بررسی اثر حرارت بر خصوصیات فیزیکی و مکانیکی سنگ های در برگیرنده پهنه های استخراجی روش UCG

در فرایند گاز کردن زیرزمینی زغال سنگ (UCG: Underground Coal Gasification) لایه های زغال سنگ با ضخامت های مختلف و در اعماق متفاوت بدون نیاز به عملیات معدن کاری سنتی با یک فرایند پیشرفته ترمومکانیکی و شیمیایی به صورت برجا در زیرزمین به گاز سنتزی تبدیل می شود (حفاری چاه تزریق و تولید تا سطح لایه زغالسنک و سپس ایجاد ارتباط بین دو چته و در انتها شروع عملیات آتش زدن) و گاز حاصله طی فرایند های نسبتا ساده ای به انواع محصولات حامل انرژی از جمله متان، هیدروژن، منواکسید کربن، سوخت مایع و همچنین محصولات پتروشیمیایی همانند بنزن تبدیل می گردد. در این شرایط در اثر سوختن و گازکردن زغالسنگ در زیرزمین فضای استخراجی ایجاد می شود که در آن دمایی بین 700 تا 1000 درجه سانتی گراد ایجاد می شود که ممکن است در مواقعی به 1500 درجه سانتیگراد نیز برسد. بنابراین شرایطی به وجود می آید که سنگ ها و لایه زغالسنگ در مجاورت پهنه استخراجی در مجاورت دمای بالا قرار می گیرند. دمای ایجاد شده باعث تغییر در خصوصیات فیزیکی و مکانیکی سنگ های دربرگیرنده می شود در این تحقیق با بررسی تاثیر دما بر خصوصیات فیزیکی و مکانیکی سنگ های رسوبی اطراف گارگاه های استخراج UCG یک روند کلی از نحوه تاثیر دما بر خصوصیات فیزیکی و مکانیکی سنگ های رسوبی بیان شده است. و در نهایت با مدلسازی عددی یک کارگاه استخراج UCG به اهمیت بررسی انتشار دما در اطراف یک پهنه استخراجی UCG پرداخته شده است. نتایج بررسی شده بیانگر آن است که خصوصیات فیزیکی و مکانیکی سنگ ها به شدت به تغییرات دما وابسته هستند از میان این خصوصیات مقاومت فشاری تک محوری بیشر به دما وابسته است در حالی که چگالی و نفوذپذیری و تخلخل وابستگی کمتری دارند. تغییر خصوصیات سنگ ها به دما به شدت به خصوصیات سنگ (شامل نوع سنگ، تخلخل اولیه و ساختار سنگ) ، شرایط آزمایش (نرخ افزایش گرما)، شرایط زمین شناسی (عمق و ناپیوستگی ها) و غیره وابسته است.

Keywords:

گاز کردن زیرزمینی زغالسنگ (UCG) , خصوصیات فیزیکی و مکانیکی , دما