[发明专利]一种地下气化炉及其施工法以及煤炭地下气化方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤炭地下气化开采技术领域，具体涉及一种地下气化炉及其施工法以及煤炭地下气化方法。

背景技术

煤炭地下气化是通过在地下赋存的煤层内施工气化通道，并将通道周边煤层引燃而实现的。根据准备气化通道的方式不同，目前地下气化方式主要分为无井式和有井式。其中有井式地下气化，需要人工开拓气化通道，建炉周期长，避免不了地下劳动，对环境有影响。无井式地下气化，需要钻机钻进气化通道，建炉周期短，消除了地下作业，对环境无公害。目前我国及世界范围地下气化主推炉型以无井式为主。

为了能够对各种不同赋存条件的煤层气化过程实现有效控制，必须针对不同的煤层赋存条件，采用不同的无井式气化炉结构。几十年来，发展了多种炉型，从进、出气点和气化通道相对位置来分可把它们分为几种基本炉型，即一线炉、V形炉、盲孔炉等，在这几种基本炉型的基础上，后来又发明了目前业内认可的U形对接井地下气化炉。上述均为单一炉型，如公开号为CN103603647A的中国发明专利，其公开了一种地下气化炉，依次连通的进气通道、气化通道、出气通道以及通入其中的管道，管道的第一端口伸出地面，第二端口位于气化通道中；第二端口连接有清灰装置，用于清除地下煤层煤壁上气化附着的积灰。由此可见单一炉型需多次重复施工各类钻孔完成建炉，同时很难满足气化不同厚度的煤层要求，气化过程中一条气化通道至少需要匹配一口进气井，建炉周期长，投资成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针对不同厚度的煤层构建多条不同层位气化通道的地下气化炉及其施工方法。本发明的目的还在于提供一种提高气化效率的煤炭地下气化方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种地下气化炉，包括：

一个进气井，其包括相互连通的垂直段和造斜段，井口位于所述垂直段上，所述造斜段位于所述垂直段的下方；

一个造穴，其与所述造斜段的末端相连通；

多个出气直井，每一出气直井与所述造穴之间通过至少一水平井相连。

作为优选，所述造斜段的形状为曲率为正的凹弯圆弧。

作为优选，所述出气直井为三个。

作为优选，每一出气直井与所述造穴之间通过一水平井相连。

作为优选，所述造斜段位于煤层底板上部5-7m处。

作为优选，所述造穴的体积为5-8m³。

作为优选，当所述水平井为三个时，所述造穴3的体积为5-8m³；

当所述水平井为n个时，n＞3，所述造穴3的体积为5-8m³的1.2^n-3-1.3^n-3倍。

一种地下气化炉的施工方法，其具体步骤如下：

a)钻出进气井上的垂直段和造斜段，并进行下套管及固井；

b)在所述造斜段的末端挖出造穴；

c)钻出出气直井，并进行下套管及固井；

d)根据出气直井的数量，以所述造穴为起点采用欠平衡定向钻进的方法钻出与出气直井相连通的水平井，每一出气直井与所述造穴之间至少有一个水平井；当一水平井钻至一出气直井底部0-2m范围内为中靶，下入打孔玻璃钢管支护，不固井。

作为优选，所述步骤a)中所述造斜段施工至煤层底板上部5-7m处。

作为优选，所述步骤d)中的打孔玻璃钢管的孔径为2-4cm。

一种用上述任一项所述的地下气化炉进行煤炭地下气化的方法，其具体步骤如下：

由进气井的井口通入助燃剂，并驱使助燃剂在造穴处扩散到各个水平井内，以各个出气直井底部为点火点点燃煤层，将各个水平井内气化后的气体经出气直井输出。

本发明所提供的地下气化炉及其施工方法，结合U形对接井技术灵活构建，通过一个进气井对应多个水平井和出气直井，建造了一种束状多通道地下气化炉，大大缩短了建炉时间、节约了建炉成本。针对不同厚度的煤层构建多条不同层位的气化通道，多条气化通道仅对应一口进气井，立体化布置气化通道，大大提高了不同厚度煤层资源的气化开采利用率。使用本发明所提供的地下气化炉进行煤炭地下气化，可实现束状多条气化通道同时进行气化，提高了气化效率。

本发明的有益效果如下：

1、一炉多用，提高不同厚度煤层资源的利用率。该炉型可针对不同厚度煤层构建束状气化通道，通过分水平布置气化通道，大大提高了不同厚度煤层资源的气化开采利用率。