一种多层煤层的气化炉和煤层气化方法_2

文档序号:9322537阅读:来源:国知局
层工作面52,气化通道71、72,所述分支井21上设置η个注气点211、212……21η,分支井22上设置m个注气点221、222……22m,这里的η和m的取值根据不同煤层的具体情况进行取值。还包括:封隔装置8、导向装置9及注气装置。优选的,所述注气装置为连续油管注气装置,封隔装置8为可取式桥塞。
[0057]所述注气井I为双煤层气化炉的主井,用于提供通道为分支井21、22下放注气装置、封隔装置8和导向装置9。在所述注气井I与待气化的第一煤层工作面51的相接处,在第一煤层工作面51的水平方向上,设置分支井21,分支井21与所述气化通道71相连;所述注气井I与待气化的第二煤层工作面52的相接处,在第二煤层工作面52的水平方向上,设置分支井22,分支井22与所述气化通道72相连;所述分支井21和22用于为注气提供分支通道,气化通道71、72用于为煤层气化后所获得的燃气提供输出的通道。所述气化通道71、72与出气井4相连,在出气井4与气化通道71、72的连接处,设置筛管10,用于收集所产生的燃气,所述出气井4用于将所收集的燃气输出到地面。在所述分支井22或21的分支窗口处下放封隔装置8或导向装置9,所述封隔装置8用于在注气时封隔注气井I内的杂质不进入所述封隔装置8所在的分支井,所述导向装置9用于所述导向装置9所在的分支井中下放注气装置。
[0058]优选的,本实施例的分支井21和22采用玻璃筛管支护结构,所述玻璃筛管的开孔率为1%?5%,其中开孔率优选为3%。本实施例中的两个分支井呈上下平行设置,在煤层气化炉的实际构建过程中,也可以在每个煤层设置两个或以上分支井,所设置的分支井可以平行设置,也可以为树状或鱼骨状。上下层设置的分支井,也可以为其他形状,根据所在煤层的气化区进行不同的设置。
[0059]优选的,所述出气井4为垂直井。
[0060]优选的,所述出气井4与所述气化通道71和/或72可以通过筛管10相连。本实施例也可以针对两层以上的煤层进行气化,相应的,在每层煤层的工作面上,都设置一个或一个以上的分支井,气化通道与出气井相接的地方,都由筛管进行套接。所述筛管10处还可以设置分隔器,用于当筛管所在的煤层不进行气化或气化完成时,利用分隔器形成密闭的出气井壁。
[0061]图2所示为图1中A-A截面图。如图2所示,出气井4位于第一煤层的工作面51处,即与气化通道71的相接处,由筛管10进行套接,筛管10用于产生的燃气的收集。当对第一煤层的工作面51进行气化时,在出气井4位于两个煤层间的部分下放封隔装置8。在出气井4与第二煤层的工作面52处,即与气化通道72相接处,由筛管10进行套接。
[0062]下面结合附图1、附图2,说明一下本实施例中的多层煤层气化的煤层气化炉的气化过程。
[0063]本实施例所述的煤层气化炉的气化工艺如下:
[0064]步骤S20,煤层气化炉钻孔施工结束后,在分支井22的分支窗口处或分支井21与分支井22之间的注气井I相应部位,下放封隔装置8,封隔注气井I井内的介质,保证介质不进入分支井22中。
[0065]步骤S21,贯通气化通道71。在所述出气井4在接近第一煤层的下端点火,贯通所述出气井4与气化通道71,使得出气井4具备输出气体的能力。
[0066]步骤S22,将导向装置9下放至分支井21中,保证注气装置顺利下放至分支井21内。上述下放封隔装置8和导向装置9的过程可通过连续油管或定向钻设备实现。
[0067]步骤S23,将连续油管注气装置沿分支井21下放至待气化煤层的工作面5的注气点211处。
[0068]步骤S24,调整所述注气装置的工艺参数,进行逆向引火、气化通道7的加工,及工作面51的注气点211处的煤层气化,具体如下:
[0069]步骤S24A、依据气化区可气化煤层的厚度和储量等参数,控制注入气化剂流量、压力和氧浓度等参数;
[0070]步骤S24B、用逆向燃烧方式实现连续加工气化通道7和地下气化规模产气;
[0071]步骤S24C、随时调整注入气化剂参数,保证煤气组分和热值处于相对稳定状态;
[0072]步骤S24D、依据气化燃煤速度、煤气热值和组分及可气化煤层储量情况,确定注气点211的煤层气化工作时间;
[0073]步骤S24E、当工作面51的注气点211的煤层气化结束时,控制连续油管注气装置移动至工作面51的下一个注气点212。
[0074]步骤S25,在工作面51的注气点212处重复步骤S24,当注气点212的煤层气化结束时,控制连续油管注气装置移至工作面51产气区的下一个注气点213,直至移动到注气点21η,并完成煤层气化,此时,分支井21所在的的第一煤层工作面51气化结束。
[0075]步骤S26,从所述分支井22中提出封隔装置8,分支井21中提出注气装置,采用连续油管或定向钻设备在分支井21中分支窗口处下放封隔装置6,封隔注气井I内介质,防止介质进入分支井21中。
