MX2008011856A - Metodo y aparato para recuperar y transportar gas metano. - Google Patents

Abstract

La presente invención se relaciona con el campo de la recuperación de gas metano de una mina de carbón y Gas Natural convencional. Más particularmente, involucra un aparato y método para recuperar económicamente gas metano de una mina de carbón y transportar el gas metano a un usuario final u otra ubicación. La invención adicionalmente proporciona un aparato y método para recuperar económicamente Gas Natural que es abandonado debido a altas impurezas que requiere procesamiento y/o Gas Natural que no se ubica cerca de una tubería. De acuerdo con una primera modalidad preferida de la invención, tales métodos para recuperar y transportar gas comprenden (a) transferir el gas de un pozo de producción a un primer capacitor subterráneo y almacenar el gas en el capacitor; y (b) transferir el gas del primer capacitor subterráneo a un segundo capacitor subterráneo, una tubería, un usuario final, un procesador de gas, o una planta de energía.

Description

METODO Y APARATO PARA RECUPERAR Y TRANSPORTAR GAS METANO CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona con el campo de la recuperación de gas metano de una mina de carbón y Gas Natural convencional. Más particularmente, involucra un aparato y método para recuperar económicamente gas metano de una mina de carbón y transportar el gas metano a un usuario final u otra ubicación. La invención adicionalmente proporciona un aparato y método para recuperar económicamente Gas Natural que es abandonado debido a altas impurezas que requiere procesamiento y/o Gas Natural que no se ubica cerca de una tubería.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Cuando el carbón es extraído, una gran cantidad de gas metano se acumula en la mina. Algunas veces este gas metano simplemente es venteado a la atmósfera o quemado. En otros tiempos, se deja acumular. Recientemente se ha enfocado mucha atención sobre los estándares de emisión, particularmente para servicios públicos de alto volumen tales como plantas de energía. Las plantas de energía comúnmente usan calderas de co-encendido para producir electricidad. Sin embargo, mucho del carbón disponible en los Estados Unidos tiene altos contenidos de Ref. 196542 dióxido de azufre o dióxido de nitrógeno, dos emisiones de sustancia las cuales son particularmente indeseables para el ambiente. Muchas regulaciones ambientales requieren la reducción del uso de carbón de alto contenido de azufre en servicios públicos. Una alternativa para cumplir estos estándares de emisión es pagar una sanción para tales emisiones de dióxido de azufre. Por lo tanto un objeto de esta invención es proporcionar una alternativa económica al pago de estas sanciones ambientales debido al quemado de carbón cargado de dióxido de azufre. Muchas calderas de carbón las cuales emiten dióxido de azufre, dióxido de nitrógeno, y gases de invernadero (GHG, por sus siglas en inglés) están actualmente en uso en los Estados Unidos. Sin embargo, estas calderas se pueden convertir fácilmente a un sistema de co-encendido a un bajo costo de capital. Esta facilidad de conversión, conjuntamente con el valor económico del sistema convertido, hace al carbón de co-encendido con gas un procedimiento de bajo riesgo usando gas de mina de carbón como un sustituto del carbón. El co-encendido con gas mejora la calidad de las cenizas, reduce el establecimiento de escorias, y puede incrementar ligeramente la eficiencia de la caldera. La entrada de combustible gas puede variar desde menos de 3% a 100% de la entrada de combustible total, incrementando la capacidad generadora de punta de corto plazo del quemador de carbón.

Muchas calderas de servicios públicos ahora tienen capacidades de co-encendido , muchas de las cuales son situadas cerca de minas de carbón gaseoso. Las minas de carbón gaseoso son minas de carbón en las cuales una gran cantidad de gas metano existe. El gas metano es absorbido por el carbón subterráneo y se filtra en cantidades recuperables. Para determinar cuales calderas podrían ser ideales para el co-encendido con gas de mina de carbón, los operadores deben considerar la demanda y disponibilidad del gas, distancias de las tuberías, y costos de conversión de la caldera. Debido a que el co-encendido es una aplicación ideal para gas de mina de carbón de calidad variable, la U.S. EPA está investigando el potencial económico para ubicar nuevas calderas co-encendidas en minas de carbón gaseoso para emplear carbón, gas de mina de carbón, y aire de ventilación como combustibles. Otra alternativa para ubicar estas calderas en o cerca de las minas de carbón gaseoso es desarrollar una forma económica para recuperar el gas metano de la mina y transportarlo económicamente a sitios de calderas ya existentes. Por lo tanto otro objeto de esta invención es proporcionar un medio alternativo de transportación para gas de mina de carbón, que involucra un conjunto de camiones cisterna especialmente preparados para transportar el gas metano de mina de carbón de la mina al sitio de consumo.

