[发明专利]一种构建气化炉通道的地下煤炭气化方法

说明书

技术领域

本发明属于煤炭地下气化技术领域，具体涉及一种构建气化炉通道的地下煤炭气化方法。

背景技术

地下煤炭气化技术可提供一种洁净有效的能源，用于气化的煤层是那些常规开采工艺不能开采或者开采不经济的煤层，完全不同于现行机械化采煤、炸药爆破采煤等生产工艺，它通过相关设备和运行系统在地下控制煤炭燃烧产生化学反应，把煤炭在地下直接变成二次清洁能源输出。地下煤炭气化也是生产及运输方式的变革，可以使得人们通过管道集输来使用清洁燃气，也可以现场直接使用煤气来发电。

当前气化工艺通常分为无井式、有井式两种，其中，有井式气化法需要预先建立地下通道，施工量大、成本高；无井式消除了地下作业，建井周期短。为了控制不同煤层赋存条件的煤层气化过程，需采用不同的气化炉结构。当前我国地下煤炭气化形成气化炉的主要方法是在地面利用定向钻进技术连通进气孔和出气孔，但是仍然存在建井成本高、地面孔间连通成功率低等问题。

发明内容

本发明的目的是克服上述不足，主要解决孔间连通成功率问题，特别适用于无经济开采价值的废弃煤矿。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种构建气化炉通道的地下煤炭气化方法，其工艺步骤如下：

一、在气化作业区地面钻注入孔，依据矿区钻孔和上述实钻孔的资料，优选厚度较大且稳定的煤层；

二、在煤矿井下利用定向跟管钻进技术连通地面注入孔，再顺连接方向在煤层里继续钻进，形成一条可燃套管支撑的水平孔气化通道；

三、在煤矿井下利用井下压裂设备，实施水平孔的分段压裂作业；

四、压裂作业结束后，采取水平孔封孔技术对井下钻孔与注入孔之间的孔眼用封孔器进行封堵，并在所述封孔器上安装压力、温度监测仪器，实时监控注入孔的孔底压力、温度参数；

五、在地面顺着水平孔压裂区域钻出气孔，确保出气孔的煤层段位于井下压裂区域范围内；

六、通过注入孔泵入气化剂、水和催化剂点燃煤层，在地面出气孔回收气体；

七、当产量不足时，继续沿着水平孔压裂区域钻孔，原出气孔转为注入孔，新钻孔作为出气孔。

所述注入孔和出气孔以地面煤矿采掘面为基点，形成一个“一”字形的队列，其队列走向和井下水平孔一致。

所述注入孔和出气孔之间的距离在20～80m，优选为50m左右。

所述注入孔钻孔施工时，在煤层段下入玻璃钢套管，以便固井后下入机械造穴工具对煤层段进行扩径，以提高对接成功率。

所述水平孔的分段压裂作业所采用的支撑剂为金属颗粒。

本发明的有益效果：本发明利用井下钻孔与地面注入孔煤层段对接的方式形成气化通道，具有成本低、对接成功率高等特点，特别适用于废弃矿井。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1是本发明井下定向钻进剖面图；

图2是本发明“一”字形气化炉平面布置图。

图中：1、主注入孔，2、辅注入孔，3、辅出气孔，4、主出气孔，5、排水孔，6、压裂区域，7、水平孔，8、封孔器，9、压力、温度监测仪器，10、煤矿井下巷道。

具体实施方式

参见图1和图2，本发明提出的一种构建气化炉通道的地下煤炭气化方法，其工艺步骤如下：

一、在气化作业区地面钻注入孔，依据矿区钻孔和上述实钻孔的资料，优选厚度较大且稳定的煤层；

二、在煤矿井下利用定向跟管钻进技术连通地面注入孔，再顺连接方向在煤层里继续钻进，形成一条可燃套管支撑的水平孔气化通道；

三、在煤矿井下利用井下压裂设备，实施水平孔的分段压裂作业；

四、压裂作业结束后，采取水平孔封孔技术对井下钻孔与注入孔之间的孔眼用封孔器进行封堵，并在所述封孔器上安装压力、温度监测仪器，实时监控注入孔的孔底压力、温度参数；

五、在地面顺着水平孔压裂区域钻出气孔，确保出气孔的煤层段位于井下压裂区域范围内；

六、通过注入孔泵入气化剂、水和催化剂点燃煤层，在地面出气孔回收气体；

七、当产量不足时，继续沿着水平孔压裂区域钻孔，原出气孔转为注入孔，新钻孔作为出气孔。

所述注入孔和出气孔以地面煤矿采掘面为基点，形成一个“一”字形的队列，其队列走向和井下水平孔一致。

所述注入孔和出气孔之间的距离在20～80m，优选为50m左右。

所述注入孔钻孔施工时，在煤层段下入玻璃钢套管，以便固井后下入机械造穴工具对煤层段进行扩径，以提高对接成功率。