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一种煤炭地下气化炉及其气化方法

阅读：1033发布：2020-05-15

IPRDB可以提供一种煤炭地下气化炉及其气化方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种煤炭地下气化炉及其气化方法。该煤炭地下气化炉包括多个气化单元，每个气化单元包括多个竖直井和至少两个水平定向井，同一个气化单元中的多个所述竖直井之间相互连通，所述水平定向井与其中至少一个竖直井连通。其中至少一个所述水平定向井为进气井，同一气化单元中的所有竖直井共同作为出气井。本发明通过合理的布置竖直井和水平定向井的排列方式，通过两条以上的水平定向井和多个竖直井构成的单元组合，形成可以气化大片煤层的地下气化炉，节省了出气列定向井的构建。并且可以在单元气化的过程中，逐渐施工两侧结构单元，缩短了建炉的时间，提高了经济效益。，下面是一种煤炭地下气化炉及其气化方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种煤炭地下气化炉，其特征在于，包括多个气化单元，每个气化单元包括多个竖直井和至少两个水平定向井，同一个气化单元中的多个所述竖直井之间相互连通，所述水平定向井与其中至少一个竖直井连通。

2.如权利要求1所述的煤炭地下气化炉，其特征在于，所述水平定向井与竖直井的入煤点距离为0-15米。

3.如权利要求2所述的煤炭地下气化炉，其特征在于，所述水平定向井与竖直井之间通过压裂的方式连通。

4.如权利要求1所述的煤炭地下气化炉，其特征在于，相邻所述水平定向井之间的距离为10-25米，夹角为0°-30°。

5.如权利要求4所述的煤炭地下气化炉，其特征在于，相邻所述水平定向井之间平行设置。

6.如权利要求1所述的煤炭地下气化炉，其特征在于，同一气化单元中的相邻竖直井之间的距离为5-15米。

7.如权利要求1所述的煤炭地下气化炉，其特征在于，至少一个所述水平定向井为进气井，同一气化单元中的所有竖直井共同作为出气井。

8.一种煤炭地下气化方法，其特征在于，包括：建设权利要求1-7中任意一项所述的煤炭地下气化炉；

将至少一条所述水平定向井作为进气系统，将同一气化单元中的所有竖直井共同作为出气系统；

向作为进气系统的水平定向井中注入助燃剂，在水平定向井与竖直井的交接处点燃煤层，将气化后的气体经竖直井输出。

9.如权利要求8所述的煤炭地下气化方法，其特征在于，建设所述气化炉的步骤包括：钻井以形成多个所述竖直井；

通过压裂的方式使各竖直井导通；

钻井以形成水平定向井，所述水平定向井的端部距其中一条竖直井的入煤点距离为

0-15米；

通过压裂的方式使水平定向井与其中一条竖直井导通。

10.如权利要求8所述的煤炭地下气化方法，其特征在于，向所述水平定向井中注气时，通过下放进水平定向井中的注气管进行注气，并在煤炭燃烧过程中逐渐拖动注气管，使注气管的注气口向定向井的地面端移动。

说明书全文

一种煤炭地下气化炉及其气化方法

技术领域

[0001] 本发明涉及煤炭地下气化技术领域，具体地说，是一种煤炭地下气化炉及其气化方法。

背景技术

[0002] 煤炭地下气化就是将处于地下的煤进行可控制地燃烧，通过对煤的热作用及化学作用而产生可燃气体的过程。无井式地下气化技术发展了很多年，取得了一系列的成果，然而其气化效率和气化方式还存在很多值得改进的方面。

[0003] 煤炭地下气化炉的形状关系到地下气化的效率和运行方式。传统的煤炭地下气化炉是由一对竖直井组成，该气化炉型产气量比较小，较小的燃烧区难以积聚大量热能，相应的热损失比较大，抵御地下水入侵气化炉、煤层顶板冒落造成堵塞的能力弱，进而，气化过程也难以稳定进行。定向钻井技术的发展使地下气化的炉型得到很大改观，通过多个竖直井、水平定向钻井组合形成各种类型的煤炭地下气化炉，可以成倍地提高煤气产量、气化过程的稳定性、煤层的采收率，而且能够有效降低地下水入侵、顶板冒落、热损失等的风险。

[0004] 公开号为CN103437748A的中国发明专利申请说明书公开了一种煤炭地下气化炉、以及煤炭地下气化方法。该煤炭地下气化炉通过一系列竖直钻井和其它并行排列的水平钻井形成了一个地下气化系统，该方法是先施工第一竖直钻井作为出气井、然后施工一条水平钻井作为进气井，在水平钻井两侧再施工几个竖直钻井及一系列并排的水平钻井，分别形成不同区段的出气井和进气井，最后气化整个煤区。这种方案的缺点在于：需要钻井的数量比较多，分别包括竖直井和水平井，经济效益差；同时需要压力贯通每一组进出气井，而这种贯通的手段往往很难得到较好的效果；气化炉打井的数量多，建炉时间较长，不能提高经济效益。

