本發(fā)明涉及一種煤炭地下氣化開采中直井水平井聯(lián)合點火的方法，屬煤炭地下氣化領域。
背景技術：
煤炭地下氣化(UCG)是將地下賦存的煤在煤層內燃燒氣化生成合成氣輸送到地面，作為能源或化工原料特別適用于常規(guī)方法不可采或不經濟的煤層，以及煤礦的二次或多次復采。產出氣可經過處理，通過管道輸送，也可直接使用煤氣發(fā)電或化工合成。煤炭地下氣化是一門融合多學科為一體的綜合性能源生產技術，涉及到地質學、水文學、鉆井技術、點火燃燒控制技術、產品氣加工利用技術、生態(tài)環(huán)境保護等一系列技術，其復雜程度遠超地面氣化。目前普通點火方法由于初期地下空間小，造成點火難，點火時間長等問題。
技術實現(xiàn)要素：
為了解決現(xiàn)有技術存在的上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種煤炭地下氣化開采中直井水平井聯(lián)合點火的方法，采用直井水平井聯(lián)合點火的方式，可實現(xiàn)煤炭地下氣化的高效點火。
本發(fā)明涉及一種煤炭地下氣化開采中直井水平井聯(lián)合點火的方法，包括以下步驟：步驟1.進行煤田勘探，鉆直井、水平井，水平井在煤層底部50-80cm處；步驟2.用擴筒鉆頭在預計點火處鉆出直徑為80-90cm、長為2-4m的孔洞，擴孔后，大孔洞距離下覆巖層20cm-50cm；井筒與煤層的連接采用射孔槍方式射孔；步驟3.對煤層進行高壓水力壓裂，壓裂范圍為10-15m；步驟4.通過直井向煤層中注入重量比1∶2-1∶4的由硝酸銨和氯化鉀組成的混合物1-2噸，再注入15000-25000方的空氣，之后注入0.5-1噸草酸；步驟5.步驟4完成后通過水平井向煤層中注入富氧引燃氣體，通過電偶平衡地下煤炭點火裝置進行點火，并不斷注入助燃氣體，在采氣井監(jiān)測采出氣體組分中氧氣含量，從而確定點火是否成功。
步驟2中井筒與煤層的連接采用射孔槍方式射孔，具體步驟包括：應用聚能爆破的原理，利用電纜或管柱將組裝并密封好的油氣井專用聚能射孔彈輸送到井下并對準目的層，采取電磁雷管點火，投棒或加壓的方式按先后順序瞬間引爆起爆器、導爆索和聚能彈射孔彈。射孔孔徑10～15mm；孔眼幾何形狀短軸與長軸之比為0.6-0.8；孔徑軌跡須沿套管表面螺旋分布，在任一橫截面只能最多有一個孔眼；孔眼密度為15～25孔/m?？籽垡M可能穿透煤層傷害區(qū)，進入無傷區(qū)。
步驟3中采用本領域通常使用的前置液滑溜水、攜砂液、清潔壓裂液進行壓裂施工。為了充分造縫和增強液體的攜砂能力，施工采用大排量方式進行壓裂，設計排量7.0-10.0m3/min，其中油管注入排量2.6～2.7m3/min，套管注入排量4.5-7.5m3/min。為了降低孔眼和裂縫內彎曲摩阻，各段前置液階段加入2個支撐劑段塞；施工加砂采用20～40目石英砂，以提高支撐劑支撐效率，提高裂縫導流能力。
步驟5中富氧引燃氣體的成分按質量百分比由60-80％氧氣和20-40％氮氣組成，助燃氣體可為甲烷或乙烷。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的煤炭地下氣化開采中直井水平井聯(lián)合點火的方法具有以下有益效果：
1.采用擴筒鉆頭，可根據不同煤層來調整空洞大小，為后續(xù)射孔、壓裂提供便利條件，本方法較常規(guī)鉆井更為靈活、高效。
2.對煤層進行射孔、壓裂作業(yè)后能擴大助燃氣體存放體積，增加點火成功率。
