提供了一种用于自动地缩短用于地下煤气化的注入井衬里的方法。提供一种设备来在气化腔体中执行地下煤气化，所述设备具有注入井，所述注入井具有套管和注入井衬里且在中间具有环带。所述注入井衬里具有一个或多个衬里部分和处于所述一个或多个衬里部分之间的一个或多个连结件部分。此外，氧化气体的注入点被重新定位到气化腔体中，方法是通过破坏所述注入井衬里的所述一个或多个连结件部分中的至少一个，来缩短所述注入井衬里，使得所述氧化气体离开缩短的注入井衬里。
1.一种用于在地下煤气化工艺期间缩短注入井衬里的方法，所述方法包括：
提供用于在气化腔体中执行地下煤气化的设备，所述设备具有注入井，所述注入井带有套管和注入井衬里且在中间具有环带，氧化气体通过所述环带被注入，所述注入井衬里具有一个或多个衬里部分和处于所述一个或多个衬里部分之间的一个或多个连结件部分，并且所述一个或多个连结件部分中的每个与所述一个或多个衬里部分中的每个相比具有不同机械性能和不同物理性能之一，使得所述一个或多个连结件部分在所述地下煤气化工艺期间在所述一个或多个衬里部分之前分解；
仅仅通过所述注入井的远端将所述氧化气体输出到气化腔体内；
重新定位所述氧化气体向所述气化腔体中的注入点，这是由于所述一个或多个连结件部分中的至少一个连结件部分的所述不同机械性能和所述不同物理性能之一被所述地下煤气化工艺的特性超过而通过分解所述注入井衬里的所述一个或多个连结件部分中的所述至少一个连结件部分，来缩短所述注入井衬里；以及仅仅在所述注入井的新的远端处将所述氧化气体输出到气化腔体内，所述新的远端在所述至少一个连结件部分由于在所述地下煤气化工艺期间而分解时并且在所述至少一个连结件部分和连接到所述至少一个连结件部分的衬里部分脱离所述注入井的所述远端时被生成。
2.如权利要求1所述的方法，其中，重新定位注入点进一步包括：沿所述注入井的环带向下送入氧化气体，将所述气化腔体的热区域向上牵引到所述注入井衬里中，并熔化所述注入井衬里的所述一个或多个连结件部分中的至少一个，以缩短所述注入井衬里。
3.如权利要求2所述的方法，其中，熔化所述注入井衬里的所述一个或多个连结件部分中的至少一个进一步包括：将所述注入井衬里的所述一个或多个连结件部分中的至少一个包在所述热区域中，所述热区域熔化所述注入井衬里的所述一个或多个连结件部分中的所述至少一个。
4.如权利要求1所述的方法，进一步包括：使用缩短的注入井衬里继续所述地下煤气化工艺。
5.如权利要求4所述的方法，其中，继续地下煤气化工艺进一步包括：在所述注入井衬里的内部将氧化气体送到所述气化腔体。
6.如权利要求1所述的方法，其中，重新定位注入点进一步包括：通过沿所述注入井的环带向下送入氧化气体来控制所述注入点的重新定位。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述地下煤气化工艺的特性是温度，并且分解所述一个或多个连结件部分中的至少一个还包括超过所述一个或多个连结件部分中的所述至少一个的熔化温度。
用于缩短用于地下煤气化的注入管的方法
[0001] B. E. 戴维斯
[0002] K. M. 奥利里。
[0003] 优先权要求
[0004] 本申请是2013年6月21日提交的PCT专利申请No. US13/47173的国家阶段申请并要求该专利申请的优先权，该PCT专利申请进而根据巴黎公约要求2012年6月28日提交的美国专利申请序列号13/536,100的优先权，这两个专利申请的全体内容通过引用并入本文。
技术领域
[0005] 本公开总体上涉及地下煤气化(“UCG”)，并且特别涉及用于自动地缩短注入管的方法。
背景技术
