[發明專利]煤炭地下氣化爐、以及煤炭地下氣化方法

有效

• 申請號: 201310398563.6
• 申請日: 2013-09-04
• 公開（公告）號: CN103437748A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 陳峰;劉剛;潘霞
• 申請（專利權）人: 新奧氣化采煤有限公司
• 主分類號: E21B43/295
• 分類號: E21B43/295
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;孫征

技術領域

本發明涉及一種煤炭地下氣化爐，以及煤炭地下氣化方法。

背景技術

煤炭地下氣化就是將處于地下的煤炭進行有控制的燃燒，通過對煤的熱作用及化學作用而產生可燃氣體的過程。地下氣化爐通常由進氣井、氣化通道、出氣井及輔助監測井所組成，氣化劑從進氣井注入，在氣化通道中與煤層發生復雜的熱化學反應，生成的煤氣沿氣化通道和出氣井輸送至地面。

狹義的地下氣化爐型是指氣化通道的形狀，廣義的地下氣化爐型是指地下氣化所用鉆孔的類型、相互位置、氣化時的用途及啟動順序等形成的通道形狀。

只有一對進/出氣井的氣化爐型產氣量比較小，較小的燃燒區難以積聚大量熱能，相應的熱損失比較大，抵御地下水入侵氣化爐、煤層頂板冒落造成堵塞的能力弱，進而，氣化過程也難以穩定進行。目前的氣化爐已經發展成眾多的鉆孔通過鉆孔類型（豎直井、水平定向鉆井）、鉆孔間距、氣化時氣流的走向和燃燒區走向等組合出各種類型的地下氣化爐，能夠成倍地提高煤氣產量、氣化過程的穩定性、煤層的采收率，而且能夠有效降低地下水入侵、頂板冒落、熱損失等的風險。

因此，氣化爐型是決定氣化過程成敗的關鍵因素之一。

現有技術一：安格林的地下氣化單元爐型。由于安格林地下氣化站建立時間比較久（20世紀四十年代），地質條件特殊，主要沿用豎直鉆井，附帶使用定向鉆井，密集地打豎直鉆井，通過空氣壓裂貫通，引導燃燒區移動，如圖1所示。

現有技術二：專利200810119354.2，無井式地下氣化工藝，給出了一種“L”形地下氣化爐，主要特點在于一個水平定向鉆貫通多個豎直鉆孔形成“一”線爐作為出氣列，即圖2中的貫通口至6#一線，高壓火力貫通另外多個豎直鉆孔形成“一”線爐作為氣化列，即6#至9#一線，兩者共同組成“L”型地下氣化爐。在擴大生產階段，氣化爐形成后，將會在5#至9#一線的3#一側打與5#～9#的第一排豎直孔，進行高壓火力與5#～9#的貫通，依次打第n排豎直鉆孔，引導燃燒面向貫通口方向移動，產出的煤氣從貫通口至6#一線上的鉆孔排至地面。

現有技術一的缺點在于空氣壓裂貫通方向性差、貫通速度慢。

現有技術二的缺點在于：①氣化爐的構建難度大、結構不夠穩定，一個水平定向鉆貫穿多個豎直鉆井不易實現，既使實現，后續如不盡快利用，存在鉆井堵塞風險；②貫通——生產的循環，操作難度大。多排豎直井都需要高壓火力貫通，在不停地進行著高壓火力貫通——氣化生產的循環切換中，操作難度大。

發明內容

針對現有技術的相關技術問題，本發明的目的在于提供一種煤炭地下氣化爐、以及煤炭地下氣化方法，從而至少消除現有技術中氣化生產階段貫通速度慢、結構不穩定的缺陷。

一方面，本發明提供一種煤炭地下氣化爐，包括：點火系統，具有通入煤層的第一豎直鉆井、以及水平段在煤層中且與第一豎直鉆井導通的第一水平定向鉆井，注氣系統，具有通入煤層的第二鉆井，與所述第一水平定向鉆井導通，所述第二鉆井為水平段在煤層中的至少一個第二水平定向鉆井。

優選地，所述第一水平定向鉆井以火力擴孔的方式與所述第二水平定向鉆井導通。

優選地，所述第二鉆井為彼此平行的至少兩個所述第二水平定向鉆井，沿與第一水平定向鉆井相交的方向布置在其一側或兩側。

優選地，所述第二水平定向鉆井與第一水平定向鉆井呈30°-90°的夾角。

優選地，沿所述第一水平定向鉆井設有至少一個第二豎直鉆井，其中，通過第一水平定向鉆井的火力擴孔，所有第二豎直鉆井彼此連通以構成出氣井。

優選地，所述第一水平定向鉆井的水平段末端，以火力貫通或定向爆破或冷態壓裂方式與所述第一豎直鉆井導通。

優選地，所述第一水平定向鉆井的水平段末端，與所述第一豎直鉆井直接貫通。

優選地，所述第二鉆井為至少兩個所述第二水平定向鉆井，布置在第一水平定向鉆井的同一側，其中一個第二水平定向鉆井指向并以壓裂貫通方式與所述第一豎直鉆井導通，沿該一個第二水平定向鉆井布置有至少一個第三豎直鉆井，其中，該一個第二水平定向鉆井通過火力擴孔與第三豎直鉆井導通并一起構成出氣井。

優選地，所有鉆井（包括水平定向鉆井和豎直井）中，每個鉆井的位于煤層中的裸孔段均由支護裝置支護。

優選地，所述支護裝置為篩管或無縫管。

優選地，至少在一個所述第二水平定向鉆井中設有可拖拽的氣化劑通入管，其注氣端隨所述氣化劑通入管的被拖拽而移動。