一种地下气化炉及气化方法_2

文档序号:8393375阅读:来源:国知局
]下面通过具体实施例进一步说明本发明。
[0040]实施例1:
[0041]如图1所示,为煤炭地下气化炉框架结构的第一实施例。本实施例中,地下气化炉包括:点火系统和进、出气系统。点火系统由水平段在煤层中且末端相导通的第二定向钻井Cl、C2组成;进气系统具有通入煤层的第一定向钻井Al?A7,其中第一定向钻井Al?A7水平段末端分别与第二定向钻井Cl、C2的水平段相导通;出气系统具有点火后作为出气井运行的第二定向钻井C1、C2,作为出气系统的第二定向钻井C1、C2的孔径由产气量确定,但最小不低于150mm。根据气化炉设计规模,进气系统定向钻井的数量依据煤层条件和产气量确定,其中进气系统为水平段在煤层中的至少一个水平的第一定向钻井Al?A7,为更好地控制通道宽度及气化位置可以在水平的第二定向钻井C1、C2和第一定向钻井Al?A7中设有可拖拽的气化剂通入管,其注气端随气化剂通入管的被拖拽而移动。
[0042]第二定向钻井Cl、C2的水平段位于煤层中下部靠近煤层底板位置,钻井完成后第二定向钻井C1、C2的水平段末端相互导通,构成点火系统;与第二定向钻井Cl和C2垂直方向钻出多个彼此平行的相互间隔15m的第一定向钻井Al?A7,构成进气系统。第一定向钻井Al?A7的末端与第二定向钻井C1、C2相通(钻井时打至漏浆)。每钻完一口井最好在煤层裸孔段下入支护装置进行钻孔支护。支护装置可以是筛管或无缝管,材质可以是PVC、可燃材料或玻璃钢,优选无缝玻璃钢管。
[0043]参照图1,本发明煤炭地下气化炉的地下气化方法为:
[0044]首先,钻取第二定向钻井Cl、C2,并使第二定向钻井Cl、C2具有连通性为止;在第二定向钻井一侧钻取第一定向钻井Al?A7 ;
[0045]其次,在第二定向钻井Cl或C2中的其中一个下放注气端具备点火功能的注入管,另一个作为出气孔;
[0046]然后,气化炉点火;
[0047]接着,通过注入管注入气化剂,引导燃烧火区向注气点方向移动(即后退式移动),燃烧下放有注入管的第二定向钻井周围的煤层以扩大第二定向钻井的直径;
[0048]其中一条第二定向钻井贯通完成后采用同样的方法贯通另一第二定向钻井,直至第二定向钻井水平段的煤层燃烧通道宽度达到2?3m且与所有进气系统的第一定向钻井导通为止,认为煤炭地下气化炉构建完成。
[0049]然后,将第二定向钻井C1、C2作为出气系统,第一定向钻井Al?A7中的至少一部分钻井作进气系统,将注入管的注气端下放至进气系统的各个钻井,通过注入管控制注气速率,气化注气端前方的煤层,当生产的煤气中的有效组分的含量有明显下降时,通过地面拖拽设备将注入管注气端后撤4?20m,继续注气引导燃烧区向注入管方向移动,等煤气中有效组分含量再次明显下降时,再次后撤连续注入管,直至燃烧区扩展至定向钻井入煤点附近。
[0050]根据煤气的用途,在压裂、火力贯通和气化阶段,使用的气体最好一致,以免给煤气的后续工段造成不良影响。比如,煤气用于燃烧发电,各阶段用气最好都是富氧空气;煤气用于合成甲烷,各阶段用气最好都是纯氧水蒸汽、纯氧或者纯氧/ 二氧化碳。
[0051]实施例2:
[0052]如图2所示,为煤炭地下气化炉框架结构的第二实施例。该实施例与图1所示第一实施例的区别在于,通入煤层的第一定向钻井Al?A7的相对侧还对称地设有第一定向钻井BI?B7,其中第一定向钻井Al?A7及第一定向钻井BI?B7的水平段末端分别与第二定向井Cl、C2的水平段相导通。
[0053]实施例3:
