)移。
此外，特別的優(yōu)點(diǎn)狄，當(dāng)^^車與一個(gè)或者多個(gè)容器20相連時(shí)，可以快 速地完成M，因?yàn)?器20中4^氣體J^需要壓縮il^不需要壓縮，容 器20中的氣體已經(jīng)被壓縮到或者接近于理想的3000 psi。
此外^L現(xiàn)，諸如上iij^ 600 mcf甲烷氣體的兩個(gè)容器20可以相對(duì)較決地 進(jìn)4樣栽，例如，在半個(gè)小時(shí)以內(nèi)或者少于半個(gè)小時(shí)可裝載完。其中的一個(gè)原因 M,由于轉(zhuǎn)移到罐車的初始^a環(huán)嫂中而經(jīng)受的溫降是A^器的高溫降低的，而不^^^環(huán)境空氣溫;^開(kāi)始的，因此，最終溫度就不會(huì)接近于氣體的凍結(jié)溫度。 在終端用戶或者其它^A存、，也可以有利地利用杉l^本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)
容器20。容器20可以^l種不同形式中的一個(gè)或者多個(gè)形式。例如，如上所述， 容器20可以為現(xiàn)有的井，如正在開(kāi)釆的或者不開(kāi)采的油井。容器20還可以包括 廢棄的或者不用的煤礦22，或者地下巖石M結(jié)構(gòu)24,如砂巖g等。jtk^卜， 容器20還可以包括地下管筒，將地下管筒建it^EiME開(kāi)采的井10附近，僅用于 接j^^儲(chǔ)存氣體。將絲的罐車:fta^車14與卸栽地存、或終端用戶地泉的容器20 連^4L前，可以用增壓氣^t容器20進(jìn)^M裝載。這具有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，包括卸栽 到已經(jīng)增壓的環(huán)嫂內(nèi)，卸載的氣^F^f象卸彭'J更低的壓力環(huán)嫂內(nèi)那樣iHP或過(guò) 于冷卻，^局限于此。容器20，特別是較大的砂巖M或者煤礦的氣體容納能 力可以是非常大的，例如，比單一的罐車的容量大。因此，當(dāng)#器20中抽出 氣體時(shí)，容器20中的剩余的增壓氣體可以為氣體的卸^^供足夠的壓力。因此， 地層中的氣體可以作為氣體容納系統(tǒng)中的氣墊，或者提^-^t緩沖，可以使氣體 易于吸收到系統(tǒng)中，然后再驅(qū)動(dòng)氣體《系統(tǒng)中卸載。jH^卜，通過(guò)把氣^Mc罐車卸 載到已經(jīng)增壓的容器20內(nèi)，^jt的降壓較小，這導(dǎo)致氣體中的溫,小。如波 狀箭頭所示，一5^i4A^器20,可以將來(lái)自周圍>^的熱*^1^，^^20內(nèi)容 納的增壓氣體中，以提高其^1，那么當(dāng)把氣糾中取出時(shí)，很少會(huì)J^jt調(diào)節(jié)閥 和其它裝置的凍結(jié)。當(dāng)容器是油井(或地下管筒)的情況下，優(yōu)選^^J這樣的油
井(或地下管筒)，其具有直徑為;i^寸，如8英寸的套管，并M少幾百英尺
深，最好幾千英尺深，如3000英尺深，逸在美國(guó)南伊利諾斯州和肯塔基州地區(qū) 的不用的油井中是4艮常見(jiàn)的。
此外，在卸絲，當(dāng):feit壓的氣^^罐車14卸載到已經(jīng)增壓的絲20內(nèi)時(shí)， 初始M過(guò)程中的壓力只損失了非常少的量，并且當(dāng)把氣^^器20取出時(shí)， 通常希^L在M低的壓力下，如小于100psi，以致在該地點(diǎn)不需要壓縮機(jī)。在 該地點(diǎn)還可狄額夕卜壓縮氣體的成本。如果 tS^"或者需要在卸載地吝、進(jìn)一步把氣 體壓縮iiA^器20，當(dāng)使用壓縮機(jī)并且氣體最^^>熱時(shí)，如上所述，周圍的 i^可以同才"fft為接受器，用來(lái)to多余的熱量。
參見(jiàn)圖3，該示了才緣本發(fā)明教導(dǎo)的用作容器20的站開(kāi)采的油井10。井10包括套管26,該套管26直徑為幾英寸，例如在南伊利諾斯州和肯塔基州地 區(qū)常用于套井的8英寸的直徑。井10可以幾千英尺深，例如在這些地區(qū)^i4^ 3000英尺深。井10經(jīng)常包括直徑更小的、在其中J1伸的管28，例如直徑約為2 英寸的管，管28從井口32延伸至下層氣體或石油層32，如箭頭所示，用于從中 抽取氣體或者石油，例如利用M壓力和/或通過(guò)H為了4吏^it于用作容器 20，可以將塞子34插入油井10的石油層30上方的理想^^，在石油層30上圍 繞著管28隔出與石油層30分開(kāi)的環(huán)形空間36，將空間36用作容器，如箭頭A 所示，通過(guò)端口 38來(lái)接#^1^^空間36的壓縮氣體。以上it^r式，端口38 也可以用于容器20的卸栽。因此，很明顯，才娥本發(fā)明，JE^開(kāi)采的井或者不 開(kāi)采的井都可以用作為容器20。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這樣的井具有4000psi的加壓能力， 這就使得這些井適合用作理想壓力為3000 psi的容器。
在諸如美國(guó)南伊利諾斯州和肯塔基州地區(qū)的油田通常包括以預(yù)定模式鉆孔 的井，例如井的間距為330英X^660英尺。這樣的距離足夠小，因此，可通過(guò) 高壓管把兩個(gè)或者多個(gè)井經(jīng)^k^-"^。在裝載地存、^f端用戶等^l^點(diǎn)都 是可行的。
