一种地下气化炉及气化方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及煤炭地下气化技术领域，具体地说，是一种地下气化炉及气化方法。
【背景技术】
[0002]煤炭地下气化就是将处于地下的煤进行可控制地燃烧，通过对煤的热作用及化学作用而产生可燃气体的过程。地下气化炉是由进气井、气化通道、出气井及辅助监测井所组成，气化剂从进气井注入，在气化通道内与煤层发生复杂的热化学反应，生成的煤气沿气化通道和出气井输送至地面。地下气化炉型是指地下气化所用钻孔的类型、相互位置、气化时的用途及启动顺序等形成的通道形状。目前的气化炉已经发展成众多的钻孔通过钻孔类型(竖直井、水平定向钻井)、钻孔间距、气化时气流的走向和燃烧区走向等组合出各种类型的地下气化炉，能够成倍地提高煤气产量、气化过程的稳定性、煤层的采收率，而且能够有效降低地下水入侵、顶板冒落、热损失等的风险。因此，气化炉型是决定气化过程成败的关键因素之一。
[0003]中国专利公开号为CN103437748A的中国发明专利申请说明书公开了一种煤炭地下气化炉、以及煤炭地下气化方法。该煤炭地下气化炉包括:点火系统，具有第一竖直钻井、以及与第一竖直钻井导通的第一水平定向钻井，还包括注气系统，注气系统具有通入煤层的第二钻井，第二钻井为第二水平定向钻井，第二水平定向钻井的水平段在煤层中。该方案中，第一水平定向钻井及其末端的第一竖直钻井点火，第一水平定向钻井两侧的垂直井，第一水平定向钻井及垂直井作为气化时出气井使用，依次运行第二水平定向钻井作为进气井气化片区内煤层。
[0004]该现有技术的缺点在于:(I)气化炉采用多个垂直井，垂直钻孔在使用过程中，受钻孔底部采空、钻孔附近地应力发生变化的影响，非常容易错断，错断后造成煤气直接泄漏，或地下水涌水气化炉，而导致被迫中止气化炉运行，不仅会造成经济损失，同时会引起地下水污染；(2)垂直钻孔受热胀冷缩后，容易移位，导致钻孔与地层含水层之间封闭不良，引起地下水渗漏及煤气逸散，气化过程无法安全运行。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种能有效避免垂直井运行过程中套管错段、高温熔融等问题，能适应大规模气化生产的需要，保证气化工艺稳定运行的地下气化炉及气化方法。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种地下气化炉，包括进气系统、出气系统和点火系统，其中，所述进气系统包括至少一个第一定向钻井，所述出气系统包括至少两个第二定向钻井，所述第二定向钻井同时形成所述点火系统，各第二定向钻井之间相互导通，所述第一定向钻井与所述第二定向钻井导通。
[0007]进一步地，所述第二定向钻井之间垂直相距0-5m，轴向上重叠0-10m。
[0008]进一步地，所述第二定向钻井的末端之间相互导通。
[0009]进一步地，所述第一定向钻井的水平段的末端与所述第二定向钻井的水平段导通。
[0010]进一步地，所述第二定向钻井的两侧分别设有多个第一定向钻井，同一侧的多个第一定向钻井之间平行设置。
[0011]进一步地，所述第二定向钻井两侧的第一定向钻井对称设置。
[0012]进一步地，所述第一定向钻井与所述第二定向钻井垂直相交导通。
[0013]进一步地，所述第一定向钻井中设有可拖拽的气化剂通入管。
[0014]本发明还提供一种利用上述的地下气化炉进行气化的方法，包括:
[0015]从一个第二定向钻井中下放注气端具备点火功能的注入管，另一个第二定向钻井作为出气孔；
[0016]在第二定向钻井水平段端部点燃煤层；
[0017]从利用注入管注入气化剂，引导燃烧火区向下放有注入管的第二定向钻井注气点方向移动，燃烧下放有注入管的第二定向钻井周围的煤层以扩大下放有注入管的第二定向钻井的直径到预定大小；
[0018]重复上述步骤燃烧另一第二定向钻井以使另一第二定向钻井的直径到预定大小；
[0019]向至少一部分第一定向钻井中注入气化剂，使第一定向钻井周围的煤层气化得到所需的煤气，将得到的煤气通过第二定向钻井输出。
[0020]进一步地，通过可拖拽的气化剂通入管向所述第一定向钻井中注入气化剂；并在得到的煤气中的有效组分的含量明显下降时，通过拖拽所述气化剂通入管，改变气化剂的注入位置以引导燃烧区移动。
[0021]本发明通过将第二定向钻井在点火时作为点火井使用，在生产时作为出气系统使用，从而不再需要垂直井，有效地避免了垂直井运行过程中套管错段、高温熔融等问题，能适应大规模气化生产的需要，保证了气化工艺的稳定运行。
【附图说明】
[0022]图1是为本发明的地下气化炉第一实施例的结构示意图。
[0023]图2是为本发明的地下气化炉第二实施例的结构示意图。
[0024]图3是为本发明的地下气化炉第三实施例的结构示意图。
[0025]图4是为本发明的地下气化炉第四实施例的结构示意图。
[0026]图5是为本发明的地下气化炉第五实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
[0028]本发明的地下气化炉，包括进气系统、出气系统和点火系统，其中，进气系统包括至少一个第一定向钻井，出气系统包括至少两个第二定向钻井，第二定向钻井同时形成点火系统，各第二定向钻井之间相互导通，第一定向钻井与第二定向钻井导通。
[0029]多个第二定向钻井之间可以在同一水平面上，也可以位于不同水平面上。各第二定向钻井之间垂直相距0-5m。当多个第二定向钻井位于不同水平面上时，第二定向钻井之间可以在轴向重叠0-10m。第二定向钻井的末端之间相互导通；第一定向钻井的水平段的末端与第二定向钻井的水平段导通。
[0030]优选地，第二定向钻井的两侧分别设有多个第一定向钻井，同一侧的多个第一定向钻井之间平行设置。第二定向钻井两侧的第一定向钻井可以对称设置。第一定向钻井与第二定向钻井可以垂直相交导通，也可以呈一定夹角相交导通。当垂直相交导通时，便于在煤层形成完善的布局以充分开采。而呈一定夹角相交导通适用于煤层不规则的煤矿。
[0031]进一步优选地，第一定向钻井中设有可拖拽的气化剂通入管。
[0032]本发明的利用上述地下气化炉进行气化的方法包括:
[0033]从一个第二定向钻井中下放注气端具备点火功能的注入管，另一个第二定向钻井作为出气孔；
[0034]在第二定向钻井端部点燃煤层；
[0035]从利用注入管注入气化剂，引导燃烧火区向下放有注入管的第二定向钻井注气点方向移动，燃烧下放有注入管的第二定向钻井周围的煤层以扩大下放有注入管的第二定向钻井的直径到预定大小；
[0036]重复上述步骤燃烧另一第二定向钻井以使另一第二定向钻井的直径到预定大小；
[0037]向至少一部分第一定向钻井中注入气化剂，使第一定向钻井周围的煤层气化得到所需的煤气，将得到的煤气通过第二定向钻井输出。
[0038]优选地，通过可拖拽的气化剂通入管向第一定向钻井中注入气化剂；并在得到的煤气中的有效组分的含量明显下降时，通过拖拽气化剂通入管，改变气化剂的注入位置以引导燃烧区移动。
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