[實(shí)用新型]用于煤炭地下氣化工藝的井口控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821756918.9
• 申請(qǐng)日: 2018-10-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN208996714U
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王建;馬修·詹姆斯·迪克森;卡斯珀·揚(yáng)·亨德利克·伯格;閔振華;汪原理
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中為（上海）能源技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): E21B43/295
• 分類(lèi)號(hào): E21B43/295;E21B33/06;E21B33/068
• 代理公司: 杭州賽科專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 33230
• 代理人: 馮年群

本實(shí)用新型提供了一種用于煤炭地下氣化工藝(ISC)的井口控制系統(tǒng)，從上至下包括如下部件：連續(xù)油管；鵝頸管；注入頭，套設(shè)于鵝頸管端部，用于給連續(xù)油管提供注入和回拉動(dòng)力；防噴盒，設(shè)于注入頭下游，用于密封連續(xù)油管周?chē)h(huán)空壓力，防止操作過(guò)程中各種流體的反向溢出；工作窗，設(shè)于防噴管下游，用于井下工藝控制設(shè)備的裝卸；防噴器，設(shè)于工作窗下游且與井口配合，用于發(fā)現(xiàn)并控制生產(chǎn)和操作過(guò)程中各種流體反向溢流和井噴；支架。利用本實(shí)用新型的井口控制系統(tǒng)進(jìn)行煤炭地下氣化生產(chǎn)時(shí)，不再需要在中斷煤炭地下氣化過(guò)程的情況下直接實(shí)施井下工藝控制設(shè)備的連續(xù)回撤、設(shè)備維修和更換，保障了煤炭地下氣化過(guò)程的穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型提供了一種用于煤炭地下氣化工藝(ISC)的井口控制系統(tǒng)。特別地，本實(shí)用新型提供了一種在煤炭地下氣化工藝中可以實(shí)施連續(xù)可控氣化的井口控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

煤炭地下氣化(ISC)是在氧化劑存在下通過(guò)地下煤層的燃燒和氣化反應(yīng)將煤直接轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品氣的過(guò)程，所述產(chǎn)品氣通常稱為合成氣，該合成氣可以隨后用作多種應(yīng)用的原料，包括燃料生產(chǎn)、化學(xué)品生產(chǎn)和發(fā)電等。這種煤炭地下氣化技術(shù)對(duì)于大多數(shù)煤藏都是適用的。鑒于有關(guān)采礦業(yè)的環(huán)保要求越來(lái)越嚴(yán)格和考慮到相關(guān)的人工成本和基建成本，這種技術(shù)無(wú)疑是很有吸引力的。

地面鉆井直通煤層，給氧化劑注入和產(chǎn)品氣產(chǎn)出提供有效通道。一對(duì)鉆井在地下連通或水平延伸構(gòu)成一個(gè)實(shí)質(zhì)上水平鉆井通道(也可簡(jiǎn)稱為煤層井道或連通通道)。該通道有助于氧化劑注入，燃空區(qū)生長(zhǎng)和產(chǎn)品氣輸送。一個(gè)用于氧化劑注入的鉆井稱為“注入井”，另外一個(gè)用于生產(chǎn)產(chǎn)品氣的鉆井稱為“產(chǎn)品井”。定向水平鉆井和垂直鉆井都可作為注入井或產(chǎn)品井。煤炭地下氣化(ISC)可能在注入井和產(chǎn)品井之間還需要使用到一個(gè)或多個(gè)的垂直井(例如：功能井和輔助井)。

當(dāng)煤層中有注入井、產(chǎn)品井和水平通道將二者連接起來(lái)時(shí)，此構(gòu)造被稱為一個(gè)煤炭地下氣化(ISC)單元或井對(duì)。ISC單元包括燃燒區(qū)，氣化區(qū)和熱解區(qū)。其中，燃燒區(qū)在煤層中氧化劑注入點(diǎn)附近；氣化區(qū)以放射狀形態(tài)圍繞在燃燒區(qū)周?chē)蛘咴谌紵齾^(qū)下游，煤炭在氣化區(qū)被氣化、部分被氧化，從而生成產(chǎn)品氣；熱解區(qū)在氣化區(qū)下游，煤的熱解反應(yīng)一般在這里發(fā)生。高溫的產(chǎn)品氣從氣化區(qū)往下游流動(dòng)，并最終從產(chǎn)品井井口輸送到地面。在煤燃燒或氣化的同時(shí)，煤層中的ISC燃空區(qū)會(huì)生長(zhǎng)變大。

通過(guò)煤炭地下氣化生成的產(chǎn)品氣(粗合成氣)通常含有合成氣(CO，CO₂，H₂，CH₄及其他氣體的混合物)以及其他成分固體顆粒，水，煤焦油，烴類(lèi)蒸汽，其他微量組分包括H₂S，NH₄，COS等)。其成分復(fù)雜程度取決于多個(gè)方面：煤炭地下氣化所使用的氧化劑(空氣或其他氧化劑，比如氧氣、富氧空氣或蒸汽混合物)、煤層中的內(nèi)在水或周邊地層滲入煤層中的水、煤質(zhì)、以及煤炭地下氣化工藝的操作參數(shù)，包括溫度，壓力等。

根據(jù)已有專(zhuān)利文獻(xiàn)，目前煤炭地下氣化技術(shù)所面臨的問(wèn)題主要包括：

a)現(xiàn)有的井口控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和操作上都十分復(fù)雜，需要一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的操作平臺(tái)來(lái)實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)操作。

b)現(xiàn)有的井口控制系統(tǒng)都面臨體積龐大、運(yùn)輸困難、現(xiàn)場(chǎng)組裝耗時(shí)很長(zhǎng)、高成本等問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種用于煤炭地下氣化工藝中的井口控制系統(tǒng)。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

用于煤炭地下氣化工藝的井口控制系統(tǒng)，所述井口控制系統(tǒng)從上至下包括如下部件：

連續(xù)油管，用于輸送氣化過(guò)程的工藝流體和井下工藝控制設(shè)備；

鵝頸管，套設(shè)于連續(xù)油管，用于引導(dǎo)連續(xù)油管進(jìn)入下游注入頭設(shè)備；

注入頭，套設(shè)于鵝頸管端部，用于給連續(xù)油管提供注入和回拉動(dòng)力；