Mientras que el gas de co-encendido en calderas de servicio público e industriales co-encendidas es económicamente apremiante, hasta ahora han existido grandes dificultades encontradas en la transportación del gas de mina de carbón a servicios públicos de usuario final adecuados. Si un método podrá ser contemplado para capturar económicamente gas de mina de carbón en tanques y si los costos de transportación se podrán conservar, las economías del uso de gas de mina de carbón podrían ser grandemente incrementadas. Además, los créditos de emisión y sanciones evitadas podrán sustancialmente mejorar la economía de la mayoría de los proyectos de gas de mina de carbón, estabilizando el uso de carbón por servicios públicos. Por lo tanto aún un objeto adicional de esta invención es proporcionar un medio de transportación adecuado para gas de mina de carbón recuperado el cual parcialmente usa el gas de mina de carbón recuperado como combustible para medio de transportación. También un objeto de esta invención es proporcionar un medio de transportación adecuado para gas de mina de carbón recuperado el cual es transportado a una planta de procesamiento de gas, donde los inertes son removidos tales como nitrógeno, dióxido de carbono, y sulfuro de hidrógeno y agua. Después de la remoción de los inertes, el gas es entonces de calidad en tubería, donde se puede poner en una tubería principal como Gas Natural.

Un problema principal con la colección de gas de mina de carbón es que el metano no se puede colectar económicamente para transporte debido a que las minas de carbón en las cuales el gas existe están extendidas sobre un área grande. El área grande podría requerir millas de tubería. Sin embargo, no se pueden usar tuberías de servicio público existentes debido a que los niveles de nitrógeno y dióxido de carbono en el gas metano son demasiado altos para la calidad de gas en tubería. Adicionalmente, el metano no se licuará como el gas propano a menos que se congele a 210 grados bajo cero por el uso de criogénicos. La solución criogénica es bastante costosa. Además, se ha encontrado que la producción de gas de mina de carbón de un área típicamente no es suficiente para justificar económicamente la instalación de una planta de procesamiento de gas pequeña. Requiere varias áreas las cuales están típicamente muy separademente, haciendo no económicamente factible la colocación de la tubería para unir aquellas áreas a una planta de procesamiento de gas localizada. Si el gas metano se introduce en un sistema de transporte a granel o camión cisterna de Sistema de Gas Natural Comprimido (CNG, por sus siglas en inglés), después también referido por el término "camión cisterna", al transporte, los costos son muy altos debido a los recipientes costosos de los camiones cisterna que mantienen el gas a altas presiones, a o arriba de 3000 psi. Los recipientes para mantener el gas en el sitio de compresión son costosos debido a que requiere el doble de volumen cargar el transporte rápidamente. Además, la descarga requiere tiempo, de modo que el transporte tiene que dejarse mientras el usuario final tal como una planta de procesamiento de gas, toma el gas el camión cisterna a una velocidad razonable en la planta para procesamiento. La descarga rápida actualmente requiere tanques costosos en la instalación de descarga, y típicamente se requiere que los tanques tengan dos veces el volumen del camión cisterna, para permitir que el camión cisterna sea descargado rápidamente.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN De acuerdo con un aspecto preferido de la invención, se utilizan camiones cisterna o remolques de transporte de CNG comerciales fácilmente disponibles; sin embargo, no se requiera que tales camiones cisterna sean dejados en los sitios de descarga y carga por largos períodos de tiempo. En su lugar, la carga y descarga son realizadas rápidamente y eficientemente. Como un resultado, tan pocos como un camión cisterna se puede usar en lugar de múltiples camiones cisterna, proporcionando una ventaja de costo sustancial.