[0006] 众所周知的是：地下煤可以被气化，并且煤气化工艺(UCG工艺)产生合成气。该工艺涉及煤层内的平行水平钻孔之间的气化反应器腔体(反应器)的操作，所述煤层通过一个钻孔(注入井)被供给氧化剂气体，示例为空气、氧气、蒸汽或这些气体的组合。在煤层点火之后，煤与注入氧化剂气体之间的气化反应形成合成气(CO、CO2、H2、CH4和其它气体的混合物)，并且合成气经由第二钻孔(产品井)被移除。
[0007] 在煤气化工艺中，存在发生的多个反应，其生成合成气。那些反应包括：
[0008] C+H20=H2+CO(多相水-气转化反应)
[0009] CO+H20=H2+CO2(转化变换)
[0010] CO+3H2=CH4+H20(甲烷化)
[0011] C+2H2=CH4(氢化气化)
[0012] C+1/2O2=CO(部分氧化)
[0013] C+O2=CO2(氧化)
[0014] C+CO2=2CO(Boudouard反应)。
[0015] 在典型的UCG工艺中，随着煤被气化工艺移除，腔体在尺寸上长大，并且煤面在两个钻孔之间逐渐移动，因为煤被横跨所述面流动的热气移除。当注入气体经由注入井内的衬里供给到反应器中时，气体的排放点固定在注入井衬里的端部处。随着反应器的长大，热的气化反应区域移动离开氧化剂气体的注入点，其降低气化工艺的效率，从而导致产品质量的下降。存在已知的注入点缩短工艺，其被称作连续回缩注入点(CRIP)。
[0016] 用以维持气体质量的当前所用方法是移动氧化剂气体的注入点，以匹配煤气化面的移动，使得注入气体总是接近新鲜的煤，从而使产品质量得到维持。注入井衬里的端部的移动通常由以下方式实现：通过切断一段衬里重新定位用于氧化剂气体的输送点来缩短衬里，或者沿注入井向上缩回衬里，其移动注入点。切割注入井衬里或者从注入井缩回它都实现注入点的再定位，但是需要显著的后勤操作和从表面操作的专用设备，以实现这些目的。希望的是能够随气化面的移动而移动氧化剂气体的注入点，而无需使用插入注入井中以及从表面操作的装置，比如切割器或衬里缩回设备。
[0017] 因此，希望的是提供一种方法来自动地缩短用于地下煤气化的衬里，并且本公开正是针对此目的。用于进行缩短的该牺牲性衬里连结件工艺可适用于需要注入点在煤层内的水平注入井中重新定位的所有UCG动作。
附图说明
[0018] 图1示出了一个示例的地下煤气化设备，其中注入井衬里可以被缩短；
[0019] 图2示出了反应器和注入井的近视图，所述注入井具有牺牲性衬里，其用于自动地缩短衬里；
[0020] 图3示出了地下煤气化工艺的详情，其中氧化气体沿注入井的环带向下被注入；
[0021] 图4示出了地下煤气化工艺的详情，其中衬里的牺牲性衬里连结件部分受到UCG工艺的火的冲击；并且
[0022] 图5示出了地下煤气化工艺的详情，这时牺牲性衬里连结件部分被消除从而自动地缩短衬里。
具体实施方式
[0023] 本公开特别适用于地下煤气化工艺(UCG)，其中注入井衬里对于地下煤气化被自动地缩短，并且正是在此背景中本公开将被描述。
[0024] 图1示出了一个示例的地下煤气化设备10，其中注入井衬里可以被缩短。设备10可以包括注入井12、生产井14和发起井16。在UCG工艺期间，注入井12用于将氧化气体(比如空气、氧气、蒸汽或这些气体的组合，如浅蓝色箭头所示)注入反应器区域18(也称为气化腔体)中，其是在煤中最初通过钻孔形成随后通过煤的气化膨胀的腔体。腔体形成在注入点与煤层的顶篷之间，并横向地生长至气化工艺的极限。在UCG工艺期间，生产井14用于抽取在UCG工艺期间形成的合成气，如绿色箭头所示，而发起井16用于在煤层中发起气化工艺，如图1中的红色箭头所示。