[发明专利]一种地下气化贯通方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种地下气化贯通方法，具体涉及一种煤炭地下气化贯通方法，尤其涉及控制煤炭地下气化贯通过程气化强度的方法。

背景技术

煤炭地下气化（underground coal gasification）将地下煤炭通过热化学反应在原地转化为可燃气体的过程，作为一项洁净煤技术，在开采劣质煤层、较深煤层、薄煤层以及“三下”（水体下、建筑物下、路下）压煤等具有显著技术优势，特别适用于“富煤、少油、缺气”的我国能源国情。煤炭地下气化技术具有投资少、建设周期短、环境友好等经济和社会效益，受到国际煤炭行业的高度关注。煤炭地下气化技术应用过程中，气化通道贯通与加工是一个非常重要的过程。现有主要的地下气化贯通和通道扩展技术为高压空气贯通、高压水力压裂、空气火力渗透等等。主要存在有如下缺点：常规的由定向钻构建的地下气化炉，定向钻孔直径小，初始供风量小，供风压力大；受定向钻孔缩孔影响，地下气化通道贯通时间长且不确定性大；贯通和气化过程中，无法调节供风量和供风速度，实现控制燃烧；由于贯通和通道加工时间长，不合格煤气生产周期长；建炉周期长，难以满足快速达产的需求。而且，煤炭地下气化过程受到煤层夹矸、地下水涌入、顶板冒落和煤层不均质的影响，气化强度较小时，外界影响因素大，气化过程不稳定。

只有当达到一定的气化强度后，才能消除或者减轻上述影响因素，达到理想的气化条件，产出合格的煤气组分。这也意味着在产业化生产过程中，后续煤气处理系统在较长时间内很难达到满负荷运行，对资源和成本是巨大的浪费，并且直接影响地下气化技术的产业化运行。因此，在地下气化贯通过程中对气化强度进行有效控制是至关重要的。

发明内容

针对已有技术中存在的缺点，本发明的目的在于提供一种地下气化贯通方法，所述方法通过对气化强度的有效控制加速气化炉通道构建周期，使地下气化炉快速达到理想气化强度，稳定生产合格煤气的工艺方法，其包括如下步骤：

（1）构建定向钻井和垂直钻井，形成地下气化炉；

（2）在点火钻井中通入气化剂，在定向钻井末端点火；

（3）点火成功后，在气化通道中通入气化剂；

（4）气化过程中根据进气压力变化调整气化通道内气体流速，煤气化进入稳定过程。

本发明根据进气过程中压力变化调整气化通道内气体流速，使气化过程保证一定强度，实现了快速提高地下气化强度至理想气化条件，缩短了地下气化炉通道构建周期，实现了气化炉快速投产。

本发明适用于基于定向钻井或定向钻井垂直钻井相结合构建的地下气化单元炉。

以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。

优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，所述气化剂为空气，气化通道内初始气体流速为0.5～1.5m/s，或，所述气化剂为富氧气体，气化通道内初始气体流速为0.5～2m/s。

优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，所述富氧气体的氧气浓度为21～30%。

优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，气化过程中当进气压力≤0.5MPa，调整气化通道单位长度鼓风量≥(50Nm³/h)/米。

优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，气化过程中当进气压力的压降≥0.5MPa，调整气化通道内气体流量增加30～60%。

优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，气化过程中当进气压力的压降≥0.5MPa，调整气化通道内的气体流速为理论气体流速的1～1.3倍。

优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，所述理论气体流速的计算公式为：

其中，v，流速，单位为m/s；W，燃煤量，单位为kg；ρ_煤，煤密度，单位为kg/m³；L，进出气井长度，单位为m；A%，煤灰分含量；P，进气压力，单位为MPa；D井，定向钻井直径，单位为m。

优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，所述钻井直径D_井≥300毫米。

优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，所述点火钻井为定向钻井，在所述定向钻井气化通道末端点火；

或，所述点火钻井为位于定向钻井末端的垂直钻井。

与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：