二还是实施例三中，在处理步骤中对所述井，无论是注入井还是所述监测井中注入冷却剂时，由于原有的井在煤层气化过程中经过进气和出气的长时间工作可能出现裂纹或者断裂的情况，直接通过井注入冷却剂时，会导致冷却剂的流失，造成冷却剂的浪费，为使冷却剂能够直接到达燃空区，所述冷却剂可以直接通过注入管18注入所述注入井内，从而使所述冷却剂直接到达燃空区，更有利于地下污水的固化；另外，相比由井口注入到污水上部，加入所述注入管18后可以注入到污水底部，增加了污水和冷却剂的换热效率。
[0045]需要注意的是:本发明所述确定注入井和监测井的位置优先选择采用水位判断，将水位较低的井作为注入井，将水位较高的井作为监测井。另外，在煤层气化过程中，通常会有多个进气井和出气井与多条水平井相连，气化完成后所述进气井和出气井互通且燃空区所存留的污水也是互通状态，因此在冷却剂注入与监测井的选择上遵循边缘井注入，中心井监测的原则。
[0046]本发明所述冷却剂是液氮，所述液氮经过和污水的热交换后变成氮气，而氮气属于惰性气体，即使直接排入到空气中，也不会对环境造成污染，而氮气的临界压力为
3.3MPa，远小于地压，注入的氮气可以保存在燃空区内，从而保证污水能够完全的形成冰体，因此本发明所述的地下污水控制方法更加节能环保，当然本发明不限于液氮，其它环保型冷却剂都是本发明的考虑范围。
[0047]本发明中，所述监测井选择中央井和泥位较低的井，由于这种井水层较厚，冷冻时不易全部形成冰层，容易发生融化，因此通过监测所述监测井的压力、流量和温度就可以判断地下污水的固化程度，所述注入井选择水层较浅的井口和边缘井进行注入冷却剂，可使较浅水层会较快的形成冰层，使污水原位被固化，从而保证了污水的稳定性，防止了污水的被迫迀移问题。所述井上均设有孔口，通过所述孔口可以对地下压力及温度进行检测，从而实现对原位固定污水实时监控。
[0048]综上，本发明所述的地下污水控制方法具有以下优点:
[0049]1.在本发明的地下污水控制方法中，所述处理步骤中向所述注入井内注入冷却剂，所述污水和冷却剂发生热交换，所述冷却剂吸热后产生大量气体从所述监测井中排出，此时监测所述监测井中气体的排出量，待所述监测井排出的气体流量变小时，说明已注入的冷却剂和地下污水的热交换量开始减少，换热效果从剧烈变为平缓，需要关闭监测井的出气，提高对所述注入井或者所述监测井注入冷却剂的剂量，根据所述监测井的井口压力以及井下温度的变化判断所述污水是否被固化。由于前期注入的冷却剂流量较小，会和所述污水发生缓慢的热交换作用，注入的冷却剂会迅速吸热气化变成气体并保存在所述燃空区内，不至将水层大面积扰动，从而保证了污水能够完全形成冰体，使所述污水原位被固化，保证了污水的稳定性，避免了污水的被迫迀移；提高对所述注入井或者所述监测井注入冷却剂的剂量后，即使处于燃空区死角处的污水，通过提高所述冷却剂的注入，也能很快和污水发生热交换，因此对污水的修复更加全面、完整，避免燃空区内污水随地下水迀移造成进一步污染。另外，由于地下燃空区被冰体和气体完全填充，从而避免了煤层气化过程中顶板冒落引起的地面塌陷的问题；污水原位被固化后，由于地下没有热源，也没有明显的热量迀移，因此形成冰体后的稳态可以维持很长时间。
[0050]2.在本发明的地下污水控制方法的一个实施例中，所述地下污水控制方法经过处理步骤后形成的冰体虽然可以维持很长时间，但是随时间的推移，所述井下污水的温度可能发生变化，导致固态的污水融化，为了避免污水融化引起的污水流动的问题，所述地方污水控制方法还包括维护步骤。