发明内容

[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种钻井数量少、建炉难度低、时间短、经济效益高的煤炭地下气化炉及其气化方法。

[0006] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种煤炭地下气化炉，包括多个气化单元，每个气化单元包括多个竖直井和至少两个水平定向井，同一个气化单元中的多个所述竖直井之间相互连通，所述水平定向井与其中至少一个竖直井连通。

[0007] 进一步地，所述水平定向井与竖直井的入煤点距离为0-15米。

[0008] 进一步地，所述水平定向井与竖直井之间通过压裂的方式连通。

[0009] 进一步地，相邻所述水平定向井之间的距离为10-25米，夹角为0°-30°。

[0010] 进一步地，相邻所述水平定向井之间平行设置。

[0011] 进一步地，同一气化单元中的相邻竖直井之间的距离为5-15米。

[0012] 进一步地，至少一个所述水平定向井为进气井，同一气化单元中的所有竖直井共同作为出气井。

[0013] 本发明还提供了一种煤炭地下气化方法，包括：

[0014] 建设上述的煤炭地下气化炉；

[0015] 将至少一条所述水平定向井作为进气系统，将同一气化单元中的所有竖直井共同作为出气系统；

[0016] 向作为进气系统的水平定向井中注入助燃剂，在水平定向井与竖直井的交接处点燃煤层，将气化后的气体经竖直井输出。

[0017] 进一步地，建设所述气化炉的步骤包括：

[0018] 钻井以形成多个所述竖直井；

[0019] 通过压裂的方式使各竖直井导通；

[0020] 钻井以形成水平定向井，所述水平定向井的端部距其中一条竖直井的入煤点距离为0-15米；

[0021] 通过压裂的方式使水平定向井与其中一条竖直井导通。

[0022] 进一步地，向所述水平定向井中注气时，通过下放进水平定向井中的注气管进行注气，并在煤炭燃烧过程中逐渐拖动注气管，使注气管的注气口向定向井的地面端移动。

[0023] 本发明通过合理的布置竖直井和水平定向井的排列方式，通过两条以上的水平定向井和多个竖直井构成的单元组合，形成可以气化大片煤层的地下气化炉，节省了出气列定向井的构建。并且可以在单元气化的过程中，逐渐施工两侧结构单元，缩短了建炉的时间，提高了经济效益。

附图说明

[0024] 图1是本发明的煤炭地下气化炉的第一实施例的结构示意图。

[0025] 图中：1.第一气化单元，2.竖直井，3.水平定向井，1’.第二气化单元，2’.竖直井，3’.水平定向井。

具体实施方式

[0026] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

[0027] 本发明的煤炭地下气化炉，包括多个气化单元，每个气化单元包括多个竖直井和至少两个水平定向井，同一个气化单元中的多个竖直井之间相互连通，水平定向井与其中至少一个竖直井连通。

[0028] 其中，水平定向井钻井时与竖直井的入煤点距离为0-15米，然后水平定向井与竖直井之间通过压裂的方式连通。在生产运行时，其中至少一个水平定向井为进气井，同一气化单元中的所有竖直井共同作为出气井。

[0029] 相邻水平定向井之间的距离为10-25米，夹角为0°-30°。优选地，相邻水平定向井之间夹角为0°，即相邻水平定向井平行设置。同一气化单元中的相邻竖直井之间的距离为5-15米。

[0030] 本发明的煤炭地下气化方法包括：

[0031] 建设上述的煤炭地下气化炉；

[0032] 将至少一条水平定向井作为进气系统，将同一气化单元中的所有竖直井共同作为出气系统；

[0033] 向作为进气系统的水平定向井中注入助燃剂，在水平定向井与竖直井的交接处点燃煤层，将气化后的气体经竖直井输出。

[0034] 其中，建设气化炉的步骤包括：

[0035] 钻井以形成多个竖直井；

[0036] 通过压裂的方式使各竖直井导通；

[0037] 钻井以形成水平定向井，水平定向井的端部距其中一条竖直井的入煤点距离为0-15米；

[0038] 通过压裂的方式使水平定向井与其中一条竖直井导通。

[0039] 优选地，向水平定向井中注气时，通过下放进水平定向井中的注气管进行注气，并在煤炭燃烧过程中逐渐拖动注气管，使注气管的注气口向定向井的地面端移动。

[0040] 下面结合具体实施例进一步说明本发明。

[0041] 实施例1:

