专利名称：一种深层煤炭水力开采流体承运的新工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种深层煤炭水力开采流体承运的新エ艺，主要针对埋藏于地下500米至数千米以下深度的煤层的开采。
背景技术：
通过钻井、管柱等エ艺，对埋深在地下的煤炭进行冲刷、切割，通过流体的循环将所切割的煤炭带出地面。利用管柱传送水力到煤层掘进并用流体传输煤炭至地面，实现井下无人化掘迸。是实现煤田的气、固体同步开采为一体的煤炭开发技木，特别适用于常规方法不可采或者开采不经济的煤层，同时适用于煤炭地下气化的气化通道的建立。
发明内容
为克服现有技术之不足，本发明提供一种深层煤炭水力开采流体承运的新エ艺，尤其是位于地下千米以下深度的煤层的水力开采流体承运的方法。该方法包括I、根据煤炭资源勘探的资源量，地质构造的实际情況，编制资源区域内整体开发方案；2、依据整体方案，实施单井或多井，同层同时开发；3、在多套煤层的开发中，要依据由深至浅的开发原则；4、煤层的压力系数要大于0. 9，以保证开发方案经济实施；5、使用钻井エ艺技术，建立生产井。具体利用钻井エ艺技术，钻至最深煤层顶部下套管固井，再钻开水泥塞，打开煤层；6、利用定向钻井エ艺,使用特定的水力切割钻头和特定的双层管柱,配制一定性能的流体，通过地面泥浆泵进行生产；I)定向钻井エ艺，使用井下电视、定位仪、方向仪确保掘进质量；2)特定的水力切割钻头，要依据煤层厚度，煤层倾角，定制不同參数的水力切割钻头，主要參数转速、水眼直径、水眼喷射角；3)特定的双层管柱，要依据产能，使用不同直径的管柱；4)流体性能要依据煤层压カ系数、密度配制，主要性能指标密度、粘度、切力；流体配方(简称煤碱液)主要是水、坂土、烧碱(氢氧化钠)、煤粉及矸石粉；5)泥浆泵的參数主要是压カ(一般要高压，大于IOMPa)、排量；7、通过一定流速的流体携帯煤块、煤气(CH4)的混合物至地面，进入地面处理系统。I)泥浆、煤、气的混合物，首先进入三相分离器，分别将泥浆、煤、气同时分离；2)煤气(CH4)进入气体处理站，加压后至用户；3)煤块进入洗煤车间，加工后精煤转至精煤库待售。洗煤车间的灰粉、矸石进入矸石粉磨间，加工至200目以下的粉料，用于泥浆配浆；洗煤间的废水转至泥浆配液间用于配制泥浆；4)泥浆从三相分离器流入沉淀池，将粉煤和细砂粒沉淀。沉淀物转至洗煤间处理，泥浆循环至循环池使用。根据开发方案，实施多井、多层井网设置，实施地下水力煤炭开采作业。对于多煤层的矿区最好采取先开采底层煤层，然后，依次向上层推进的方式开采。具体优点如下 I、实现煤田的气、固体同步开采，资源利用率高；煤的采收率可达80%以上；气全部回收利用；2、井下无人，水力作业，避免常规煤炭开采的瓦斯爆炸、塌方等安全生产事故。3、环保方面比常规煤炭开采更具有优势，不破坏周围环境，生产占地小，无污染水排放，无废料、矸石，无粉尘，煤气被充分回收利用。4、可充分利用各地存量资源，避免了煤炭的长途运输，減少能耗。5、建设投入少，周期短，生产效率高。6、大力勘探开发以焦煤为主的深层资源，可以弥补资源短缺的问题，效益显著。
图I为本发明的エ艺流程剖面图；为本发明的煤田水力掘进系统
1I变配电\~1 ~1_天然气处理站」13 |_特种水力挖掘钻头~
2配电柜8 分离出的液相 14 内管柱
3流体循环泵 9 分离出的煤15 外管柱.
