[發明專利]一種適用于地下煤氣化的移動注氣裝置及其工作方法

有效

• 申請號: 202011418716.5
• 申請日: 2020-12-07
• 公開（公告）號: CN112593909B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 畢彩芹;胡志方;張家強;唐躍;袁遠;單衍勝
• 申請（專利權）人: 中國地質調查局油氣資源調查中心
• 主分類號: E21B43/295
• 分類號: E21B43/295;E21B34/14
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙) 41131
• 代理人: 朱俊峰

一種適用于地下煤氣化的移動注氣裝置及其工作方法，包括透氣篩管、組合式可伸縮注氣管和全向輪推拉機器人，透氣篩管沿煤氣開采井的長度方向設置用于支撐煤層鉆孔的孔壁，組合式可伸縮注氣管同軸線安裝在透氣篩管內。本發明利用全向輪推拉機器人實現沿管線的自動溫度檢測，根據檢測溫度控制特定位置的注氣量，無需人工在地下施工，無需在氣化爐外構筑復雜的密閉墻結構，提高了氣化爐構建效率，設計新穎、結構簡單、合理高效，有效解決了煤炭地下氣化過程中隨氣化火焰工作面定向移動而精準移動并控制注氣量的難題，為煤炭地下氣化穩定性注氣控制和高效穩定產氣提供了技術支持。

技術領域

本發明屬于地下煤氣化技術領域，具體涉及一種適用于地下煤氣化的移動注氣裝置及其工作方法。

背景技術

由于自然界中存在大量無法人工開采的煤炭資源，人們想到將煤炭在地下原位直接進行燃燒氣化產生可燃氣體實現資源開發，即為地下煤氣化技術。該技術將建井、采煤、氣化三大工藝合而為一，具有成本低、安全性高和環境友好的優點，是一種綠色煤炭資源開采技術。煤炭地下氣化技術的開發成本約為地面氣化爐氣化的25-50％，可以作為燃氣發電、鍋爐燃料以及合成化工產品的原料氣，顯著降低發電或合成化工產品的成本。煤炭地下氣化技術可以顯著降低燃煤污染、煤矸石及灰渣的排放，緩解目前的大氣霧霾問題，具有廣闊的應用前景。在煤炭地下氣化過程中，煤層無法移動，只有燃燒界面隨注氣點而移動，因此這就要求氣化劑注入點位置可控，使氣化劑與燃燒面反應界面位置實現最優匹配。目前地下煤氣化移動注氣的技術手段較少，根據查閱已公開中國專利，公開號CN1298058A的中國專利“一種于礦井內生產煤氣的地下氣化爐”，其結構缺乏注氣管在煤層中的注氣控制裝置，因此不能實現對注氣和燃燒的有效控制。公開號 CN1112188A的中國專利“拉管注氣點后退式煤層氣化方法”采用在注氣管線內再植入一小 直徑操作管線，當欲后撤注氣點時，將操作管線向外拉出一段距離，并向操作管線內注入易 燃流體，使該流體在操作管線的管口處燃燒，將注氣管線熔斷并使注氣點后退。該方法需要 人為操作，工藝復雜，且增加了氣化爐注氣端的密閉難度，每次操作都要注入可燃氣體，對氣化爐穩定氣化過程造成影響。公開號CN1169501A的中國專利“換管注氣點后退式煤層氣 化方法”是在煤層生產巷道內放入多條輸氣管實現注氣點后退，采用束管逐管接替注氣式 注氣點后退方法，此種方法工藝復雜、氣化管線布設成本高，難以實現有效精準操作和大規模應用，且該工藝僅適用于埋藏較淺的煤田氣化。公開號CN103277082B的中國專利“一種注氣點后退式煤炭地下氣化系統及工藝”通過在氣化劑注入巷道軸向依次設置多個注氣口， 并通過布置在注氣管上的熱熔式開啟裝置來控制注氣口的開啟，由溫度傳感器監測煤壁內溫度，由控制器控制熱熔式開啟裝置。該控制注氣管注氣的方法需要人工進入注氣巷布設相關裝置，工序復雜且安全性和可靠性較差。

發明內容

本發明為了解決現有技術中的不足之處，提供一種適用于地下煤氣化的移動注氣裝置及其工作方法，該裝置能夠在井下根據燃燒情況自動控制注氣位置以及注氣量，在節約成本的同時優化燃燒效果，降低污染，提升產氣量。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：一種適用于地下煤氣化的移動注氣裝置，包括透氣篩管、組合式可伸縮注氣管和全向輪推拉機器人，透氣篩管沿煤氣開采井的長度方向設置用于支撐煤層鉆孔的孔壁，組合式可伸縮注氣管同軸線安裝在透氣篩管內；全向輪推拉機器人沿組合式可伸縮注氣管的內部移動，根據井下煤層燃燒情況自動控制組合式可伸縮注氣管需要注氣的位置軸向伸長產生透氣間隙，使可伸縮注氣管與透氣篩管的篩孔連通后注入氣化劑，注氣完成后全向輪推拉機器人再將組合式可伸縮注氣管伸長的部分壓縮恢復到密封狀態。