[0042] 如图1所示，为本发明的煤炭地下气化炉的第一实施例。在本实施例中，煤炭地下气化炉包括两个基本气化单元，每个气化单元包括三条竖直井和四条水平定向井。其中第一气化单元1中的三个竖直井2之间相互连通，而第一气化单元1中的各水平定向井3与三个竖直井2中的一个相连通。第二气化单元1’中的三个竖直井2’之间也相互连通，而第二气化单元1’中的各水平定向井3’与三个竖直井2’中的一个相连通。

[0043] 在生产运行时，其中水平定向井3、3’为进气井，同一气化单元中的所有竖直井2、2’共同作为出气井。本发明中所有竖直井共同作为出气井使用，出气通道大，可以增加气体采出量，生产效率高。另外，由于各竖直井2、2’是相互连通的，当某条竖直井因断裂、地下水入侵等原因损坏时，其它竖直井仍然可以作为出气通道，不会影响生产的进行，降低出气口封堵的风险。

[0044] 相邻水平定向井3、3’之间的距离为10-25米，夹角为0°-30°。本实施例中，相邻水平定向井3、3’之间的距离为20米，夹角为0°，即本实施例中各水平定向井3、3’相互平行设置。第一气化单元1中的相邻竖直井2之间的距离为5-15米，本实施例中为15米。在其它实施例中，相邻水平定向井之间的距离和夹角以及相邻竖直井之间的距离可以根据煤矿的形状、煤层的走向等因素灵活选择。

[0045] 另外，本发明的煤炭地下气化炉的多个气化单元之间的夹角为0°-30°。优选地，多个单元保持平行。并且，多个气化单元的竖直井之间都可以保持贯通，以形成出气列。

[0046] 利用图1所示的煤炭地下气化炉进行地下气化的方法包括：

[0047] 首先钻井以形成第一气化单元1多个竖直井2；

[0048] 通过向竖直井2中通入高压空气，以压裂的方式使各竖直井2导通；

[0049] 在竖直井2两侧分别钻井以形成水平定向井3，水平定向井3的端部距其中一条竖直井2的入煤点距离为0-15米；

[0050] 通过压裂的方式使各水平定向井3分别与竖直井2导通。

[0051] 将至少一条水平定向井3作为进气系统，将同一气化单元中的所有竖直井2共同作为出气系统；

[0052] 向作为进气系统的水平定向井3中注入助燃剂，在水平定向井3与竖直井2的交接处点燃煤层，将气化后的气体经竖直井2输出。

[0053] 根据上述方法施工第二气化单元1’。

[0054] 其中，向水平定向井中注气时，通过下放进水平定向井中的注气管进行注气，并在煤炭燃烧过程中逐渐拖动注气管，使注气管的注气口向定向井的地面端移动。

[0055] 在进行气化生产时，可以依次点燃同一气化单元中各水平定向井中的煤层，顺序生产。也可以同时点燃同一气化单元中各水平定向井中的煤层，同时气化该单元周围的煤层。当然，可以依次点燃各气化单元中的水平定向井中的煤层，以气化单元为单位顺序生产。也可以同时点燃各气化单元中水平定向井中的煤层，同时气化整片区煤层。

[0056] 在施工时，可以先施工建设第一气化单元。在第一气化单元建设完成后，利用第一气化单元进行气化生产，同时建设第二气化单元。在第二气化单元建设完成后，利用第二气化单元进行气化生产，同时建设第三气化单元。如此依次进行，可以节省工期，提高生产效率。当然，根据需要也可以先将全部气化单元全部施工完成后再进行气化生产。

[0057] 另外，本发明中所说的水平定向井，并非指绝对地水平，而是整体上大约呈水平状态即可，例如坡度不大于5°，在此说明。

[0058] 以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

标题	发布/更新时间	阅读量
煤炭共气化方法-专利编号CN103897739A	2020-05-13	786
一种气化炉-专利编号CN104560211B	2020-05-11	735
煤炭共气化方法-专利编号CN103897739B	2020-05-13	72
地下气化炉-专利编号CN104564010A	2020-05-11	654
煤炭共气化方法-专利编号CN103897740A	2020-05-13	683
煤炭共气化方法-专利编号CN103897740B	2020-05-12	858
地下气化方法-专利编号CN104564009A	2020-05-12	448
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地下气化装置以及煤炭气化系统和气化方法-专利编号CN104453831A	2020-05-11	453
气化炉激冷环-专利编号CN101550360A	2020-05-12	840

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