[0054]如图3所示,为煤炭地下气化炉框架结构的第三实施例。在本实施例中,第二定向钻井C1、C2的水平段末端垂直距离2米,重叠长度10米。在第二定向钻井Cl、C2的两侧,从远处沿煤层底板向第二定向钻井C1、C2打多个相互平行的第一定向钻井Al?A6和第一定向钻井BI?B6,第一定向钻井Al?A6和第一定向钻井BI?B6在煤层中的水平钻井长度均在200m以上,相邻两个第一定向钻井间距20m,打至距离第二定向钻井C1、C2在3m以内。所有钻井在完井之后煤层段的裸孔中都要下入无缝玻璃钢管进行支护,此时,气化炉的框架结构如图3所示。
[0055]然后,对第二定向钻井C1、C2进行冷态压裂,直至第二定向钻井C1、C2钻孔具有连通性为止。在第二定向钻井Cl的水平段末端下放注气端具备点火功能的连续注入管,点燃煤层,第二定向钻井C2作为出气孔,控制连续注入管的注气量引导燃烧火区向第二定向钻井Cl注气点方向移动,当火区扩展至第二定向钻井Cl注气点经计算通道宽度达到3m且与进气系统的第一定向钻井Al?A3及BI?B3相导通为止,取出第二定向钻井Cl中的连续注入管,将第二定向钻井Cl作为出气井采用同样的方式贯通第二定向钻井C2,然后将第二定向钻井Cl、C2作为气化炉出气系统。
[0056]然后根据气化炉的生产需求,选择第二定向钻井Al和BI作为进气钻井,并
[0057]将连续注入管的注气端下放至第一定向钻井Al和BI的水平段末端距第二定向钻井Cl约15m处,通过连续注入管持续向第一定向钻井Al和BI注入空气,进行逆向燃烧气化。当生产的煤气中的有效组分含量在平稳一段时间后有明显下降时,通过地面的连续油注入管拖拽装置将注气端后撤10m,持续注入空气,引导燃烧火区向注气端位置扩展。煤气中有效组分含量上升、平稳一段时间后又明显下降时,再次后撤,直至燃烧火区扩展至第一定向钻井Al和BI的入煤点附近,气化掉第一定向钻井Al和BI控制的煤炭资源。
[0058]将连续注入管注气端下放至第一定向钻井A2和B2,与第一定向钻井Al和BI操作一样,气化掉第一定向钻井A2和B2控制的煤炭资源。类似地,依次气化掉水平定向钻井第一定向钻井A3和B3、第一定向钻井A4和B4直至第一定向钻井A6和B6控制的煤炭资源。也可以在第一定向钻井Al和BI气化到一半的时候,启动第一定向钻井A2和B2的气化。如此,将一片煤层全部气化掉,实现了地下气化技术的规模化生产。
[0059]实施例4:
[0060]如图4所示,为煤炭地下气化炉框架结构的第四实施例。在本实施例中,第二定向钻井C1、C2水平段末端垂直距离I米,重叠长度5米。在第二定向钻井C1、C2的两侧,从远处沿煤层底板向第二定向钻井Cl、C2打多个相互平行的第一定向钻井Al?A6,第一定向钻井Al?A6在煤层中的水平钻井长度均在200m以上,相邻两个第一定向钻井间距25m,打至距离第二定向钻井Cl、C2在3m以内。所有钻井在完井之后煤层段的裸孔中都要下入无缝钢管进行支护。此时,气化炉的框架结构如图4所示。
[0061 ] 然后,对水第二定向钻井Cl、C2进行冷态压裂,直至第二定向钻井Cl、C2钻孔具有连通性为止。在第二定向钻井Cl的水平段末端下放注气端具备点火功能的连续注入管,点燃煤层,第二定向钻井C2作为出气孔,控制连续注入管的注气量引导燃烧火区向第二定向钻井Cl注气点方向移动,当火区扩展至第二定向钻井Cl注气点经计算通道宽度达到3m且与进气系统的第一定向钻井Al?A3相导通为止,取出第二定向钻井Cl中的连续注入管,将第二定向钻井Cl井作为出气井采用同样的方式贯通第二定向钻井C2,然后将第二定向钻井Cl、C2作为气化炉的出气系统。
[0062]根据气化炉的生产需求,选择第一定向钻井Al、A2、A3同时进气,并将连续
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