因此，本發(fā)明已經(jīng)圖示并且說(shuō)明了一種用來(lái)回》1^^輸甲烷氣體的新型方法 和裝置，其可以^J艮前面提出的許多問(wèn)題。然而，顯而易見(jiàn)，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員而言，本發(fā)明的裝置可以進(jìn)械多tt、變更、歧以^于其它^^和應(yīng)用。 所有不背離本發(fā)明的主旨和范圍的這些改變、變更、^tii以及其它使用和應(yīng)用都 被包括在由l^的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種回收和運(yùn)輸氣體的方法，包括以下步驟(a)將氣體從正在開(kāi)采的井轉(zhuǎn)移到第一地下容器，并且將氣體儲(chǔ)存在上述容器內(nèi)；(b)將氣體從第一地下容器轉(zhuǎn)移到第二地下容器、管道、終端用戶、氣體處理裝置或者發(fā)電廠。
2. ^^;M'J^"求1所述的方法，**^于，所i^一地下容器和第二地下 容器由選自油井、煤礦、地下巖層和地下管筒的結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
3. 才N^M'涹求2所述的方法，^#絲于，氣體選自甲烷氣體、天然氣、 所迷氣體的組合以及所述氣體的組分。
4. 才娥權(quán)利要求3所述的方法，其特絲于，笫一地下容器是地下管筒。
5. 才H^擬'J要求4所述的方法，*#絲于，地下管筒的安裝h了在其中 是儲(chǔ)存氣體的。
6. ^!N5U，要求5所述的方法，其特征在于，地下管筒的直徑范圍為4^10 英寸。
7. 才 ^^要求5所述的方法，^#站于，地下管筒的^LJ^少為300英尺。
8. ^^;M"要求5所述的方法，其特4iE^于，地下管筒的長(zhǎng)JLi少為3000 英尺。
9. 才N^5^'〗要求5所述的方法，地下管筒在至少3000psi增壓 情況下，能夠容納至少300 mcf的甲烷氣體。
10. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，通過(guò)(i)罐車，(ii)管道， 或者(iii)它們的任意組合，將氣M正在開(kāi)采的井轉(zhuǎn)移到第一地下容器。
11. 根據(jù)似'j要求10所述的方法，其特征在于，通過(guò)罐車，把氣^^第一地 下容器轉(zhuǎn)移到(i)第二地下容器，(ii)管道，或者(iii)發(fā)電廠。
12. 才緣權(quán)利要求11所述的方法，其特絲于，發(fā)電廠是共燃發(fā)電廠。
13. —種回收和運(yùn)輸氣體的方法，包括以下步驟(a) 將甲烷氣體、天然^其組合>^^開(kāi)采的井轉(zhuǎn)移到第一地下容器，將氣 體^^^在上i^器內(nèi)；(b) 通過(guò)罐車，將氣M第一地下容器轉(zhuǎn)移到第二地下容器、管道、終端用 戶、氣體處S^置或者發(fā)電廠，其中，笫一地下^^l是在至少3000psi增壓情況 下，能夠容納至少300mcf曱烷氣體的地下管筒。
14. 一種回"l^p運(yùn)輸氣體的系統(tǒng)，包括(a) 接收、儲(chǔ)存和排出氣體的第一地下絲，其中第、下容器是由油井、煤 礦、地下巖層或地下管筒構(gòu)成的；(b) 將氣^it在開(kāi)采的井^f多到笫一地下容器的裝置，其中，所祖置選 自罐車和管道；(c) 將氣*第一地下容器轉(zhuǎn)移到笫二地下容器、管道、終端用戶、氣體處理 裝置或者發(fā)電廠的罐車.
15. 才iL^M'J要求14所述的系統(tǒng)，##絲于，第一地下容器是地下管筒。
16. 才隊(duì);M'要求15所述的系統(tǒng)，^#絲于，地下管筒的安^^了在其 中^^f^存氣體的。
17. 才M)N3U，1要求16所述的系統(tǒng)，^#絲于，地下管筒的直徑范圍為4~10 英寸。
18. ##擬']^求17所述的系統(tǒng)，^#棘于，地下管筒的^J^少為300 英尺。
19. 才Nt^^要求17所述的系統(tǒng)，^#絲于，地下管筒的^0~少為3000 英尺。
20. 才m^5U']要求17所述的系統(tǒng)，^#棘于，地下管筒在至少3000 psi增 壓情況下，能夠容納至少300mcf的曱烷氣體。
21.要求14所述的系統(tǒng)，其特絲于，第一地下錢(qián)與第二地下容 器通過(guò)高壓管線相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及從煤礦回收甲烷氣體以及常規(guī)天然氣的技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及從煤礦中經(jīng)濟(jì)地回收甲烷氣體并將其運(yùn)輸至終端用戶或其它位置的裝置和方法。本發(fā)明還提供了經(jīng)濟(jì)地回收那些由于含有較多需要處理的雜質(zhì)而難以回收的天然氣和/或不在管道附近的天然氣的裝置和方法。根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施方案，所述回收和運(yùn)輸氣體的方法包括(a)將氣體從正在開(kāi)采的井轉(zhuǎn)移到第一地下容器，并且將氣體儲(chǔ)存在上述容器內(nèi)；(b)將氣體從第一地下容器轉(zhuǎn)移到第二地下容器、管道、終端用戶、氣體處理裝置或者發(fā)電廠。
文檔編號(hào)E21B43/00GK101529050SQ200780009722
公開(kāi)日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2007年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月21日
發(fā)明者克里斯托弗·E·申普 申請(qǐng)人:壓縮能量系統(tǒng)責(zé)任有限公司