[0051]3.在本发明的地下污水控制方法的一个实施例中，所述处理步骤中，无论是注入井还是所述监测井中注入冷却剂时，由于原有的井在煤层气化过程中经过进气和出气的长时间工作可能出现裂纹或者断裂的情况，直接通过井注入冷却剂时，会导致冷却剂的流失，造成冷却剂的浪费，为使冷却剂能够直接到达燃空区，所述冷却剂可以直接通过注入管注入所述注入井内，从而使所述冷却剂直接到达燃空区，更有利于地下污水的固化；另外，相比由井口注入到污水上部，加入所述注入管后可以注入到污水底部，增加了污水和冷却剂的换热效率。
[0052]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围中。
【主权项】
1.一种地下污水控制方法，用于将煤炭地下气化后形成的燃空区(12)中的污水(13)固化，所述煤层气化涉及多个井，所述井包括注入井和监测井，所述地下污水控制方法包括处理步骤，其特征在于:所述处理步骤包括向所述注入井内注入冷却剂，监测所述监测井排出气体的流量变化，待所述监测井排出的气体流量变小时，提高对所述注入井或者所述监测井注入冷却剂的剂量，根据所述监测井的井口压力以及井下温度的变化判断所述污水(13)是否被固化。
2.根据权利要求1所述的地下污水控制方法，其特征在于:所述地下污水控制方法还包括测量步骤，所述测量步骤利用第一测量装置(14)测量各个井的水位和泥位，利用第二测量装置(15)测量所述监测井的压力、流量和温度。
3.根据权利要求2所述的地下污水控制方法，其特征在于:所述确定注入井和监测井的位置选择采用水位判断时，将水位较低的井作为注入井，将水位较高的井作为监测井。
4.根据权利要求1所述的地下污水控制方法，其特征在于:所述处理步骤中，若所述监测井的井口压力超过2MPa，则关闭所述监测井，当所述井下温度降低到零下5度至零度时，污水固态逐渐形成。
5.根据权利要求4所述的地下污水控制方法，其特征在于:所述处理步骤中，首先向所述注入井内注入冷却剂的剂量控制在lm3/h至2m3/h之间，提高对所述注入井注入冷却剂的剂量控制在4m3/h至6m3/h之间。
6.根据权利要求1所述的地下污水控制方法，其特征在于:所述处理步骤中，选择最边缘的两个井作为注入井注入冷却剂，然后根据其它井的出气量将次边缘的两个井作为注入井注入冷却剂，依次顺序，最后向所述监测井注入冷却剂。
7.根据权利要求1所述的地下污水控制方法，其特征在于:所述处理步骤中，所述冷却剂直接通过注入管(18)注入所述注入井内。
8.根据权利要求1所述的地下污水控制方法，其特征在于:所述地下污水控制方法还包括维护步骤，通过对所述监测井温度和压力的监测判断是否需要补充冷却剂。
9.根据权利要求8所述的地下污水控制方法，其特征在于:所述维护步骤中，若所述监测井的温度持续上升至零下5度至零度时，且温度还有上升趋势时，则需要对所述监测井补充注入冷却剂。
10.根据权利要求8所述的地下污水控制方法，其特征在于:所述维护步骤中，若所述监测井的压力持续上升到2.5Mpa至3.0Mpa时，则需要对所述监测井补充注入冷却剂。
【专利摘要】本发明涉及一种地下污水控制方法，用于将煤炭地下气化后形成的燃空区中的污水固化，所述煤层气化涉及多个井，所述井包括注入井和监测井，所述地下污水控制方法包括处理步骤。本发明通过对所述注入井和所述监测井注入冷却剂的方法，使所述污水和冷却剂发生热交换，注入的冷却剂会迅速吸热气化变成气体并保存在所述燃空区内，从而保证了污水能够完全形成冰体，使所述污水原位被固化，保证了污水的稳定性，从而避免了污水的被迫迁移问题。
【IPC分类】E21B43-295
【公开号】CN104533378
【申请号】CN201410733531
【发明人】姚凯
【申请人】新奥气化采煤有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月4日