En muchas áreas donde la extracción de carbón está presente, existe una abundancia de pozos de petróleo no usados o abandonados, y en algunos casos, los pozos de petróleo que cubren el campo. Por ejemplo, en la región del sur del estado de Illinois y en Kentucky, ambos de los Estados Unidos, muchos de estos pozos son de aproximadamente 3000 pies (914.4 m) de profundidad con 8 pulgadas (20.32 cm) de revestimiento que se han cementado en el suelo. La formación en la cual producen o produjeron antes se puede sellar fácilmente para mantener los fluidos y el gas en estos. Además, estos pozos pueden soportar altas presiones, por ejemplo, 281.22 kg/cm2 (4,000 psi). Como un resultado, de acuerdo con la invención, se ha encontrado que solo dos pozos, por ejemplo, de 8 pulgadas (20.32 cm) de diámetro por 3000 pies (914.4 m) de profundidad se pueden usar como capacitores subterráneos para mantener el doble de gas comprimido que el camión cisterna de transporte a granel de más grande y más alto volumen, a una alta presión, tal como 210.92 kg/cm2 (3000 psi). Con 600,000 pies cúbicos de gas (600 mcf) (16990.102 m3 ) cargados en el sitio en dos pozos de petróleo usados como capacitores a esta presión, un camión cisterna que tiene una capacidad de 300 mcf (8495.051 m3) se puede cargar con gas de estos a esta presión muy rápidamente, por ejemplo, en menos de media hora. Los pozos de petróleo no usados o abandonados están en riesgo de taparse si no se operan. Muchas compañías están dispuestas a entregarlos debido a los costos de taponamiento de hasta $5,000 por pozo. Por consiguiente, como un ejemplo, usar pozos de petróleo a la capacidad como capacitores subterráneos puede permitir que un compresor opere 24 horas para el llenado de los capacitores, haciendo posible que un compresor más pequeño sea usado, flujo estable de los pozos de producción, y carga rápida en el camión cisterna de transporte para suministrar el gas al usuario final. Adicionalmente , solamente un transporte es necesario en lugar de tres . En la instalación de descarga, de manera similar, se pueden usar uno o más capacitores subterráneos, los cuales pueden ser, por ejemplo, uno o más pozos de petróleo de producción o no de producción, una mina no usada, una formación subterránea, o un cilindro subterráneo. Como se usa en la presente, un "cilindro subterráneo" se refiere a una estructura subterránea que es similar en tamaño, dimensión, y construcción a un pozo de petróleo. Por ejemplo, un "cilindro subterráneo" puede consistir de un agujero perforado en el suelo que es rodeado, por ejemplo, por varias pulgadas de revestimiento de cemento. El agujero preferiblemente es forrado con un material, tal como acero o cualquier otro forro adecuado. El cilindro subterráneo se puede construir cerca del sitio de un pozo de producción para el propósito de extraer gas del pozo de producción y almacenar el gas en el cilindro subterráneo. En otras palabras, la invención contempla que, además de pozos de petróleo abandonados, cilindros subterráneos recientemente construidos se pueden colocar cerca de los pozos de producción para el propósito de almacenar el gas en estos. Un "pozo de producción", como se usa en la presente, se refiere a cualquier fuente de gas metano, Gas Natural, combinaciones de los mismos, y/o constituyentes de los mismos. Una ventaja de usar un capacitor subterráneo de acuerdo con la invención es que tomará el gas rápidamente, pero lo dejará lentamente, lo cual es típicamente requerido por los usuarios finales, debido a que la velocidad de uso de gas del usuario típicamente es menor que la que se puede suministrar por descarga a una velocidad de 8.49 m3 (300 mcf) por hora. Una mina de carbón abandonada o no usada puede tener una capacidad muy grande como un capacitor y puede recibir gas muy rápidamente. Múltiples cilindros subterráneos y/o pozos de petróleo se pueden diversificar conjuntamente, para permitir además la descarga rápida. Los pozos de petróleo cuando se perforan en centros de 330 pies a 660 pies (100.58 m a 201.168 m) , lo cual es común, los hace bastante cercanos que se puede usar tubería de alta presión muy económicamente para conectarlos conjuntamente en la instalación de descarga.

El método de descarga y carga de acuerdo con la invención reduce el número de transportes usados, elimina el almacenamiento costoso y utiliza una propiedad, es decir, un pozo o mina abandonada, que está ahora inservible. Este método hace una enorme diferencia en la economía y ahora permitirá que el gas abandonado sea puesto al mercado disminuyendo la dependencia de energía extranjera.

Ventajas de Gas Comprimido en Capacitores Grandes Utilizando cilindros subterráneos, y/o pozos de petróleo no usados o abandonados listos en su lugar como capacitores subterráneos, para comprimir el gas hasta una alta presión, por ejemplo, 210.92 kg/cm2 (3000 psi), da al capacitos una ventaja geotérmica. Con el pozo demasiado profundo en el suelo, el área o geología de la tierra alrededor del pozo a la larga, después de varios días, calentará la roca circundante. Esto se puede usar como ventaja de acuerdo con la invención, ya que la tierra circundante por lo tanto se puede usar como un aislante térmico para el gas en el capacitor, para conservar el calor del mismo. En contraste, si el gas fue circulado a través de varias millas de tubería subterránea, la acción geotérmica podría enfriar el gas. El compresor que funciona 24 horas por día cada día a 210.92 kg/cm2 (3000 psi) podría crear una tremenda cantidad de