煤炭地下氣化系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤炭開采領(lǐng)域，尤其涉及一種煤炭地下氣化系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]煤炭地下氣化(Underground Coal Gasificat1n)是將處于地下的煤炭進(jìn)行有控制地燃燒，通過對煤的熱作用及化學(xué)作用產(chǎn)生可燃?xì)怏w的過程。在煤炭地下氣化實施過程中，需要注入氣化劑以及水或者水蒸氣，其中水或者水蒸氣用于與熾熱煤層發(fā)生水煤氣反應(yīng)來生成氫氣和一氧化碳。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)如專利申請2013100641272.5公開的煤炭地下氣化系統(tǒng)，其水或者水蒸氣的注入點位置固定設(shè)置于進(jìn)氣通道內(nèi)，其注入的水或者水蒸氣隨著氣化劑一起進(jìn)入氣化通道。在氣化過程中，熾熱煤層通常位于其注氣點和氣化通道上方，導(dǎo)致其注入的水或者水蒸氣大部分積存于燃空區(qū)域。如此使得大部分水或者水蒸氣無法參加水煤氣反應(yīng)，因此降低了水或者水蒸氣的利用率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種將水或者水蒸氣注入煤層燃燒時移動的熾熱區(qū)域的煤炭地下氣化系統(tǒng)來解決上述技術(shù)問題，該系統(tǒng)包括:
[0005]采用定向鉆水平井的進(jìn)氣井，所述進(jìn)氣井內(nèi)設(shè)置有可控移動的注氣裝置，所述注氣裝置用于在注氣點位置注入氣化劑；
[0006]采用定向鉆水平井的進(jìn)水井，所述進(jìn)水井的水平段位于進(jìn)氣井的水平段豎直上方，所述進(jìn)水井內(nèi)設(shè)置有可控移動的注水裝置，所述注水裝置用于在注水點位置注入水或者水蒸氣；
[0007]連通進(jìn)氣井終點的貫通井；
[0008]控制裝置，用于控制注氣裝置和注水裝置逐步后退相應(yīng)距離，使得注水裝置的注水點位置能夠跟隨注氣裝置的注氣點位置移動來將水或者水蒸氣注入煤層燃燒時移動的熾熱區(qū)域。
[0009]在本發(fā)明的一個實施例中，該系統(tǒng)還包括采用定向鉆水平井的出氣井，該出氣井的終點連通至上述貫通井，所述出氣井的水平段位于進(jìn)水井的水平段豎直上方且內(nèi)部設(shè)置有篩管。
[0010]在本發(fā)明的一個實施例中，所述進(jìn)氣井的水平段內(nèi)設(shè)置有篩管或者高溫可燃材料制成的套管，所述注氣裝置設(shè)置于該篩管或者套管內(nèi)。
[0011 ] 在本發(fā)明的一個實施例中，所述進(jìn)水井)的水平段的內(nèi)設(shè)置有篩管，所述注水裝置設(shè)置于該篩管內(nèi)。
[0012]在本發(fā)明的一個實施例中，該系統(tǒng)還包括所述進(jìn)水井的水平段位于進(jìn)氣井的水平段豎直上方4?1m位置。
[0013]在本發(fā)明的一個實施例中，所述貫通井還連通至進(jìn)水井的終點。
[0014]在本發(fā)明的一個實施例中，該系統(tǒng)還包括用于測量排出氣體溫度的第一測溫裝置，所述控制裝置在第一測溫裝置測得的溫度大于200°C時控制注氣裝置后退相應(yīng)的距離并控制注水裝置注入定量的水或者水蒸氣。
[0015]在本發(fā)明的一個實施例中，該系統(tǒng)還包括用于測量排出氣體中可燃?xì)怏w組分的組分檢測裝置，其中所測得可燃物的組分用于計算排出氣體的熱值，所述控制裝置在計算得到的出氣熱值小于800千卡每標(biāo)方或者下降25%時控制注氣裝置后退相應(yīng)距離并控制注水裝置注入定量的水或者水蒸氣。
[0016]在本發(fā)明的一個實施例中，所述可控移動的注氣裝置和/或注水裝置的結(jié)構(gòu)為連續(xù)油管以及連接至該連續(xù)油管一端的注射頭。
[0017]上述煤炭地下氣化系統(tǒng)設(shè)置有可控移動的注水裝置和注氣裝置，通過控制注水裝置和注氣裝置交替后退并在交替期間控制注水裝置注入水或者水蒸氣，如此使得注水裝置的注水點位置能夠跟隨注氣裝置的注氣點位置移動來將水或者水蒸氣注入煤層移動的熾熱區(qū)域，因此能夠提高水或者水蒸氣的利用率。
【附圖說明】
[0018]圖1和圖2是本發(fā)明煤炭地下氣化系統(tǒng)的氣化工作面第一較佳實施方式的示意圖。
[0019]圖3是本發(fā)明煤炭地下氣化系統(tǒng)的氣化工作面第二較佳實施方式的示意圖。
[0020]圖4是本發(fā)明煤炭地下氣化系統(tǒng)較佳實施方式控制部分的示意圖。
【具體實施方式】