[0076]步骤S27,贯通气化通道72。在所述出气井4接近第二煤层的下端点火,贯通所述出气井4与气化通道72,使得出气井4具备输出气体的能力。
[0077]步骤S28,将导向装置9下放至分支井22中,用导向装置9将所述连续油管注气装置下放至分支井22内。
[0078]步骤S29,将所述注气装置下放至分支井22的注气点221,重复步骤S24,开始新的工作面52处预定位置的气化过程。
[0079]步骤S210,在注气点221处重复步骤S24,当注气点221的煤层气化结束时,控制连续油管注气装置移支至工作面52的注气点222,直至移动到注气点22m并完成煤层气化,此时,分支井22所在的第二煤层的工作面52气化结束。
[0080]通过上述本实施例的煤层气化炉的炉型结构及其工作过程的说明,可见本实施例所述的煤层气化炉实现了对气化剂的定点、定量的注入,从而实现了气化过程可控,避免了煤层气化过程不同气化炉之间的相互干扰,产气过程稳定,气体成分可控,满足对燃气进一步深加工的需求,整个操作过程简单、方便、安全,同时建炉成本低廉,有效提高单井的气化采煤量、降低建炉钻井成本及地面建设、运营成本,同时提高了注气井的寿命周期。
[0081]图3所示为本发明第二实施例的多层煤层气化的煤层气化炉的炉型结构示意图。
[0082]如图3所示,本实施例的煤层气化炉基于三个煤层。在煤层气化炉的实际构建过程中,可能同时包含三个以上煤层,本实施例的炉型结构同样适用于三个以上煤层的情况。本实施例的煤层气化炉包括:
[0083]注气井1,分支井21、22、23,其中,分支井21下端再接次分支井211、212,分支井22下端再接次分支井221、222,分支井23下端再接次分支井231、232,出气井41、42,第一煤层工作面51,第一煤层的气化通道71,第二煤层工作面52,第二煤层气化通道72,第三煤层工作面53,第三煤层的气化通道73,所述次分支井211、212、221、222、231、232上设置各设置若干个注气点并顺序编号,注气点的个数根据不同煤层的具体情况进行取值。还包括:封隔装置8,导向装置9及注气装置。优选的,所述注气装置为连续油管注气装置,封隔装置8为可取式桥塞。
[0084]所述注气井I为煤层气化炉的主井,用于提供通道为分支井21、22、23及次分支井211、212、221、222、231、232设置注气装置、封隔装置8和导向装置9。在所述注气井I与待气化的第一煤层工作面51的相接处,设置分支井21 ;在分支井21的下端,在第一煤层工作面51的水平方向上,设置次分支井211、212,在注气井I与待气化的第二煤层工作面52的相接处,设置分支井22 ;在分支井22的下端,在第二煤层工作面52的水平方向上,设置次分支井221、222 ;在注气井I与待气化的第三煤层工作面53的相接处,设置分支井23 ;在分支井23的下端,在第三煤层工作面53的水平方向上,设置次分支井231、232。本实施例中在每个工作面上设置了两个平行的次分支井,在实际的煤层气化炉的构建过程中,可以根据需要设置两个以上的次分支井,所设置的次分支井也可以呈树状或羽态、鱼骨状等。每个次分支井通过气化通道与所述出气井相连。本实施例中,所述次分支井211通过所述气化通道71与出气井41相连。所述次分支井211、212、221、222、231、232提供分支通道用于注气,气化通道用于为煤层气化后所获得的燃气提供输出的通道。在出气井41、42与气化通道的连接处,可以设置筛管,用于收集所产生的燃气,所述出气井41、42用于将所收集的燃气输出到地面。
[0085]当对第一煤层工作面51进行气化时,在分支井21和分支井22之间设置封隔装置8,在分支井21的分支窗口处设置导向装置9。所述封隔装置8用于封隔注气井I中的介质不进入分支井22或23中。此时,再分别对次分支井所在的煤层气化区域进行气化。当对次分支井211所在的煤层气化区域进行气化时,在次分支井212的分支窗口处设置封隔装置8,在次分支井211的分支窗口处设置导向装置9,所述封隔装置8用于封隔分支井21中的介质不进入次分支井212中而进入次分支井211中,同时次分支井211分支窗口处的导向装置,也可以由设置在次分支井212窗口处的斜向器来实现。这里的介质,通常情况下指的是气化剂。另外,在出气井41、42的第一煤层工作面51和第二煤层工作面52之间的段,设置封隔装置8。
[0086]相应的,当结束了第一煤层工作面51的气化过程,需要对第二煤层工作面52进行气化时,在分支井21的分支窗口处设置封隔装置8,在分支井23的分支窗口处设置封隔装置8,使注气井I中的介质不进入分支井21和23中,而进入分支井22中。在分支井22的分支窗口处设置导向装置9,此时,再分别对分支井22的次分支井所在的煤层气化区域进行气化。当对次分支井221所在的煤层气化区域进行气化时,在次分支井22
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