calor, hasta 200 grados. Capturar el calor es muy difícil si se carga cada día fuera de la superficie de almacenamiento, debido al calor perdido a la atmósfera. El aislamiento y/o calentadores típicamente tienen que ser usados cuando el gas es descargado en . Mientras que, en el capacitor de la invención, como un resultado del efecto aislante, la roca circundante se calienta y retiene el calor aún después de cargar un transporte cada día. Es comparable con las chimeneas de albañilería donde la piedra se calienta del fuego y luego después que el fuego se va, la piedra continuará irradiando calor por algún tiempo. Por lo tanto, la acción geotérmica mantiene el gas almacenado en el capacitor a una temperatura elevada, aún después de la descarga frecuente del capacitor, por ejemplo, cada 24 horas. Otra ventaja de la invención es mantener el gas a una temperatura elevada durante la carga de un transporte desde el capacitor, lo cual se hace descargando el capacitor de gas. Cuando 210.92 kg/cm2 (3000 psi) se descargan inicialmente en el transporte vacío a 0 psi, la caída de presión es tremenda como es la velocidad del flujo de gas. Esto crea una acción de congelación, de modo que la temperatura del gas típicamente caerá 1 grado fahrenheit por cada 1.054 kg/cm2 (15 psi) de caída de presión. Esto típicamente dejará caer la temperatura 200 grados durante el transcurso de la descarga. Esto puede causar que los reguladores se congelen aún si son aislados. El gas también se licuará a 220 grados bajo cero, lo cual también se desea que sea prevenido. El gas almacenado en un capacitor, debido a que el capacitor es aislante, retendrá mucho de su calor de compresión, tiempo extra, para estar aún a una temperatura elevada cuando se transfiere a un camión cisterna. Como un resultado, cuando se carga de uno o más capacitores en un camión cisterna inicialmente de baja presión, la caída de temperatura será desde una temperatura elevada, mucho mayor que, por ejemplo, la temperatura de aire ambiente, de modo que una acción de congelación se puede evitar. El problema principal asociado con la congelación es que el gas es gas de cabezal de pozo que todavía no se ha procesado. El capacitor de gas está en el campo para facilitar la transportación del cabezal de pozo a ser procesado. Sin procesamiento, el gas contendrá humedad, la cual tiene que ser removida durante el procesamiento. Esta humedad causará problemas si las temperaturas del gas están muy por abajo de cero grados durante la carga. La capacidad geotérmica del capacitor de gas de la invención reducirá este problema, debido a que el enfriamiento del gas se puede retardar o alentar por la naturaleza aislante de la tierra o la formación que rodea el capacitor o capacitores, para no caer de temperatura tan drásticamente. Esto también facilitará la descarga debido al gas más caliente de la carga, ya que aún después de ser transportado por varias horas, por ejemplo, 1 a 2 horas, el gas en el camión cisterna aún estará más caliente en la descarga .

El Capacitor de Gas Descargado al Transporte Cuando el gas es descargado del capacitor de una presión de, por ejemplo, 210.92 kg/cm2 (3000 psi) y cargado en un camión cisterna de transporte, el gas de nuevo se obtendrá muy frío. Esta temperatura puede causar problemas de congelación antes que el gas se reciba en la plata de procesamiento. Usando un número de pozos (o cilindros subterráneos) como capacitores en el sitio de descarga, por ejemplo, tres pozos (o una formación, una mina de carbón no usada o abandonada, o uno o más cilindros subterráneos), la acción geotérmica de la temperatura normalizada de los circundantes subterráneos del capacitor, por ejemplo, de aproximadamente 58 grados Fahrenheit (14.4°C), ventajosamente calentará el gas . Además, utilizando un pozo o cilindro subterráneo en conexión con una formación geológica tal como roca arenisca como un capacitor de gas permitirá que el gas se cargue en la formación mientras se mantiene la presión en el capacitor. La retención de presión ahorra presión de la compresión que se generó en los sitios del pozo la cual eliminará la necesidad de una compresión en el sitio de descarga. Esta presión luego se puede usar para suministrar el gas fuera del capacitor de gas a la planta de procesamiento de gas o usuario final. La presión de gas se puede controlar con un regulador reductor de presión del capacitor de gas a la planta de procesamiento en lugar de un compresor. Se anticipa que la porción de formación del capacitor será capaz de requerir varias cargas de gas de camión cisterna antes de que una porción del gas sea removida del capacitor. Esto proporciona un colchón en el sistema el cual impulsará el gas y/o ahorrará la presión durante la descarga siempre y cuando la cantidad de gas descargada durante por ejemplo un período de 24 horas es la misma que la que se descarga en el capacitor durante el mismo período de 24 horas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La figura 1 es un diagrama esquemático simplificado de un método y aparato de la técnica previa para recuperar y transportar gas metano; La figura 2 es un diagrama esquemático simplificado de un método y aparato de la invención para recuperar y transportar gas metano; y La figura 3 es una vista lateral simplificada de un pozo de petróleo adaptado para el uso como un capacitor de acuerdo con la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Con referencia ahora a las figuras, en donde números similares se refieren a partes similares, la figura 1 ilustra