3.向注氣井中加入混合助燃劑(硝酸銨、氯化鉀、草酸)，并采用富氧引燃氣體注入方式，增加了裂解成功率，可有效進行點火，節(jié)約了時間、人力成本。
4.通過對尾氣中氧氣進行監(jiān)測，可知燃燒進度、效率，更準確得知地下燃燒狀況。
5.水平井與直井組合，兼有單支水平井溝通煤層割理與直井“點”狀開采煤氣的特點，具有水平井及直井兩個井口，可以實現(xiàn)排水與采氣同時進行。
附圖說明
圖1擴孔作業(yè)示意圖。
1.水平井；2.直井；3.氮氣分離裝置；4.富氧氣體；5.壓裂范圍；6.擴孔作業(yè)范圍；7.助燃劑；8.煤層
具體實施方式
下面通過實施例，對本發(fā)明的技術方案作進一步的具體說明。
實施例1
一種煤炭地下氣化開采中直井水平井聯(lián)合點火的方法，包括以下步驟：步驟1.進行煤田勘探，鉆直井(2)、水平井(1)，水平井(1)在煤層(8)底部65cm處；步驟2.用擴筒鉆頭在預計點火處鉆出直徑為85cm、長為2m的孔洞，擴孔后，大孔洞距離下覆巖層25cm；井筒與煤層(8)的連接采用射孔槍方式射孔；步驟3.對煤層(8)進行高壓水力壓裂，壓裂范圍為12m；步驟4.通過直井(2)向煤層(8)中注入重量比1∶2的由硝酸銨和氯化鉀組成的混合物1噸，再注入17000方的空氣，之后注入0.5噸草酸；步驟5.步驟4完成后通過水平井(1)向煤層(8)中注入富氧引燃氣體(4)，通過電偶平衡地下煤炭點火裝置進行點火，并不斷注入甲烷氣體，在采氣井監(jiān)測采出氣體組分中氧氣含量，從而確定點火是否成功。富氧引燃氣體(4)的成分按質量百分比由80％氧氣和20％氮氣組成。
實施例2
一種煤炭地下氣化開采中直井水平井聯(lián)合點火的方法，包括以下步驟：步驟1.進行煤田勘探，鉆直井(2)、水平井(1)，水平井(1)在煤層(8)底部55cm處；步驟2.用擴筒鉆頭在預計點火處鉆出直徑為80cm、長為2.5m的孔洞，擴孔后，大孔洞距離下覆巖層22cm；井筒與煤層(8)的連接采用射孔槍方式射孔；步驟3.對煤層(8)進行高壓水力壓裂，壓裂范圍為11m；步驟4.通過直井(2)向煤層(8)中注入重量比1∶3的由硝酸銨和氯化鉀組成的混合物1.5噸，再注入18000方的空氣，之后注入0.6噸草酸；步驟5.步驟4完成后通過水平井(1)向煤層(8)中注入富氧引燃氣體(4)，通過電偶平衡地下煤炭點火裝置進行點火，并不斷注入甲烷氣體，在采氣井監(jiān)測采出氣體組分中氧氣含量，從而確定點火是否成功。富氧引燃氣體(4)的成分按質量百分比由70％氧氣和30％氮氣組成。
實施例3
一種煤炭地下氣化開采中直井水平井聯(lián)合點火的方法，包括以下步驟：步驟1.進行煤田勘探，鉆直井(2)、水平井(1)，水平井(1)在煤層(8)底部70cm處；步驟2.用擴筒鉆頭在預計點火處鉆出直徑為85cm、長為3m的孔洞，擴孔后，大孔洞距離下覆巖層30cm；井筒與煤層(8)的連接采用射孔槍方式射孔；步驟3.對煤層(8)進行高壓水力壓裂，壓裂范圍為13m；步驟4.通過直井(2)向煤層(8)中注入重量比1∶4的由硝酸銨和氯化鉀組成的混合物2噸，再注入20000方的空氣，之后注入0.8噸草酸；步驟5.步驟4完成后通過水平井(1)向煤層(8)中注入富氧引燃氣體(4)，通過電偶平衡地下煤炭點火裝置進行點火，并不斷注入甲烷氣體，在采氣井監(jiān)測采出氣體組分中氧氣含量，從而確定點火是否成功。富氧引燃氣體(4)的成分按質量百分比由70％氧氣和30％氮氣組成。