[發明專利]一種可控注氣點注氣裝置、注氣工藝及氣化方法

有效

• 申請號: 201310260123.4
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN104251133B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 劉剛;陳峰
• 申請（專利權）人: 新奧科技發展有限公司
• 主分類號: E21B43/295
• 分類號: E21B43/295
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 鞏克棟

技術領域

本發明涉及煤炭資源開發技術領域，尤其涉及一種可控注氣點注氣裝置、注氣工藝及氣化方法。

背景技術

無井式煤炭地下氣化技術主要采用定向鉆孔貫通和反向燃燒技術構建氣化通道，再注入空氣和氧/蒸汽等氣化劑進行地下氣化生產煤氣。其優點在于單爐產量氣大；缺點在于氣化燃燒區位置不穩定、氣化劑漏失率高、通道過長需增加愛輔助進氣孔。

針對以上問題，美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室研究開發出受控注入點后退氣化工藝（CRIP），通過燃燒套管的方式使注入點后退形成新的燃燒帶，如此逐段向垂直注入孔推進，見圖1。點火器用引火氣體硅烷點燃丙烷噴嘴，在地面拖曳移動。比利時圖林地下氣化試驗設計注入管采用雙層套管，蛇管在撓性套管內移動。蛇管內裝三根熱電偶電線和兩根可燃的空心管，一根空心管輸送三乙基硼（遇空氣即燃燒）和CH₄，另一根空心管注氧，蛇管端部固定點火器。

CRIP工藝的優點是氣化過程能夠得到有效控制，其主要缺點是該工藝需要在定向井內不同距離位置多次點火引燃煤層再進行氣化，由于注氣點位置移動不連續、氣化過程穩定性差，且點火注氣裝置結構復雜、造價高，點火過程操作復雜，控制難度大，安全系數低。

發明內容

本發明的目的在于解決以往無井式地下氣化受控注入點后退工藝需多次點火且裝置復雜、注氣點位置移動不連續、氣化過程穩定性差等一系列問題，提供一種無井式地下氣化的可控注氣點移動的逆向燃燒引火、氣化方法，以達到提高氣化過程穩定控制和安全性能，同時降低生產成本的目的。本發明還提供了一種可控注氣點注氣裝置及注氣工藝。

本發明基于定向鉆進和連續油管技術，利用定向鉆進和連續油管相配合方式實現注氣點移動，同時調節氣化劑注入參數控制逆向燃燒的原理，進而達到調控火焰工作面位置移動和燃燒速度，進行地下煤層的逆向燃燒引火、氣化的目的。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

本發明的目的之一在于提供一種可控注氣點注氣裝置。所述注氣裝置包括定向井通道，所述定向井通道中設有連續油管，所述連續油管連通氧氣/富氧氣體管線；所述連續油管和定向井通道的環隙連通輔助氣化劑管線和蒸汽管線；所述連續油管的起端設有注氣井頭，末端設有噴嘴。

所述連續油管通過防噴器（盒）密封放至井內。

本發明的目的之二在于提供一種可控注氣點氣化注氣工藝，所述注氣工藝由置于定向井通道內的連續油管輸送氧氣/富氧氣體，所述氧氣/富氧氣體與連續油管和定向井壁間環空輸送的輔助氣化劑在連續油管末端的噴嘴位置混合均勻，混合后的氣化劑通過定向井通道或煤層內孔隙通道進入煤層預定氣化位置。

所述氧氣/富氧氣體和輔助氣化劑在連續油管末端的噴嘴位置，也就是鉆孔或通道內混合。

本發明所述注氣過程的注氣點移動控制，可以通過提升、下放動作控制連續油管和噴嘴移動實現注氣位置變換。

本發明所述定向井通道用定向鉆進方法形成。定向鉆進技術是當今世界石油勘探開發領域最先進的鉆井技術之一，是由特殊井下工具、測量儀器和工藝技術有效控制井眼軌跡，使鉆頭沿著特定方向鉆達地下預定目標的鉆井工藝技術，目前在油田開發中廣泛使用。采用定向鉆進技術可以使地面和地下條件受到限制的油氣資源得到經濟、有效的開發，能夠大幅度提高油氣產量和降低鉆井成本，有利于保護自然環境，具有顯著的經濟效益和社會效益。

本發明所述定向鉆進方法優選采用石油或煤層氣鉆井技術中的定向井技術、水平井技術、側鉆井技術、徑向水平井技術、分支井技術、叢式井技術或大位移井技術中的任意一種。所述定向井通道長度大于10m。

本發明所述定向井通道為無支護通道或有支護通道，在實際實施過程中依據煤巖、地質條件等因素，確定是否進行通道支護。

所述有支護通道采用篩管支護和/或套管支護，優選篩管支護或篩管和套管組合支護。在實際實施過程中需要考慮支護套管強度、煤層夾矸、煤層水等影響逆向燃燒引火速度的因素，可以選擇不同支護方式。通常為提高氣化劑與待引燃煤層接觸面積，優選篩管支護或者篩管+套管的兩種支護方式組合。

所述支護管材料為可燒蝕材料，進一步優選有機類材料，最優選玻璃鋼或PE管材。實施過程中考慮強度、燃燒特性等因素，優選有機類材料，如：玻璃鋼、PE管材等。

所述氧氣/富氧氣體由氣化劑制取系統提供。所述富氧氣體為氧氣與氮氣、二氧化碳中的一種或兩種氣體形成的氣體混合物，其中氧氣的體積濃度大于21%。