aparatos y métodos de la técnica previa bien conocidos para recuperar y transportar gas metano de una fuente, tal como uno o más pozos de gas en asociación con una o más minas de carbón subyacentes, y transportar el gas metano a un usuario final, tal como, pero no limitado a, una instalación de generación de energía, tubería, o similar. Esencialmente, en uno o más pozos de gas 10, el aparato bien conocido convencional para recuperar gas metano de los mismos típicamente incluirá un compresor 12 en conexión con el pozo 10 usando una red de tubería adecuada (mostrada por las líneas de puntos) para recibir o extraer gas metano de un pozo 10 y comprimir el gas en un camión cisterna de transporte adecuado 14. Tales camiones cisterna 14 también son de construcción y operación bien conocida, convencional y típicamente pueden mantener el gas comprimido hasta aproximadamente 210.92 kg/cm2 (3000 psi). A la velocidad típica a la cual el gas metano se puede extraer y comprimir, típicamente requerirá hasta 24 horas para comprimir 8.49 m3 (300 mcf) de gas metano en un camión cisterna 14 a esta presión, la cual es la capacidad típica de un camión cisterna. En un usuario final, tal como una planta de energía de co-encendido 16, un camión cisterna de 8.49 m3 (300 mcf) típico se puede descargar en aproximadamente 8 horas, como se denota por la flecha de puntos. Como un resultado, para tres pozos de gas 10, es común utilizar 4 camiones cisterna 14, para proporcionar un suministro continuo de gas metano a un usuario final, tal como una planta de energía de co-encendido 16. Esto puede ser bastante sensato para el capital costoso, ya que los camiones cisterna, tales como los camiones cisterna 14, pueden costar varios cientos de miles de dólares cada uno . En el extremo de carga, los camiones cisterna 14 típicos se deben cargar relativamente lentamente, por ejemplo, durante un período de 24 horas, debido a que la compresión del gas resulta en calentamiento del gas, lo cual puede causar sobre-calentamiento peligroso del camión cisterna 14, si se llena demasiado rápido. En el sitio de usuario final, cuando el gas es descargado, si se hace demasiado rápido, el aparato de descarga, así como las regiones del camión cisterna 14, se puede someter a congelación, lo cual también puede ser una condición peligrosa y/o perjudicial. Como una alternativa, se ha contemplado utilizar tanques de almacenamiento de gas arriba de la tierra en conexión con uno o más pozos de gas, tales como los pozos 10 ilustrados. Sin embargo, los tanques de almacenamiento arriba de la tierra aún se deben llenar lentamente, y representan un gasto de capital significativo.

Como otro factor, en el extremo de carga, si la temperatura ambiente es caliente, y/o el camión cisterna 14 se expone a luz solar significativa, la capacidad del camión cisterna 14 para disipar el calor se puede reducir, requiriendo carga más lenta. De manera similar, en el extremo de descarga, si las temperaturas ambiente son bajas, y/o está oscuro o nublado, la velocidad de descarga puede tener que ser reducida, para minimizar la congelación del camión cisterna y aparato de descarga. Además en el extremo de descarga, se ha contemplado utilizar tanques de almacenamiento arriba de la tierra. Sin embargo, el gas típicamente se debe comprimir en el tanque arriba de la tierra. Por consiguiente, los gastos de capital y costos de operación pueden ser significativos, haciendo esto una alternativa no económica. Con referencia también a la figura 2, se muestran los elementos de un sistema, método y aparato 18 de la presente invención para recuperar y transportar gas metano de una fuente, por ejemplo, un pozo de producción, tal como uno o más pozos de gas 10, a un usuario final, tal como, pero no limitado a, planta de energía de co-encendido 16. El aparato 18 del sistema de la invención preferiblemente incluye al menos no, y más preferiblemente dos o más, capacitores subterráneos 20, en la cercanía de cada pozo de gas 10, en el cual el gas metano de un pozo de producción 10 se puede comprimir, por un compresor, tal como el compresor 12 mostrado, u otro aparato adecuado. Cada capacitor 20 puede ser un pozo de petróleo no de producción, un pozo de petróleo de producción (figura 3), o un cilindro subterráneo, que tiene una capacidad de recibir y mantener gas metano comprimido, a una presurizacion adecuada, tal como la presión de 3000 psi típicamente usada en los camiones cisterna de transporte, tal como el camión cisterna 14. Se ha encontrado que algunos pozos de petróleo tienen la capacidad de mantener el gas presurizado hasta 281.22 kg/cm2 (4000 psi) sin fuga significativa. Un pozo de petróleo típico (o cilindro subterráneo) el cual es adecuado para el uso como un capacitor 20, será de varios cientos de pies de profundidad, y, más preferiblemente, será de varios miles de pies de profundidad, por ejemplo, 3000 pies (914.4 m) de profundidad, la cual es una profundidad común de los pozos de petróleo encontrados en la cercanía de las minas de carbón en las regiones del sur de Illinois y oeste de Kentucky de los Estados Unidos de América, donde el metano típicamente se encuentra en cantidades extraíbles en minas de carbón y actualmente se extrae usando pozos de gas tales como los pozos 10. Un pozo de petróleo adecuado (o cilindro subterráneo) utilizable como un capacitor 20 de la invención será de un diámetro de varias pulgadas, por ejemplo, 4 a 10 pulgadas (10.16 a 25.4 cm) , y comúnmente 8 pulgadas (20.32 cm) de diámetro, y será encajado en un