[发明专利]一种原煤原位气化制氢采氢井网和方法

说明书

本发明公开了一种原煤原位气化制氢采氢井网和方法。所述井网包括冷凝水回采井、注空气井、注蒸汽井和生产井；所述冷凝水回采井为“勺型”水平井，其水平段的末端高于跟端；所述冷凝水回采井的水平段位于煤层下部，且海拔深度低于注空气井、注蒸汽井和生产井的井底。该井网可以实现中浅层、中层、中深层和深层的中煤阶煤、高煤阶煤原地原位反应生成氢气并采出。该井网同时适用于直井、水平井和定向井等不同井型及其组合，是煤炭资源以洁净生产方法生产清洁能源的重要技术。

技术领域

本发明涉及原煤清洁利用领域，具体涉及一种原煤原位气化制氢采氢井网和方法。

背景技术

世界煤炭探明剩余可采储量9091亿吨(2006年)，按照目前生产水平，可供开采147年。国际能源署(IEA)认为，在2030年之前，世界能源的使用将保持增长，但是煤炭需求的比例将不断下降。中国年煤炭产量从2005年的23.5亿吨增加到2010年的32.4亿吨。2010年煤炭在我国一次能源的生产比重高达76.8％，消费比重占70.9％。与此同时，我国煤炭资源浪费十分惊人，国有大型煤矿矿井回采率平均仅有45％，乡镇和个体小型煤矿平均回采率只有15-20％。

作为原位制氢采氢的目标层——埋深1000米及以下的煤层，目前主要用于生产煤层气。煤层气资源量30.05×10¹²m³，可采资源量12.5×10¹²m³。与全球煤层气开发最早、产量最高的美国相比，中国煤层气资源量排名居前，但是产量远远低于美国。中国煤层气历经20多年勘探开发，现已建成沁水盆地、鄂尔多斯盆地东缘等煤层气生产基地。煤层气探明地质储量从2010年的2863.36×10⁸m³迅速增加到2016年的6859×10⁸m³，探明储量年递增23.26％，但是储量探明率仍不足3％。2016年产煤层气168.51×10⁸m³，平均采气速度2.46％，其中地面开发44.96×10⁸m³，井下抽采123.58×10⁸m³，总产量较2015年下降3.49×10⁸m³。2019年煤层气下降到60×10⁸m³。目前，我国高阶煤分布主要在沁水盆地柿庄南区块和樊庄-郑庄区块，中低阶煤分布在宝德区块、柳林区块和韩城区块。

发展煤炭原位制氢采氢，对于进一步有效利用中深层、深层煤炭资源，推动煤炭资源型城市社会技术进步，降低煤炭工业及相关工业全产业周期、生命周期成本，减少污染，提高经济增长的质量和效益具有重要意义。也有助于增加中国能源的自给能力，氢气是一种清洁能源，燃烧不会产生温室效应，未来具有巨大市场需求。原煤原位制氢采氢是洁净生产技术生产清洁能源的重要方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种原煤原位气化制氢采氢井网和方法，以解决煤层火烧积水、水淹，纵向燃烧波及系数低、煤炭资源利用率低、粗煤气和氢气采收率低等问题，能够实现原位制氢采氢连续性和规模化，增加了注采井生产时率和设备利用率，提高了经济效益。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种原煤原位气化制氢采氢井网，该井网包括冷凝水回采井、注空气井、注蒸汽井和生产井；所述冷凝水回采井为“勺型”水平井，其水平段的末端高于跟端；所述冷凝水回采井的水平段位于煤层下部，且海拔深度低于注空气井、注蒸汽井和生产井的井底。

所述“所述冷凝水回采井位于煤层下部”，优选为距煤层底部1m–2m范围内。