煤地下气化以及相关的系统和方法与流程

本公开涉及煤地下气化的领域。

背景技术：

1、煤地下气化(“ucg”)是使用煤在地下煤层处生成产品气体的工业过程。通常，ucg涉及将氧化剂以及(如果需要的话)水和/或蒸汽供应到地下煤层，以点燃煤并维持气化过程。氧化剂以及可能的其他试剂通常经由从表面钻探的注入井输送到地下煤层。气化过程生成产品气体，然后可以使用从表面钻探的生产井将产品气体带到表面。产品气体主要为氢气，一氧化碳，甲烷，和二氧化碳。替代性地，可以使用矿井和相关的巷道来注入氧化剂和/或产生产品气体。所得到的提取的产品气体可以通过多种方式在商业上使用，例如，作为用于发电的燃烧燃料或者作为生产燃料，肥料，或其他化学产品的化学原料。

技术实现思路

技术特征：

1.一种将煤气化的方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述管道的端部部分设置在所述煤层内并且各自侧向地位于所述注入井和所述生产井中的每一个的端部部分外围。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述管道的端部部分限定至少部分地包围所述注入井和所述生产井的周界。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，注入所述主要流体抑制所述氧化剂气体和/或所述产品气体从所述ucg反应区域迁移到所述煤层的位于所述主要区域外围的地带。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，注入所述主要流体发生在高于所述煤层的静水储层压力的第一操作压力下，并且其中，注入所述氧化剂气体发生在低于所述第一操作压力和所述静水储层压力中的每一个的第二操作压力下。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，注入所述主要流体包括：在至少150巴的操作压力下注入所述主要流体。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述主要区域具有第一压力，所述煤层具有小于所述第一压力的第二压力，并且所述ucg反应区域具有小于所述第二压力的第三压力。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述煤层包括煤，并且其中，经由所述管道注入所述主要流体使所述煤层的所述煤释放甲烷或水中的至少一种。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所释放的甲烷或水中的至少一种形成次要区域，所述次要区域至少部分地包围所述ucg反应区域并且由所述主要区域至少部分地包围。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述煤层包括煤并且所述主要流体包括二氧化碳，并且其中，经由所述管道注入所述主要流体使所述煤层的所述主要区域内的所述煤粒度增大。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述主要流体包括二氧化碳，并且其中，所述主要区域具有至少10％的二氧化碳浓度。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述主要流体包括水，并且其中，所述主要区域的孔隙空间包括至少30％水。

13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述主要流体包括超临界流体。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述管道的端部部分定位在所述煤层内并且形成大体上圆形，卵形，矩形，或多边形形状。

15.一种将煤气化的方法，所述方法包括：

16.根据权利要求15所述的方法，其中，注入所述主要流体在所述煤层内形成主要区域，并且其中，所述ucg反应区域由所述主要区域至少部分地包围。

17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述管道的所述端部部分限定大体上包围所述注入井和所述生产井的周界。

18.根据权利要求15所述的方法，其中，注入所述主要流体发生在注入所述氧化剂气体之前。

19.根据权利要求15所述的方法，其中，注入所述主要流体包括：在大于所述煤层的静水储层压力的第一操作压力下注入所述主要流体，并且其中，注入所述氧化剂气体包括：在小于所述第一操作压力和所述静水储层压力中的每一个的第二操作压力下注入所述氧化剂气体。

20.一种煤地下气化(ucg)系统，包括：

21.根据权利要求20所述的ucg系统，其中，所述管道的端部部分设置在所述煤层内并且侧向地位于所述注入井和所述生产井的端部部分外围。

22.根据权利要求20所述的ucg系统，其中，所述管道的端部部分设置在所述煤层内并且位于所述注入井和所述生产井的端部部分外围，并且其中，所述管道的所述端部部分限定至少部分地包围所述ucg反应区域的周界。

23.根据权利要求20所述的ucg系统，其中，在操作中，被输送到所述煤层的所述地带的所述主要流体至少部分地限定至少部分地包围所述ucg反应区域的主要区域，所述主要区域具有比所述ucg反应区域的主要流体浓度更高的主要流体浓度。

24.根据权利要求23所述的ucg系统，其中，在操作中，所述主要流体抑制所述氧化剂气体和/或产品气体从所述ucg反应区域迁移到所述煤层的位于所述主要区域外围的地带。

25.根据权利要求20所述的ucg系统，其中，在操作中，(i)被输送到所述煤层的所述地带的所述主要流体至少部分地限定主要区域，并且(ii)经由所述管道输送所述主要流体使甲烷和/或水从所述煤层的相邻地带中释放并形成次要区域。

26.根据权利要求25所述的ucg系统，其中，所述次要区域至少部分地包围所述ucg反应区域，并且所述主要区域至少部分地包围所述次要区域。

27.根据权利要求25所述的ucg系统，其中，在操作中，所述主要区域具有第一压力，所述煤层具有小于所述第一压力的第二压力，并且所述ucg反应区域具有小于所述第二压力的第三压力。

28.根据权利要求20所述的ucg系统，其中，所述主要流体包括二氧化碳.水或超临界流体中的至少一种。

29.根据权利要求20所述的ucg系统，其中，所述管道的端部部分定位在所述煤层内并且形成大体上圆形，卵形，矩形，或多边形形状。

30.根据权利要求20所述的ucg系统，其中，在操作中，所述主要区域具有第一压力，所述煤层具有小于所述第一压力的第二压力，并且所述ucg反应区域具有小于所述第二压力的第三压力。

技术总结
本发明公开了用于将煤气化的方法和系统。一种代表性煤气化系统(5)可以包括：(i)注入井(20)，其从地表面(50)延伸到煤层(10)的煤地下气化(UCG)反应区域(70)；(ii)生产井(45)，其与所述注入井间隔开并且从所述地表面延伸到所述UCG反应区域；以及(iii)管道(62)，其各自从所述地表面延伸到所述煤层的地带。所述管道的在所述煤层内的端部部分可以侧向地位于所述UCG反应区域外围。所述管道被配置为将主要流体从所述地表面输送到所述主要区域，所述注入井被配置为将氧化剂气体输送到所述UCG反应区域，并且所述生产井被配置为将所述产品气体从所述UCG反应区域输送到所述地表面。

技术研发人员：米哈伊尔·布林德曼,伊万·萨皮泰考夫,塞米恩·梅芙,布雷特·尤金·威尔柯克思
受保护的技术使用者：艾顾能源技术公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8