revestimiento de acero. Un pozo de petróleo (o cilindro subterráneo) utilizado como un capacitor 20 también puede incluir un tubo de producción de diámetro menor extendido descendentemente a través de este. El pozo de petróleo (o cilindro subterráneo) también típicamente será encajado en cemento o concreto. Como se señaló anteriormente, los pozos de petróleo tales como este comúnmente son encontrados en la cercanía de las minas de carbón que portan gas, y frecuentemente se considera que son un pasivo a los propietarios de los pozos de petróleo, ya que pueden costar varios miles de dólares para tapar. Por consiguiente, los propietarios de tales pozos de petróleo frecuentemente están ansiosos y dispuestos a permitir el uso alterno de los mismos. Se ha encontrado que un pozo de petróleo (o cilindro subterráneo) de 3000 pies (914.4 m) de profundidad que tiene un revestimiento de 8 pulgadas (20.32 cm) de diámetro puede recibir y mantener 300 mcf (8495.051 m3) de gas metano a una presurización de 210.92 kg/cm2 (3000 psi). Por consiguiente, dos capacitores 20 en la cercanía de un pozo de gas de producción 10 se puede esperar que sean capaces de mantener 600 mcf (16.99 m3) de gas metano, lo cual podría igualar la capacidad de dos camiones cisterna 14. Como una ventaja particular de usar al menos uno, y preferiblemente dos o más, capacitores 20 para recibir y mantener gas extraído de un pozo de gas 10, no se requiere que este presente un camión cisterna de transporte 14 o tanque de almacenamiento arriba de la tierra, y la compresión del gas en uno o más capacitores se puede realizar en una base continua, ó 24 horas del día. Se ha encontrado que se puede usar un compresor menor 2 , comparado con aquel el cual típicamente se usa para comprimir gas en un camión cisterna de transporte 14. Adicionalmente, la tierra circundante y en contacto íntimo con cada uno de los capacitores 20 tendrá una temperatura normalizada la cual es igual a la temperatura promedio en esta región, por ejemplo, en el intervalo medio de 50°, como es común en la región del sur de Illinois y oeste de Kentucky. Como un resultado, se ha encontrado que la tierra circundante servirá como un excelente aislante de calor para mantener el calor en el gas comprimido, de modo que el gas perderá calor lentamente, y por consiguiente, permanecerá a una temperatura elevada. Y, debido a que el gas no está siendo comprimido en un tanque, el sobrecalentamiento no es un interés tan grande. La disipación de calor en la tierra circundante es representada por las flechas onduladas que emanan de cada uno de los capacitores 20. Esto representa la transferencia de calor retardada que resulta del efecto aislante de la tierra circundante. Aún adicionalmente, como una ventaja particular, cuando un camión cisterna se conecta a uno o más capacitores , se ha encontrado que la carga se puede lograr rápidamente, debido a que poca o nada compresión del gas que se extrae del capacitor o capacitores 20 es requerida, ya que el gas en el capacitor o capacitores 20 está ya comprimido a, o cerca de, la presurización deseada de 210.92 kg/cm2 (3000 psi) . Adicionalmente se ha encontrado que 2 capacitores 20 tal como se describió anteriormente que mantienen 600 mcf (16.99 m3) de gas metano se pueden cargar relativamente rápidamente, por ejemplo, en una media hora o menos. Una razón de esto es que la caída de temperatura experimentada como un resultado de la transferencia al ambiente de presión inicialmente inferior del camión cisterna, será desde la temperatura elevada del capacitor, no a una temperatura de aire ambiental o similar, de modo que la temperatura final no estará tan cercana a la temperatura de congelación del gas. Uno o más capacitores 20 de acuerdo con la presente invención también se pueden utilizar ventajosamente en el usuario final u otro sitio de descarga. Tales capacitores 20, pueden ser de una o más de cualquiera de las diversas formas diferentes. Por ejemplo, un capacitor 20 podrá ser un pozo existente, tal como un pozo de petróleo de producción o no de producción, como apenas se explicó. Un capacitor 20 también podrá incluir una mina de carbón abandonada o no usada 22, o una formación rocosa subterránea 24, tal como roca arenisca o similar. Aún adicionalmente, un capacitor 20 también podrá incluir un cilindro subterráneo que se construye cerca del pozo de producción 10 para el único propósito de recibir y almacenar gas en el cilindro, como se describe en la presente. Previo a la conexión de un camión cisterna cargado, tal como el camión cisterna 14, a un capacitor o capacitores 20 en el sitio de descarga o usuario final, el capacitor o capacitores 20 se pueden pre-cargar con gas presurizado. Esto puede proporcionar varias ventajas, incluyendo, pero no limitado a, la capacidad de descargar en un ambiente ya presurizado, de modo que el gas que es descargado no lo está y se enfria grandemente como podría ocurrir si se descarga en un ambiente de mucho menor presión. La capacidad de retención de gas de los capacitores 20, particularmente, una gran formación rocosa arenisca o similar, o una mina de carbón, puede ser bastante grande, por ejemplo, mayor que la capacidad de un camión cisterna único. Como un resultado, cuando el gas es extraído de los capacitores 20, el gas presurizado remanente en los capacitores 20 puede proporcionar presión adecuada para la descarga del gas. Por consiguiente, el gas en la formación puede actuar como, o proporcionar, un colchón en el sistema de retención de gas el cual facilitará