[發明專利]煤炭地下氣化模擬實驗系統

有效

• 申請號: 202010016776.8
• 申請日: 2020-01-08
• 公開（公告）號: CN113090243B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 薛華慶;彭涌;趙永明;張福東;東振;孫粉錦;蔣雅麗
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: E21B43/295
• 分類號: E21B43/295;E21B43/30;E21B49/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 孫乳筍;周永君

本發明提供一種煤炭地下氣化模擬實驗系統，包括：通過管路依次連接的注氣裝置、煤炭氣化裝置以及氣體收集處理裝置；煤炭氣化裝置利用注氣裝置注入的氧氣以及水蒸氣，對其內的處于模擬地層條件下的煤炭樣品進行燃燒和氣化以產生合成氣；氣體收集處理裝置對合成氣進行凈化和分離；其中，煤炭氣化裝置的氣化容器側壁上設有多個位于同一水平面上的注采孔，用于供注采管插入以向所述煤炭樣品供給或輸出氣體，實驗時可以根據兩個水平井在水平方向上的夾角選取其中兩個注采孔分別插入注采管進行氣化模擬實驗，可通過多次實驗明確兩個水平井在水平方向上的夾角為多少時煤炭地下氣化效率最高，進而優化兩個水平井之間的夾角。

技術領域

本發明涉及煤炭資源開采領域，尤其涉及一種煤炭地下氣化模擬實驗系統。

背景技術

煤炭地下氣化(Underground?Coal?Gasification，簡稱UCG)是直接在地下將處于地層中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煤氣的過程，其產物為主要含有可燃組分CH4、H2、CO的合成煤氣(合成氣)，該技術集建井、采煤、煤炭氣化三大工藝為一體，將傳統的物理采煤轉換為化學采煤，具有安全性好，投資少、效率高、污染少等優點，深受世界各國重視，被譽為第二代采煤方法，特別適用于回收老礦井遺棄煤炭資源、難以開采或開采經濟性和安全性較差的薄煤層、深部煤層、“三下”壓煤和安全性較差的低品位煤層。

20世紀30年代開始，各國相繼開展煤炭地下氣化的現場實驗。現場實驗表明，水平井受控注入點后退氣化CRIP工藝最為成功，并將煤炭地下氣化向中深層推進。該工藝是利用同一地層面上，兩個不同夾角的水平井，一個為注入井，另一個為開采井，進行煤炭地下氣化開發。但是，CRIP中兩個水平井在水平方向上的夾角為多少時，煤炭地下氣化效率最高，尚未明確。

發明內容

為至少部分解決現有技術中的上述技術問題，本發明提供一種煤炭地下氣化模擬實驗系統，實現煤炭地下氣化雙水平井不同夾角的模擬實驗，明確兩個水平井在水平方向上的夾角為多少時煤炭地下氣化效率最高，進而優化兩個水平井之間的夾角，指導煤炭地下氣化現場實驗。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種煤炭地下氣化模擬實驗系統，包括：通過管路依次連接的注氣裝置、煤炭氣化裝置以及氣體收集處理裝置；

所述注氣裝置用于向所述煤炭氣化裝置注入氧氣以及水蒸氣；

所述煤炭氣化裝置利用所述氧氣以及所述水蒸氣，對其內的處于模擬地層條件下的煤炭樣品進行燃燒和氣化以產生合成氣；

所述氣體收集處理裝置用于對所述合成氣進行凈化和分離；

其中，所述煤炭氣化裝置的氣化容器側壁上設有多個位于同一水平面上的注采孔，用于供注采管插入以向所述煤炭樣品供給或輸出氣體。

進一步地，所述煤炭氣化裝置還包括：設置在所述氣化容器內部用于包覆所述煤炭樣品的耐火磚。

進一步地，所述煤炭氣化裝置還包括：設置在所述氣化容器外部并通過管路連接所述氣化容器側壁與所述耐火磚之間的空隙的第一加壓泵、設置在所述煤炭樣品上部的耐火磚之上的固定蓋、設置在所述固定蓋上方并與所述固定蓋間隔預設距離的密封蓋、設置在所述氣化容器外部并通過管路連接所述固定蓋與所述密封蓋之間的空隙的第二加壓泵；

所述第一加壓泵、所述第二加壓泵在煤炭氣化模擬實驗時向對應的空隙注入圍壓液。

進一步地，所述煤炭氣化裝置還包括：用于緊固所述密封蓋的固定栓。

進一步地，所述密封蓋以及所述固定蓋上對應位置設有采出孔，用于供采出管插入所述煤炭樣品，以輸出所述合成氣。

進一步地，所述煤炭樣品上預設有呈預設角度的注入通道以及采出通道。