井中的每个具有：套管20(201是注入井的套管，202是生产井的套管，且203是发起井的套管，但是在图1中未示出)；和衬里22(221是注入井的衬里，222是生产井的衬里，且223是发起井的衬里，但是在图1中未示出)，其处于每个套管内。套管的典型直径是250mm，而衬里的是100～130mm。在以下的公开中，我们关注注入井衬里221。在UCG工艺期间，煤被气化，并且气化腔体移动离开注入点，其处于注入井衬里和注入井的端部处。在图1中的示例中，气化工艺的方向24是从右到左，如箭头所示。UCG工艺的关键方面是移动氧化剂气体的注入点，以匹配煤气化面的移动，而不必切割注入井衬里或回缩注入井衬里，如现在将更详细地描述的。
[0025] 图2示出了用于自动地缩短衬里的牺牲性衬里连结件和反应器的近视图。注入井12具有点30，在此处氧化气体被注入处于注入衬里221的端部处的气化腔体18中。如图2中示出的，注入井具有衬里221和处于钻孔的边缘与衬里之间的环带26。注入衬里221可以具有一个或多个衬里部分(比如图2中的示例中的22a、22b、22c、22d)和介于衬里部分之间的一个或多个牺牲性衬里连结件32(比如图2中示出的示例中的衬里部分321、322和333)。衬里22通常具有处于6～8米的周期性间隔处的牺牲性衬里连结件。注入衬里221可以由钢(或相似材料)制成，以承受UCG工艺的严酷条件。钢在低于600℃的温度时可能不会熔化/分解。每个牺牲性衬里部分32(其也可以被称作连结件)可以由这样的材料制成，该材料在低于钢衬里熔化/分解温度的温度时发生熔化/燃烧/分解。例如，每个牺牲性衬里部分32可以由玻璃纤维或树脂材料制成。典型树脂是高温环氧工具树脂。牺牲性衬里连结件和衬里部分通过螺纹接头接合在一起。在图2中示出的一个实施例中，衬里和衬里部分具有圆形形状(类似管)，而每个牺牲性衬里部分32具有正方形或长方形形状。然而，每个牺牲性衬里部分32也可以具有其它形状，包括圆形形状，类似于其它衬里部分。在图2中示出的构造中，沿着注入井衬里的长度的温度小于200摄氏度，并且衬里部分和牺牲性衬里部分都允许氧化气体流动至处于衬里之内的气化腔体。
[0026] 图3示出了地下煤气化工艺的详情，其中氧化气体沿注入钻孔的环带向下被注入。在UCG工艺期间，氧化气体40沿环带26向下被送至气化腔体18(不是衬里的内部)。氧化气体通过注入井的环带的方向导致反应器的热区域沿注入井向上移动至某点，在这里它冲击注入井衬里的牺牲性衬里连结件部段，其变得不稳定并且这会将注入井衬里缩短至该衬里故障位置。在该方法中，操作者可沿注入井的环带向下送入氧化气体以沿衬里向上牵引热区域并缩短衬里，然后在正常地下煤气化期间向衬里内部送入氧化气体。当热区域被向上引入注入井中时，气化腔体18具有约为800-1200摄氏度的温度。热区域已冲入其中的衬里部分34(如图3中示出的)可以处于大约600摄氏度的温度，而热区域未被引入其中的注入井衬里的其余部分仍然小于200摄氏度。
[0027] 当氧化剂气体流返回到注入井衬里内时，气体在新注入点处进入反应器，在所述新注入点处，气体可接近新鲜煤并维持产品气体的高质量。
[0028] 图4示出了地下煤气化工艺的详情，其中衬里的牺牲性衬里部分受到UCG工艺的热区域的冲击。如图4中示出的，已经被气化腔体的热区域包住的牺牲性衬里部分发生变形、燃烧或熔化(可能进入气化腔体中)，其导致注入井衬里的长度在适当的时间自动地缩短(如图5中示出的)，使得氧化剂气体的注入点(在衬里的端部处)自动地随煤面移动。例如，在一个实施例中，牺牲性衬里部分可以在大约350摄氏度的温度时熔化/分解。
[0029] 虽然前述内容是参考本发明的特定实施例描述的，但是本领域的技术人员将理解的是：可以在该实施例中做出变化，而不背离本公开的原理和精神，本公开的范围由所附权利要求书限定。
