置，停止注氧气，注入气化剂，启动注气点后退装置5，将注气点向后退10-30米，气化过程开始；
[0058]e.检测煤气出口钻孔2-1产出煤气的温度和含氧量，当煤气中氧的含量低于1%，增大注入气化剂的流量，当煤气中氧的含量高于1%，减小注入气化剂的流量；当煤气的温度低于地下气化煤气的露点温度时，煤气出口钻孔2-1与该点火点间的煤层气化结束；
[0059]f.再次点火，重复步骤d、e后，该点火点与上一个点火点间的煤层气化结束，重复步骤d、e直到在点火点处点火后，煤气出口钻孔2-1产出煤气温度一直低于地下气化煤气的露点温度时，在该点火点处竖直打煤气出口钻孔2-2，向煤气出口钻孔2-1中灌浆封堵，则煤气出口钻孔2-2与2-1的距离即为各煤气出口钻孔的间距，依此打好煤气出口钻孔2-3、2-4 等；
[0060]g.煤气出口钻孔2-2打好后，以煤气出口钻孔2-2作为煤气出口钻孔继续生产，重复步骤b、c、d、e，直至将所有钻孔间的煤层全部气化完毕。
【主权项】
1.一种无井式煤炭地下气化系统，其特征在于，所述地下气化系统包括气化剂注入钻孔、煤气出口钻孔、钻孔支撑管、点火及注气装置、注气点后退装置和抽水装置；所述系统设有多个竖直钻入煤层的煤气出口钻孔，所述煤气出口钻孔竖直钻入煤层，直至所需气化煤层底板以下2?5米；所述气化剂注入钻孔竖直钻入煤层，直至煤层底板以上20?30厘米，再延煤层钻进，连通所有煤气出口钻孔；所述钻孔支撑管铺设于所有气化剂注入钻孔和煤气出口钻孔；所述点火及注气装置从气化剂注入钻孔进入煤层；所述抽水装置从煤气出口钻孔进入煤层，且与煤气出口管道分支通过煤气管法兰、抽水管双面密封法兰和抽水管法兰及金属垫片进行密封；所述抽水装置包括过滤器、单向开关和自吸式高压污水泵；所述过滤器设在抽水管道进口处，包围管道进口，所述过滤器包括外套管和内套管；所述单向开关装在过滤器内的抽水管道内，高度在干燥器外套管筛孔区内，所述单向开关包括转轴、单向叶片、角度控制片和支撑件。
2.根据权利要求1所述一种无井式煤炭地下气化系统，其特征在于，所述煤气出口钻孔在煤层相对较深处竖直钻入煤层；所述气化剂注入钻孔在煤层相对较浅处竖直钻入煤层；生产时，相对较浅处的煤气出口钻孔可作为相对较深处煤气出口钻孔的气化剂注入钻孔。
3.根据权利要求1所述一种无井式煤炭地下气化系统，其特征在于，所述气化剂注入钻孔在有露头煤的煤层中施工时，可在煤层露头处直接延煤层钻设。
4.根据权利要求1所述一种无井式煤炭地下气化系统，其特征在于，所述煤气出口钻孔相邻钻孔的间距根据所需气化煤层的具体条件确定，确定方法为燃烧区从相对较深处的钻孔底部后退到相对较浅处的钻孔底部时，在相对较浅的钻孔底部点火并充分燃烧时，煤气从相对较深处钻孔出来时温度要高于地下气化煤气的露点温度，煤气的露点温度与煤气的硫含量成正比，因而具体的温度值需要现场测定，一般，煤气露点温度大于80度。
5.根据权利要求1所述一种无井式煤炭地下气化系统，其特征在于，所述气化剂注入钻孔内的钻孔支撑管在沿煤层铺设段为花管；所述煤气出口钻孔内的、钻孔支撑管在与气化剂注入钻孔的钻孔支撑管连接处的下方以及钻孔底部灌浆面的上方段为花管。
6.根据权利要求1所述一种无井式煤炭地下气化系统，其特征在于，所述过滤器外套管上部与内套管通过焊接密封，并且外套管低于内套管，内套管和外套管之间充满过滤填料；所述外套管在顶部及侧面均有筛孔，侧面设置筛孔的位置高于抽水管道10厘米以上；所述内套管包含在外套管内的部分全部设有筛孔，内套管和外套管筛孔的直径均小于过滤填料的最小直径。
