[發(fā)明專利]基于微波輻射的極薄煤層群原位氣化開采方法

有效

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• 申請日: 2019-03-26
• 公開（公告）號: CN110067549B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發(fā)明（設計）人: 李賀;施式亮;路潔心;葉青;魯義;朱邵飛
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: E21B43/295
• 分類號: E21B43/295
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 李悅聲

本發(fā)明公開了一種基于微波輻射的極薄煤層群原位氣化開采方法，由地面穿過巖層向極薄煤層施工進氣井和出氣井，并由進氣井在極薄煤層內(nèi)施工水平井，水平井貫穿進氣井和出氣井，在進氣井和出氣井中間施工微波輻射井，三口井均與煤層群內(nèi)的水平井貫通，通過進氣管線向煤層內(nèi)注入O₂和H₂O，并利用微波輻射煤體中的水，由于水是極強的微波吸收體，微波能夠對水迅速加熱，產(chǎn)生的高溫高壓水蒸汽有利于煤體裂隙發(fā)育及熱量的傳遞，高溫煤體在充分接觸反應氣體后迅速氣化。該方法充分利用微波輻射熱效應提高煤體原位氣化效率，工藝簡單，操作方便，在本技術領域內(nèi)具有廣泛的實用性。

技術領域

本發(fā)明涉及一種原位氣化開采方法，尤其是一種基于微波輻射的極薄煤層群原位氣化開采方法，屬于煤的地下氣化技術領域。

背景技術

在煤炭開采領域，隨著開采強度的不斷提高，部分礦井厚及中厚煤層儲量日趨減少，極薄煤層逐漸成為主采煤層。厚度在0.8m以下的煤層稱為極薄煤層，極薄煤層地質結構復雜，多成群分布；采高低，不利于使用大型開采設備；工作條件差，設備移動困難；工作面投入產(chǎn)出比、經(jīng)濟效益極低。因此，極薄煤層的開采難度極大。煤炭地下氣化就是對地下煤層進行可控制燃燒，通過對煤的熱作用及化學作用產(chǎn)生可燃氣體的過程，原位氣化能夠有效解決極薄煤層群的開采難題。然而，傳統(tǒng)的點火方法工藝復雜、能耗較高，由于煤的導熱性極差，煤體升溫速率較慢，另外，注入的H₂O難以保持氣化狀態(tài)，由于煤體滲透率極低，反應氣體難以與煤體充分接觸，從而導致煤炭氣化困難。

發(fā)明內(nèi)容

技術問題：本發(fā)明的目的是克服已有技術中存在的不足之處，提供一種方法簡單、能夠大幅提高煤炭氣化效率的基于微波輻射的極薄煤層群原位氣化開采方法。

技術方案：本發(fā)明的基于微波輻射的極薄煤層群原位氣化開采方法，包括以下步驟：

a、根據(jù)極薄煤層地質信息數(shù)據(jù)，從地面穿過巖層向極薄煤層施工進氣井和出氣井，并從進氣井在極薄煤層內(nèi)施工水平井，水平井貫穿進氣井和出氣井，之后，在進氣井的井口處連接進氣管線，在出氣井的井口處連接煤氣管線；

b、在進氣井和出氣井之間從地面穿過巖層施工連通水平井的微波輻射井，將微波天線連接在同軸波導上并送入微波輻射井，直到微波天線送達極薄煤層位置處，在同軸波導外端連接波導轉換器，波導轉換器經(jīng)矩形波導連接有微波發(fā)生器；

c、打開煤氣管線，對極薄煤層內(nèi)賦存的瓦斯進行抽采；

d、瓦斯抽采達標后，關閉煤氣管線，通過進氣管線從進氣井向水平井內(nèi)注入O₂和H₂O；

e、打開微波發(fā)生器，產(chǎn)生的微波依次通過矩形波導、波導轉換器和同軸波導，最后到達微波天線并由微波天線向極薄煤層發(fā)射微波，利用微波熱效應點燃煤體并使H₂O氣化，煤與O₂和H₂O反應生成煤氣；

f、打開煤氣管線，抽出產(chǎn)生的煤氣。

所述的極薄煤層至少為一層。

所述進氣井和出氣井的間距為1000米。

有益效果：由于采用了上述技術方案，本發(fā)明能夠大幅提高煤炭氣化效率，由于水的介電常數(shù)較高，是極強的微波吸收體，通過微波輻射煤體內(nèi)的水，可以使得水分子劇烈碰撞、升溫并汽化，高溫高壓水蒸汽產(chǎn)生的熱應力能夠有效疏通煤體孔、裂隙，在煤體內(nèi)形成裂隙網(wǎng)，從而提高熱量在煤層內(nèi)的傳導速率及反應氣體(O₂和H₂O)的滲透率，使得高溫煤體能夠充分接觸反應氣體，加快煤炭氣化過程。該方法工藝簡單，操作方便，在本技術領域內(nèi)具有廣泛的實用性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的基于微波輻射的極薄煤層群原位氣化開采方法示意圖。