4: 井绞车 :10 沉淀池16 套管j
5井架11 沉淀处理装置 17 煤层
6厂三相分离器r 121流体_I \_
图2为本发明的エ艺流程平面 Iし变配电 re~1_天然气处理站丨_ 11 I分离出的煤
2泵7 用户12 洗煤厂
3泥浆循环池 8 沉淀池13 精煤库
4井口9 沉淀处理装置
5厂三相分离器厂10厂分离出的液相 「 「_
具体实施例方式以下结合附图对本发明的具体实施做进ー步详述。參照图1，本发明利用钻井エ艺技术，钻至最深煤层的顶部，下入套管(16)进行固井，再钻开水泥塞，打开煤层(17)。要求煤层压カ系数大于0.9，以保证开发方案的经济实施。參照图1，本发明利用定向钻井エ艺，通过地面泥浆泵(3)将配制好的一定性能的流体(12)，利用特定的双层管柱，内管柱(14)，传送水力到煤层进行掘进，使用特定的水力切割钻头(13)对埋深在地下的煤炭进行冲刷、切割。再利用一定流速的流体传输煤炭混合物至地面，进入地面处理系统。參照图1，本发明中泥浆泵(3)的參数主要是压力、排量，压カ要求高压，一般大于IOMPa。参照图1，本发明中特定的双层管柱，内管柱(14)和外管柱(15)，要依据产能，使用不同直径的管柱(14、15)。本发明中流体(12)的性能，要依据煤层压力系数、密度配制，主要性能指标密度、粘度、切力。参照图1，本发明中特定的水力切割钻头(13)，要依据煤层(17)的厚度、倾角，定制不同参数的水力切割钻头(13)，主要参数转速、水眼直径、水眼喷射角。参照图1，本发明中流体(12)的配方，简称煤碱液，主要由水、坂土、烧碱(氢氧化钠)、煤粉及矸石粉混合而成。参照图2，本发明中煤炭混合物，首先进入三相分离系统(5)，分别将泥浆(10)、煤(11)、气(7)三项分离。
参照图2，本发明中煤气CH4进入气体处理站(6)，加压后至用户。参照图2，本发明中煤块(11)进入洗煤厂(12)，加工后精煤至精煤库(13)待售。参照图2，本发明中泥浆(10)被分离后流入沉淀池(8)，将粉煤和细砂粒沉淀，沉淀物转至洗煤厂(12)进行处理，泥浆循环至循环池(3)使用。
权利要求
1.一种深层煤炭水力开采流体承运的新エ艺，其特征在于 (1)实现煤田的气、固体同步开采为一体的煤炭开发技木，特别适用于常规方法不可采或者开采不经济的煤层； (2)同吋，适用于煤炭地下气化的气化通道的建立； (3)利用定向钻井エ艺，使用特定的水力切割钻头及特定的双层管柱，配制一定性能的流体，将流体作为承载体，利用流体的流速将地下深层煤混合物带出地面； (4)利用三相分离器系统，将混合物中的泥浆、煤、气同时分离； (5)煤气(CH4)进入气体处理站，加压后至用户；煤块进入洗煤车间，加工后精煤转至精煤库进行后期的销售；泥浆循环至循环池循环使用。
2.如权利要求I所述的ー种深层煤炭水力开采流体承运的新エ艺，其特征在于根据煤炭资源勘探的资源量，地质构造的实际情况编制资源区域的整体开发方案。根据整体方案，实施单井或多井的同层同时开发。
3.如权利要求I所述的ー种深层煤炭水力开采流体承运的新エ艺，其特征在于此项新エ艺同时也适用于煤炭地下气化的气化通道的建立。
4.如权利要求I在或者2所述的ー种深层煤炭水力开采流体承运的新エ艺，其特征在于在多套的煤层开发中，要依据由深至浅的开发原则。要求煤层的压力系数大于0.9，以保证开发方案经济实施。
5.如权利要求I所述的ー种深层煤炭水力开采流体承运的新エ艺，其特征在于使用钻井エ艺技木，建立生产井。利用钻井エ艺技木，钻至最深煤层顶部后，下套管固井，再钻开水泥塞，打开煤层。
6.如权利要求3或者4所述的ー种深层煤炭水力开采流体承运的新エ艺，利用定向钻井エ艺，使用特定的水力切割钻头和特定的双层管柱，再配制一定性能的流体，最后通过地面泥浆泵进行生产。
7.如权利要求5所述的ー种深层煤炭水力开采流体承运的新エ艺，其特征在于利用定向钻井エ艺，使用井下电视、定位仪、方向仪，以确保掘进的质量。
8.如权利要求6所述的ー种深层煤炭水力开采流体承运的新エ艺，其特征在于特定的水力切割钻头，要依据煤层的厚度、倾角，定制不同參数的水力切割钻头，主要參数转速、水眼直径、水眼喷射角。如权利要求6所述的ー种深层煤炭水力开采流体承运的新エ艺，其特征在于特定的双层管柱，要根据产能，使用不同直径的管柱。流体的性能要依据煤层压カ系数、密度配制，主要性能指标密度、粘度、切力。流体配方(简称煤碱液)主要由水、坂土、烧碱(氢氧化钠)、煤粉及矸石粉配制而成。泥浆泵的參数主要是压カ(一般要高压)、排量。
9.如权利要求I所述的ー种深层煤炭水力开采流体承运的新エ艺，其特征在于通过一定流速的流体携帯煤块、煤气(CH4)的混合物返至地面，进入地面的处理系统。
10.如权利要求10所述的ー种深层煤炭水力开采流体承运的新エ艺，其特征在于流体的混合物，首先进入三相分离系统，分别将泥浆、煤、气同时进行分离。煤气(CH4)进入气体处理站，加压后至用户；煤块进入洗煤车间，加工后精煤转至精煤库进行后期的销售。洗煤车间的灰粉、矸石进入矸石粉磨间，加工至200目以下的材料，用于泥浆配浆；洗煤间的废水转至泥浆配液间，用于配制泥浆。泥浆从三相分离器流入沉淀池，将粉煤和细砂粒沉淀。沉淀物转至洗煤间处理，泥浆循环至循环 池使用。
全文摘要
本发明涉及一种深层煤炭水力开采流体承运的新工艺，主要针对埋藏于地下500米至数千米以下深度的煤层的开采。本发明通过钻井、管柱等工艺，利用管柱传送水力到煤层掘进，对埋深在地下的煤炭进行冲刷、切割，通过一定流速流体的循环将所切割的煤炭带出地面，实现井下无人化掘进。是实现煤田的气、固体同步开采为一体的煤炭开发技术，特别适用于常规方法不可采或者开采不经济的煤层，同时适用于煤炭地下气化的气化通道的建立。
文档编号E21C41/18GK102777151SQ20121016964
公开日2012年11月14日 申请日期2012年5月29日 优先权日2012年5月29日
发明者李建萍, 秦勇, 郭竹楠 申请人:李建萍, 秦勇, 郭竹楠