[發明專利]一種煤炭地下原位氣化與熱能共采一體化方法

有效

• 申請號: 202111252761.2
• 申請日: 2021-10-27
• 公開（公告）號: CN113863910B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 孫強;薛圣澤;高千
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: E21B43/243
• 分類號: E21B43/243;E21B43/295
• 代理公司: 西安眾星藍圖知識產權代理有限公司 61234
• 代理人: 李立功

本發明公開了一種煤炭地下原位氣化與熱能共采一體化方法，該方法包括：一、向煤層中開挖進氣通道、出氣通道和水平氣體通道；二、向熱能開采地層中開挖注入管道、流出管道和熱能開采管道；三、向煤層中通入氣化劑后點燃原位氣化，氣化產物氣體經出氣通道排出，產生的熱量傳導進入熱能開采地層中；四、導熱物流入熱能開采管道中后吸收熱能開采地層中的熱量經流出管道流出。本發明通過在煤層以及與煤層間隔的熱能開采地層中分別開挖進出及連通通道，向煤層中通入氣化劑進行原位氣化，且原位氣化產生熱量傳導進入熱能開采地層聚集并經導熱物吸收開采利用，實現了煤炭地下原位氣化與熱能共采一體化和低碳清潔利用，提高了煤炭資源的利用率。

技術領域

本發明屬于煤炭開采技術領域，具體涉及一種煤炭地下原位氣化與熱能共采一體化方法。

背景技術

長期以來，我國能源資源“缺油、少氣、相對富煤”的稟賦特征對經濟發展與工業建設造成了一定的限制，如何充分利用能源資源緩解能源安全隱藏的問題，已經成為了能源領域的重點。煤炭作基礎能源，是能源安全的戰略保障，也是今后很長一段時間內我國的主要能源。因此，推進煤炭綠色開采和高效利用成為保障國家能源安全的重要舉措。提高煤炭資源利用率可以加快能源結構優化與高效開發利用。加快煤炭開發利用技術的研究可以優化能源結構，增加油氣供給渠道和供給量，有效減小油氣資源方面的需求缺口。

地下原位氣化是煤炭綠色低碳化開采和高效利用的重要方向，在高溫環境中向煤層中輸送氧氣，使煤與氧氣發生化學反應，將煤炭轉化為各類氣態物質，減小了傳統煤炭開采過程中的資源浪費，從而提高煤炭利用率。目前，我國煤炭原位地下氣化技術經過長期的論證與試驗，已成功應用在新疆等地的煤礦之中，真正做到“煤不出地面，井下無人，井下選礦”。相比于地面氣化技術，具有回采率高、經濟成本低、環境影響小、安全性高等優勢，極大地避免了煤炭資源的浪費。

煤炭地下原位氣化過程中，煤炭燃燒所產生的大量熱能一部分隨產生的氣體排出井外，剩余的大部分熱量聚集在地層中，并不斷向上傳遞。對煤炭氣化的剩余熱能進行開發利用，能夠最大限度地利用資源，可用于生產生活供熱、發電、育種養殖等多種用途。

因此，針對目前煤炭清潔高效開發和綠色低碳化綜合利用領域的問題與挑戰，亟需一種煤炭地下原位氣化與熱能共采一體化的方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種煤炭地下原位氣化與熱能共采一體化方法。該方法通過在煤層以及與煤層間隔的熱能開采地層中分別開挖進出及連通通道，向煤層中通入氣化劑進行原位氣化，且原位氣化產生熱量傳導進入熱能開采地層聚集并經導熱物吸收開采利用，實現了煤炭地下原位氣化與熱能共采一體化，提高了煤炭資源的利用率，進而實現了低碳清潔利用。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種煤炭地下原位氣化與熱能共采一體化方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、沿著縱向方向從地面向煤層中開挖進氣通道和出氣通道，然后在煤層中開挖連通進氣通道與出氣通道的水平氣體通道；所述煤層介于煤層上覆地層和煤層下伏地層之間；

步驟二、沿著縱向方向從地面向熱能開采地層中開挖注入管道和流出管道，然后在熱能開采地層中開挖連通注入管道與流出管道的熱能開采管道；所述熱能開采地層位于煤層上覆地層的上方；

步驟三、通過進氣通道向煤層中通入氣化劑，然后點燃進氣通道末端附近的煤炭，使得煤炭在氣化劑作用下發生原位氣化，原位氣化產生的氣化產物氣體依次沿著水平氣體通道、出氣通道排出，原位氣化產生的熱量依次通過煤層、煤層上覆地層傳導進入熱能開采地層中；

步驟四、向注入管道中通入導熱物，導熱物流入熱能開采管道中后吸收熱能開采地層中的熱量，然后經流出管道流出。