7.根据权利要求1所述一种无井式煤炭地下气化系统，其特征在于，所述单向叶片由半圆片和锯齿环两部分构成，两个单向叶片的锯齿环交叉穿在转轴上；所述转轴固定在支撑件上，支撑件在与单向叶片重叠的地方向下凹。
8.根据权利要求8所述一种无井式煤炭地下气化系统，其特征在于，所述锯齿环的宽度为单向叶片半圆片的半径与支撑件内圆环半径差值的1/3-2/3。
9.根据权利要求1所述一种无井式煤炭地下气化系统，其特征在于，所述角度控制片位于单向叶片上表面半圆片与锯齿环的交接处，调节角度控制片的厚度可控制两个单向叶片的最小夹角；所述角度控制片的长度大于转轴的直径，且小于单向叶片的直径；角度控制片的宽度是单向叶片半圆片直径的0.05-0.35倍。
10.根据权利要求1所述一种无井式煤炭地下气化系统，其特征在于，所述抽水管双面密封法兰一面的密封螺纹与煤气管法兰相匹配，另一面的密封螺纹与抽水管法兰相匹配。
11.根据权利要求1所述系统实现的一种无井式煤炭地下气化工艺，其特征在于，气化生产的工艺步骤如下: a.在煤层相对较深处竖直向煤层中打煤气出口钻孔2-1，直至所需气化煤层底板以下2?5米，返浆封堵钻孔支撑管与岩层间隙；在煤层相对较浅处竖直钻入煤层，直至煤层底板以上20?30厘米，再延煤层钻进，直至与煤气出口钻孔连通；气化剂注入钻孔口和煤气出口钻孔口的钻孔支撑管与岩层的间隙灌浆密封； b.将抽水装置从煤气出口钻孔下放，抽出气化区囤积水； c.将点火及注气装置从气化剂注入钻孔下放到煤层中，距离煤气出口钻孔10-30米； d.注入氧气，启动点火装置点火，当点火装置的测温点达到400°C以上时，煤层引燃成功，关闭点火装置，停止注氧气，注入气化剂，启动注气点后退装置，将注气点向后退10-30米，气化过程开始； e.检测煤气出口钻孔产出煤气的温度和含氧量，当煤气中氧的含量低于1%，增大注入气化剂的流量，当煤气中氧的含量高于1%，减小注入气化剂的流量；当煤气的温度低于地下气化煤气的露点温度时，煤气出口钻孔与该点火点间的煤层气化结束； f.再次点火，重复步骤d、e后，该点火点与上一个点火点间的煤层气化结束，重复步骤d、e直到在点火点处点火后，煤气温度一直低于地下气化煤气的露点温度时，在该点火点处竖直打煤气出口钻孔2-2，向煤气出口钻孔2-1中灌浆封堵，则煤气出口钻孔2-2与2-1的距离即为各煤气出口钻孔的间距，依次打好煤气出口钻孔2-3、2-4等； g.煤气出口钻孔2-2打好后，以煤气出口钻孔2-2作为煤气出口钻孔继续生产，重复步骤b、c、d、e，直至将所有钻孔间的煤层全部气化完毕。
【专利摘要】本发明涉及一种无井式煤炭地下气化系统及工艺。包括气化剂注入钻孔、煤气出口钻孔、钻孔支撑管、点火及注气装置、注气点后退装置和抽水装置。所述系统设有多个竖直钻入煤层的煤气出口钻孔，所述煤气出口钻孔通过一条沿煤层钻进的气化剂注入钻孔来连通，所述点火及注气装置从气化剂注入钻孔进入煤层所述抽水装置从煤气出口钻孔进入煤层；气化工艺是：点火，注气点后退；判断是否调整气化剂注入量和各气化剂比例；判断是否向后移动点火点；启动点火点移动装置；判断是否改变煤气出口，继续燃烧；本发明的优点：可以加大钻孔间距，提高钻孔的利用率；控制气化过程产生的污染物的扩散和残留，降低了煤炭地下气化过程对地下水的污染。
【IPC分类】E21B43-295
【公开号】CN104632177
【申请号】CN201410783705
【发明人】李文军, 苏倩倩, 魏家骏
【申请人】华北科技学院, 北京中矿科能煤炭地下气化技术研究中心
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2014年12月18日