la absorción del gas en el sistema, y luego impulsará el gas que se descarga del sistema. Aún adicionalmente, mediante la descarga del gas de un camión cisterna en un capacitor o capacitores ya presurizados 20, ocurre menos despresurización, resultando en menos caída de presión en el gas. Una vez en el capacitor o capacitores 20, el calor de la formación circundante se puede absorber en el gas presurizado contenido en el capacitor o capacitores 20, como se ilustra por las flechas onduladas, para elevar la temperatura del mismo, de modo que existirá menos ocurrencia de congelación de los reguladores y otros aparatos cuando el gas se extrae de los mismos. En el caso de un capacitor el cual es un pozo de petróleo (o cilindro subterráneo) , es preferido usar un pozo de petróleo (o cilindro subterráneo) que tiene un diámetro de revestimiento interno de varias pulgadas, por ejemplo, 8 pulgadas (20.32 cm) , y una profundidad de al menos varios cientos de pies, y preferiblemente varios miles de pies, por ejemplo, 3000 pies (914.4 m) como comúnmente se usa en pozos de petróleo no usados en las regiones del sur de Illinois y Kentucky de los Estados Unidos . Aún adicionalmente , en el extremo de descarga, cuando el gas presurizado de un camión cisterna 14 es descargado en un capacitor ya presurizado 20, poca o nada cantidad insignificante de la presurización original del proceso de carga se pierde, y, cuando el gas es extraído del capacitor 20, típicamente se desea que esté a una presión sustancialmente inferior, por ejemplo, menos de 7.03 kg/cm2 (100 psi), de modo que no se requiere capacidad de compresor en este sitio. El costo de la compresión adicional del gas en esta ubicación también se evita. Si se desea o requiere presurizar adicionalmente el gas introducido en un capacitor o capacitores 20 en el sitio de descarga, cuando se usa un compresor y el gas es calentado de manera resultante, la formación circundante puede servir de nuevo como un disipador de calor para disipar el calor extra, como se explicó anteriormente . Con referencia también a la figura 3, se ilustra un pozo de petróleo de producción 10, usado como un capacitor 20 de acuerdo con las enseñanzas de la presente invención. El pozo 10 incluye un revestimiento 26 el cual puede ser de varias pulgadas de diámetro, por ejemplo 8 pulgadas (20.32 cm) , como comúnmente se usa para revestir pozos en las regiones del sur de Illinois y Kentucky. El pozo 10 puede ser de varios miles de pies de profundidad, por ejemplo 3000 pies (914.4 m) de profundidad, como es común en estas regiones. Un pozo 10 frecuentemente incluirá un tubo de diámetro mucho menor 28, por ejemplo de aproximadamente 2 pulgadas (5.08 cm) , extendido a través de este el cual se extiende del cabezal de pozo 32 y esta debajo de la formación de gas o petróleo 32 para extraer gas o petróleo de este, como se denota por las flechas, por ejemplo, usando bombeo y/o presión de la formación. Para facilitar el uso como un capacitor 20, un tapón 34 se puede insertar en el pozo de petróleo 10 a una profundidad deseada arriba de la formación de producción 30, para aislar un espacio anular 36 que rodea el tubo 28 arriba de la formación 30, de la formación 30, de modo que el espacio 36 se puede usar como el capacitor para recibir y mantener el gas comprimido introducido en el espacio 36 a través de un orificio 38, como se denota por la fecha A. El orificio 38 también se puede usar para descargar el capacitor 20, de la manera descrita anteriormente. Como un resultado, deberá ser evidente que ya sea un pozo de producción o no de producción se puede utilizar como un capacitor 20 de acuerdo con la presente invención. Se ha encontrado que tales pozos tienen una capacidad de presión de 4000 psi, la cual hace a los pozos adecuados para el uso como un capacitor a una presión de los 210.92 kg/cm2 (3000 psi) deseadas . Los campos petroleros, tal como en las regiones del sur de Illinois y Kentucky de los Estados Unidos, comúnmente incluyen pozos perforados en una configuración predeterminada, tal como en espacios de 330 pies por 660 pies (100.58 m por 201.168 m) de centro a centro. Tales distancias son suficientemente pequeñas de modo que dos o más de los cabezales de pozo se pueden conectar conjuntamente económicamente por la tubería de alta presión. Esto es verdad tanto en el sitio de carga como también en el sitio de descarga, tal como un usuario final o similar. Por consiguiente, se ha mostrado y descrito un nuevo método y aparato para recuperar y transportar gas metano el cual supera muchos de los problemas descritos anteriormente. Será evidente, sin embargo, para aquellos familiarizados en la técnica, que muchos cambios, variaciones, modificaciones, y otros usos y aplicaciones para el dispositivo objeto son posibles. Todos los cambios, variaciones, modificaciones, y otros usos y aplicaciones que no se apartan del espíritu y alcance de la invención se considera que son cubiertos por la invención la cual es limitada solamente por las reivindicaciones las cuales siguen . Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (21)

1. REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Método para recuperar y transportar gas, caracterizado porque comprende las etapas de: (a) transferir el gas de un pozo de producción a un primer capacitor subterráneo y almacenar el gas en el capacitor; y (b) transferir el gas del primer capacitor subterráneo a un segundo capacitor subterráneo, una tubería, un usuario final, un procesador de gas, o una planta de energía .
