[发明专利]煤炭地下气化井衬管

说明书

技术领域

发明涉及煤炭地下气化(UCG)。具体地，披露了一种用于构建UCG井衬管组件的井衬管分段，该UCG井衬管组件用于将产品气体输送到生产井。还披露了用于煤炭地下气化产品气体生产的系统和方法。

背景技术

煤炭地下气化是一种通过在氧化剂(例如，空气或氧)存在下原位加热煤而从煤层生产产品气体的方法。产品气体通常被称为合成气体或合成气，并且可以被用作，例如，一种用于多种应用(包括清洁燃料生产、化学品生产、和发电)的进料。

煤到产品气体的转换在一个井中发生，该井包括一个或多个钻入煤层的钻孔，这些钻孔处于彼此流体连通。通常，将氧化剂引入其中来促进燃烧的那部分井被称为注入井，并且从其中抽取产品气体的那部分井被称为生产井。水平井和竖井都可以用于氧化剂注入和产品气体生产。

煤层板(coal seam panel)通常被称作煤气化炉。气化在井/气化炉的燃烧区附近发生并且煤炭被部分氧化以生产低或中等热值的产品气体。热的产品气体从气化区域流来并且通过生产井的井口离开地面。

在UCG中的一些主要挑战包括：防止由于煤炭散裂、腾涌(slugging)、或进水而堵塞生产井；控制在尚未发生化学反应的井区(即，冷区)中产品气体与煤层的相互作用；再点燃煤层；以及防止产品气体泄露到周围环境中。

发明内容

本发明的一个目的是最小化或克服现有技术的一个或多个问题。

在一方面，本发明提供了一种用于构建煤炭地下气化井衬管组件的井衬管分段，该分段包括一个UCG产品气体输送管，该输送管具有用于连接到同样的井衬管分段的相对的开放端以及位于该相对的开放端之间的多个穿孔。

在一个实施例中，这些穿孔沿着该UCG产品气体输送管的长度在一个或多个区域内聚集在一起，与该管的未打孔区段交替。

在另一个实施例中，井衬管分段进一步包括一个鞘层。适宜地，这个鞘层是由可燃材料或具有低熔融温度的材料制成，并且覆盖该UCG产品气体输送管上的至少部分穿孔。

在另一方面，本发明提供一种煤炭地下气化井衬管组件，包括两个或更多个互相连接的如在此提出的井衬管分段。

在另一个方面，本发明提供了一种在煤层中进行煤炭地下气化的方法，该煤层配备有一个注入井、一个生产井、和一个连接该注入井和该生产井的层内通道，该方法包括以下步骤：a)使至少一个如在此所定义的井衬管组件在该煤层内于该注入井和该生产井之间延伸；b)使用一个位于该井衬管组件内的点火工具将该煤层点燃；c)将氧化剂注入该连接通道以维持该煤层燃烧；并且d)将产品气体从该产品井抽出。

在一个实施例中，该煤层进一步配备有一个或多个辅助井(service well)。这些辅助井典型地是竖井，位于注入井和生产井之间，并且可以被用作点火井和/或辅助注入井/生产井。

在又另一个方面，本发明提供了一种用于UCG产品气体生产的系统，包括：a)一个地下煤层；b)至少一个注入井；c)至少一个生产井；d)一个连接该注入井和该生产井的层内通道；以及e)一个包括两个或更多个相互连接的如在此所述的井衬管分段的井衬管组件。

在另一方面，本发明提供一种具有两个或更多个相互连接的井衬管分段的煤炭地下气化井衬管组件，其中每个井衬管分段包括：a)一个UCG产品气体输送管，该输送管具有用于连接到同样的井衬管分段的相对的开放端以及位于该相对的开放端之间的多个穿孔；以及b)一个鞘层。

在一个实施例中，这些穿孔沿着该UCG产品气体输送管的长度在一个或多个区域内聚集在一起，与该管的未打孔区段交替。

为了本发明能够更容易理解并且付诸实施，现在将只通过举例的方式，参考附图来说明本发明的一个或多个优选的实施例。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的井衬管组件(包括井衬管分段)的截面视图。

图2是根据本发明的另一个实施例的交替的井衬管组件(包括交替的井衬管分段)的截面视图。

图3是根据本发明的另一个实施例的具有鞘层的井衬管组件(包括井衬管分段)的截面视图。

图4是根据本发明的另一个实施例的用于UCG产品气体生产的系统的侧视图。

具体实施方式

本发明涉及煤炭地下气化。

在整个说明书中，除非上下文另外要求，否则词语“包括”(comprise)、“包括着”(comprises)、“包括了”(comprising)将被理解为意指包括所陈述的整数、整数群、一个或多个步骤，但不排除任何其他整数、整数群、一个或多个步骤。