[發明專利]用于煤炭地下氣化工藝的井口控制系統及其操作方法

在審

• 申請號: 201811267246.X
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109162689A
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 王建;馬修·詹姆斯·迪克森;卡斯珀·揚·亨德利克·伯格;閔振華;汪原理
• 申請（專利權）人: 中為（上海）能源技術有限公司
• 主分類號: E21B43/295
• 分類號: E21B43/295;E21B33/06;E21B33/068
• 代理公司: 杭州賽科專利代理事務所(普通合伙) 33230
• 代理人: 馮年群

1.用于煤炭地下氣化工藝的井口控制系統，其特征在于，所述井口控制系統從上至下包括如下部件：

連續油管，用于輸送氣化過程的工藝流體和井下工藝控制設備；

鵝頸管，套設于連續油管，用于引導連續油管進入下游注入頭設備；

注入頭，套設于鵝頸管端部，用于給連續油管提供注入和回拉動力；

防噴盒，設于注入頭下游，用于密封連續油管周圍環空壓力，防止操作過程中各種流體的反向溢出；

工作窗，設于防噴管下游，用于井下工藝控制設備的裝卸；

防噴器，設于工作窗下游且與井口配合，用于發現并控制生產和操作過程中各種流體反向溢流和井噴，在必要時能剪斷連續油管并進行封井，保護地面設備及操作人員的人身安全；

支架，可拆卸設于井口，用于支撐整個控制系統。

2.根據權利要求1所述的用于煤炭地下氣化工藝的井口控制系統，其特征在于：所述注入頭采用不壓井起下裝置代替，單個ISC井對各自配置不壓井起下裝置，10-20個ISC井對配置一個車載注入頭單元；

還包括防噴管，位于工作窗下方或上方且套設于連續油管，用于在裝卸過程中為井下工藝設備提供放置空間，并在操作過程中提供一段壓力緩沖區。

3.根據權利要求1所述的用于煤炭地下氣化工藝的井口控制系統，其特征在于：所述連續油管依據項目選定的煤炭地下氣化工藝選擇單根連續油管、同心連續油管或復合連續油管，其長度選擇確保連續油管能夠抵達煤層及煤層內部井孔延伸長度，外徑根據氣化工藝要求計算好的流體流量和壓降進行選擇，連續油管的材質和壁厚根據所用冷卻劑的性質、預期的煤炭地下氣化過程運行周期、預計進出地下煤層的次數和流體流量進行選擇，包括HDPE復合材料、碳鋼或316L不銹鋼。

4.根據權利要求1所述的用于煤炭地下氣化工藝的井口控制系統，其特征在于：所述鵝頸管配備了滾輪，以便引導連續油管進入注入頭，還配備了防連續油管側滑的機構，以便連續油管沿與鵝頸管相切的方向進入或退出鵝頸管。

5.根據權利要求1所述的用于煤炭地下氣化工藝的井口控制系統，其特征在于：所述注入頭包括支撐架、設置于支撐架上的鏈條傳動系統和驅動系統，所述鏈條傳動系統包括多組鏈輪和設置有用于夾持連續油管的夾持塊的鏈條，每組鏈輪驅動一條鏈條傳動且相鄰的兩條鏈條的傳輸段相對平行設置形成供連續油管穿過的油管通道，注入頭的選型根據煤炭地下氣化工藝設計選擇標準產品，包括8萬鎊、10萬鎊、12萬鎊和20萬鎊的設備。

6.根據權利要求1所述的用于煤炭地下氣化工藝的井口控制系統，其特征在于：所述防噴盒選擇單聯式或雙聯式產品來滿足對不同氣化工藝的設計需要，防噴盒與上下游設備的連接形式要求氣密性連接，包括法蘭式和由壬式，并要求防噴盒產品按API6A和API16A標準經過嚴格密封性能試驗，以保證防噴盒的性能安全可靠。

7.根據權利要求1所述的用于煤炭地下氣化工藝的井口控制系統，其特征在于：所述工作窗配備油管懸掛器和油管密封裝置來滿足工作狀態下井口控制系統的氣密性要求，通過液壓裝置，打開和關閉工作窗，工作窗打開后，上部窗口可提升至一定距離來滿足井下工藝設備的裝卸。

8.一種權利要求1所述井口控制系統的操作方法，基于在地下煤層中已設有ISC井對的完井系統，其特征在于，所述操作方法步驟如下：

S1：連續油管穿過鵝頸管、注入頭和防噴盒至工作窗口上方；

S2：打開工作窗，安裝井下工藝控制設備并與連續油管連接；

S3：關閉工作窗，并檢查整個井口控制系統的氣密性；

S4：打開防噴器，通過注入頭施加外力將連續油管輸送至地下煤層指定生產位置；

S5：關緊防噴器密封連續油管環空，進行煤炭地下氣化生產；

S6：松開防噴器，通過注入頭施加外力將連續油管回撤，回撤過程中無需暫停煤炭地下氣化生產；

S7：通過重復上述S5和S6步驟進行連續穩定的煤炭地下氣化生產，直至消耗沿注入井內的所有煤藏。