2. 2. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el primer capacitor subterráneo y segundo capacitor subterráneo se construyen de una formación seleccionada del grupo que consiste de un pozo de petróleo, mina de carbón, formación rocosa subterránea, y un cilindro subterráneo .
3. 3. Método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el gas se selecciona del grupo que consiste de gas metano, gas natural, combinaciones de los mismos, y constituyentes de los mismos.
4. 4. Método de conformidad con la reivindicación 3 , caracterizado porque el primer capacitor subterráneo es un cilindro subterráneo.
5. 5. Método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el cilindro subterráneo se instala para el propósito de almacenar gas en este.
6. 6. Método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el cilindro subterráneo tiene un diámetro que varía entre 4 y 10 pulgadas (10.16 cm y 25.4 cm) .
7. 7. Método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el cilindro subterráneo es al menos de 300 pies (91.44 m) de longitud.
8. 8. Método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el cilindro subterráneo es de al menos 3000 pies (914.4 m) de longitud.
9. 9. Método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el cilindro subterráneo es capaz de mantener al menos 300 mcf (8495.051 m3 ) de gas metano a una presurización de al menos 210.92 kg/cm2 (3000 psi).
10. 10. Método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el gas se transfiere del pozo de producción al primer capacitor subterráneo vía (i) un camión cisterna, (ii) una tubería, o (iii) cualquier combinación de los mismos .
11. 11. Método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el gas se transfiere del primer capacitor subterráneo vía un camión cisterna a (i) un segundo capacitor subterráneo, (ii) una tubería, o (iii) una planta de energía.
12. 12. Método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la planta de energía es una planta de energía de co-encendido .
13. 13. Método para recuperar y transportar gas, caracterizado porque comprende las etapas de: (a) transferir gas metano, gas natural, o una combinación de los mismos de un pozo de producción a un primer capacitor subterráneo y almacenar el gas en el capacitor; y (b) transferir el gas del primer capacitor subterráneo vía un camión cisterna a un segundo capacitor subterráneo, una tubería, un usuario final, un procesador de gas, o una planta de energía, en donde el primer capacitor subterráneo es un cilindro subterráneo que es capaz de mantener al menos 300 mcf (8495.051 m3) de gas metano a una presurización de al menos 210.92 kg/cm2 (3000 psi).
14. 14. Sistema para recuperar y transportar gas, caracterizado porque comprende: (a) un primer capacitor subterráneo que es capaz de recibir, almacenar y descargar gas, en donde el primer capacitor subterráneo es construido de un pozo de petróleo, mina de carbón, formación rocosa subterránea, o un cilindro subterráneo ; (b) un medio para transferir gas de un pozo de producción al primer capacitor subterráneo, en donde el medio se selecciona del grupo que consiste de un camión cisterna y tubería; y (c) un camión cisterna para transferir gas del primer capacitor subterráneo a un segundo capacitor subterráneo, una tubería, un usuario final, un procesador de gas, o una planta de energía.
15. 15. Sistema de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el primer capacitor subterráneo es un cilindro subterráneo.
16. 16. Sistema de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el cilindro subterráneo se instala para el propósito de almacenar gas en este.
17. 17. Sistema de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el cilindro subterráneo tiene un diámetro que varía entre 4 y 10 pulgadas (10.16 cm y 25.4 cm) .
18. 18. Sistema de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el cilindro subterráneo es al menos de 300 pies (91.44 m) de longitud.
19. 19. Sistema de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el cilindro subterráneo es de al menos 3000 pies (914.4 m) de longitud.
20. 20. Sistema de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el cilindro subterráneo es capaz de mantener al menos 300 mcf (8495.051 m3) de gas metano a una presurizacion de al menos 210.92 kg/cm2 (3000 psi).
21. 21. Sistema de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el primer capacitor subterráneo se conecta a un segundo capacitor subterráneo vía una tubería de alta presión.