[0021]為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出【具體實施方式】、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
[0022]關(guān)于實施例:
[0023]請參見圖1和圖2，本發(fā)明一種煤炭地下氣化系統(tǒng)的第一較佳實施方式的氣化工作面包括進(jìn)氣井1、進(jìn)水井2以及貫通井4。
[0024]進(jìn)氣井I采用定向鉆水平井，其從煤層5的一側(cè)穿過上覆巖層6后貫通到煤層5中，用于提供注氣(氣化劑)通道。進(jìn)氣井I的水平段通常位于煤層5底板的豎直上方0.5?2m位置。在本實施方式當(dāng)中，進(jìn)氣井I水平段位于煤層5底板上方Im位置。圖1和圖2中進(jìn)氣井I的水平段總長度為250m。所述進(jìn)氣井I的水平段可以為裸孔，也可以在其內(nèi)部設(shè)置篩管或者高溫可燃材料(例如玻璃鋼)制成的套管，使得氣化劑能夠順利從注氣點位置排出來輔助煤層燃燒。所述進(jìn)氣井I的造斜段和豎直段可以分別采用石油套管。所述進(jìn)氣井I的水平段、造斜段和豎直段套管孔徑統(tǒng)一為177mm。
[0025]進(jìn)水井2采用定向鉆水平井從煤層5設(shè)置進(jìn)氣井I的相同側(cè)穿過上覆巖層6后貫通到煤層5中，用于提供注水(水或者水蒸氣)通道。進(jìn)水井2的水平段位于進(jìn)氣井I水平段豎直上方4?1m位置。在本實施方式當(dāng)中，進(jìn)水井2水平段位于進(jìn)氣井I水平段套管上方1m位置。圖1中進(jìn)水井2的總長度為255m，圖2中進(jìn)水井總長度為250m。所述進(jìn)水井2的水平段可以為裸孔，也可以在其內(nèi)設(shè)置篩管，如此使得水或者水蒸汽能夠從注水點位置順利排出并參加水煤氣反應(yīng)。所述進(jìn)水井2的造斜段和豎直段內(nèi)可以設(shè)置石油套管。所述進(jìn)水井2的水平段、造斜段和豎直段套管的孔徑統(tǒng)一為177mm。
[0026]貫通井4從煤層5的另一側(cè)穿過上覆巖層6后貫通到煤層5中。圖1中貫通井4采用定向鉆斜井，造斜段部分采用石油套管，套管以下部分采用裸孔連通進(jìn)氣井I的終點。圖2中貫通井4采用石油套管的豎直井，套管以下部分采用裸孔連通進(jìn)氣井I的終點。貫通井4還連通至進(jìn)水井2的終點，如此使得煤氣排出更加順暢。圖1和圖2中貫通井4套管孔徑都為177mm。
[0027]工作面連通后，對各通道實施高壓空氣吹掃，吹掃后就實現(xiàn)了該氣化工作面構(gòu)建。工作面構(gòu)建完成后，由貫通井4在進(jìn)氣井I終點的位置處實施點火。點火完成后，由進(jìn)氣井I注入氣化劑，由進(jìn)水井2注入水或者水蒸氣，工作面產(chǎn)生的煤氣由貫通井4排出氣化工作面。
[0028]請參見圖3，本發(fā)明一種煤炭地下氣化系統(tǒng)的氣化工作面的第二較佳實施方式的示意圖。該實施方式的氣化工作面包括進(jìn)氣井1、進(jìn)水井2、出氣井3以及貫通井4。
[0029]進(jìn)氣井I采用定向鉆水平井從煤層5的一側(cè)穿過上覆巖層6后貫通到煤層5中，用于提供注氣(氣化劑)通道。進(jìn)氣井I的水平段位于煤層5底板的上方0.5?2m位置。在本實施方式當(dāng)中，進(jìn)氣井I水平段位于煤層5底板上方Im位置，進(jìn)氣井I的水平段總長度為250m。所述進(jìn)氣井I的水平段可以為裸孔，也可以在其內(nèi)設(shè)置篩管或者高溫可燃材料(例如玻璃鋼)制成的套管，使得氣化劑能夠從注氣點位置順利排出來輔助煤層燃燒。所述進(jìn)氣井I的造斜段和豎直段內(nèi)可以設(shè)置石油套管。所述進(jìn)氣井I的水平段、造斜段和豎直段套管孔徑統(tǒng)一為177mm。
[0030]進(jìn)水井2采用定向鉆水平井從煤層5設(shè)置進(jìn)氣井I的相同側(cè)穿過上覆巖層6后貫通到煤層5中，用于提供注水通道。進(jìn)水井2的水平段位于進(jìn)氣井I水平段豎直上方4?1m位置。在本實施方式當(dāng)中，進(jìn)水井2水平段位于進(jìn)氣井I水平段套管上方1m位置，進(jìn)水井2的總長度255m。所述進(jìn)水井2的水平段可以為裸孔，也可以在其內(nèi)設(shè)置篩管，如此使得水或者水蒸汽能夠從注水點位置順利排出并參加水煤氣反應(yīng)。所述進(jìn)水井2的造斜段和豎直段分別可以采用石油套管。所述進(jìn)水井2的水平段、造斜段和豎直段套管的孔徑統(tǒng)一為 177mm0
[0031]出氣井3采用定向鉆水平井從煤層5設(shè)置進(jìn)氣井I的相同側(cè)穿過上覆巖層6后貫通到煤層5中。所述出氣井3的水平段位