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地下气化方法

阅读：553发布：2020-05-12

IPRDB可以提供地下气化方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种地下气化方法。该地下气化方法，在包括至少三个钻井的地下气化炉正在进行地下气化的过程中，包括如下步骤：步骤1，在所有位于当前进气井的气流下游的钻井中，确定出能够获得有效组分含量最高的煤气的一个钻井；步骤2，判断所确定出的钻井是否为当前出气井，若是则返回步骤1，若不是则执行如下步骤3；步骤3，以所确定出的钻井代替当前出气井作为出气井，然后以所确定出的钻井为当前出气井返回步骤1。该地下气化方法能够有效地获得具有较高有效组分含量的煤气，同时，也可以降低煤气在气化通道中流动过程中的漏失率、以及降低地下气化热能的损失。，下面是地下气化方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种地下气化方法，其特征在于，

在包括至少三个钻井的地下气化炉正在进行地下气化的过程中，包括如下步骤：

步骤1，在所有位于当前进气井的气流下游的钻井中，确定出能够获得有效组分含量最高的煤气的一个钻井；

步骤2，判断所确定出的钻井是否为当前出气井，若是则返回所述步骤1，若不是则执行如下步骤3；

步骤3，以所确定出的钻井代替所述当前出气井作为出气井，然后以所确定出的钻井为当前出气井返回所述步骤1。

2.根据权利要求1所述的地下气化方法，其特征在于，所述步骤1执行为如下步骤a：

检测所有位于所述当前进气井的气流下游的钻井中排出的煤气的有效组分含量，并将所排出的煤气的有效组分含量最高的钻井确定为所述能够获得有效组分含量最高的煤气的一个钻井。

3.根据权利要求1所述的地下气化方法，其特征在于，所述步骤1执行为如下步骤b：

确定燃烧区的位置和边界，并检测所有位于所述当前进气井的气流下游的钻井的井底处的温度；

将所有井底处的温度位于设定温度区间内、且位于所述燃烧区的气流下游的钻井中最靠近所述燃烧区的一个钻井，确定为所述能够获得有效组分含量最高的煤气的一个钻井。

4.根据权利要求1所述的地下气化方法，其特征在于，所述步骤1执行为如下步骤c：

确定燃烧区的位置和边界；

将所有距离所述燃烧区的边界在设定距离区间内、且位于所述燃烧区的气流下游的钻井中最靠近所述燃烧区的一个钻井，确定为所述能够获得有效组分含量最高的煤气的一个钻井。

5.根据权利要求1所述的地下气化方法，其特征在于，在执行所述步骤1之前，判断所述步骤1能否执行为如下步骤a，若能则执行所述步骤a，若不能则判断所述步骤1能否执行为如下步骤b，若能则执行所述步骤b，若不能则执行如下步骤c；

所述步骤a：检测所有位于所述当前进气井的气流下游的钻井中排出的煤气的有效组分含量，并将所排出的煤气的有效组分含量最高的钻井确定为所述能够获得有效组分含量最高的煤气的一个钻井；

所述步骤b：确定燃烧区的位置和边界，并检测所有位于所述当前进气井的气流下游的钻井的井底处的温度；将所有井底处的温度位于设定温度区间内、且位于所述燃烧区的气流下游的钻井中最靠近所述燃烧区的一个钻井，确定为所述能够获得有效组分含量最高的煤气的一个钻井；

所述步骤c：确定燃烧区的位置和边界；将所有距离所述燃烧区的边界在设定距离区间内、且位于所述燃烧区的气流下游的钻井中最靠近所述燃烧区的一个钻井，确定为所述能够获得有效组分含量最高的煤气的一个钻井。

6.根据权利要求2或5所述的地下气化方法，其特征在于，在所述步骤1执行为所述步骤a的情况下，所述有效组分含量为CO和H2的体积百分比之和、或CO、H2和CH4的体积百分比之和。

7.根据权利要求3或5所述的地下气化方法，其特征在于，在所述步骤1执行为所述步骤b的情况下，

所述有效组分含量为CO和H2的体积百分比之和，并且所述设定温度区间为

450℃-550℃；或

所述有效组分含量为CO、H2和CH4的体积百分比之和时，并且所述设定温度区间为

350℃-450℃。

8.根据权利要求4或5所述的地下气化方法，其特征在于，在所述步骤1执行为所述步骤c的情况下，

所述有效组分含量为CO和H2的体积百分比之和，并且所述设定距离区间为50-100米；

或

所述有效组分含量为CO、H2和CH4的体积百分比之和，并且所述设定距离区间为

100-150米。

9.根据权利要求3、4、6中任一项所述的地下气化方法，其特征在于，所述燃烧区为温度在800℃以上的区域。

说明书全文

地下气化方法

技术领域

[0001] 本发明涉及煤炭地下气化领域，尤其涉及一种地下气化方法。

背景技术

[0002] 在煤炭地下气化炉型的设计上，为了降低钻井成本和规模化生产煤气，通常会采用定向水平钻井在煤层中构建气化通道，连通少量的竖直钻井构建地下气化炉，集中用一部分竖直钻井作为出气井。例如澳大利亚Carbon Energy公司的地下气化是两条平行的定向钻井，煤层部分长150米，水平间距为30米，定向钻井的末端与一条竖直钻井相连通，从竖直钻井底部点燃煤层，一条定向钻井作为进气井，一条定向钻井作为出气孔，进行双向后退式地下气化生产煤气。专利201310398563.6煤炭地下气化炉、以及煤炭地下气化方法，采用多条定向水平钻井和竖直钻井构建的地下气化炉，以定向钻井为进气井，中间的多个竖直钻井为出气井，从出气井底向定向钻井地面开钻方向气化。

[0003] 这些气化炉的运行都没有考虑到煤气在气化通道中输送的同时还在发生组分的变化，煤气在地下煤层中经过长距离输送会造成大量气体漏失，煤气携带的热量散失在煤层中造成热能浪费也比较严重。特别是穿过燃烧中心区(在此主要发生燃烧和碳的部分氧化反应)以后的气流在气化通道中一边运移，一边会发生组分上的变化，这是煤气化、煤气变换和煤热解等复杂反应共同作用的结果。

[0004] 综上，现有地下气化炉操作运行中由于不考虑煤气在气化通道中长距离流动，而降低了所获得的煤气中的有效组分含量，并且具有较大的煤气的漏失率以及能量的损失。

发明内容

[0005] 针对现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种提高煤气有效组分含量的地下气化方法。

[0006] 本发明提供一种地下气化方法，在包括至少三个钻井的地下气化炉正在进行地下气化的过程中，包括如下步骤：步骤1，在所有位于当前进气井的气流下游的钻井中，确定出能够获得有效组分含量最高的煤气的一个钻井；步骤2，判断所确定出的钻井是否为当前出气井，若是则返回步骤1，若不是则执行如下步骤3；步骤3，以所确定出的钻井代替当前出气井作为出气井，然后以所确定出的钻井为当前出气井返回步骤1。

[0007] 根据本发明，步骤1执行为如下步骤a：检测所有位于当前进气井的气流下游的钻井中排出的煤气的有效组分含量，并将所排出的煤气的有效组分含量最高的钻井确定为能够获得有效组分含量最高的煤气的一个钻井。

[0008] 根据本发明，步骤1执行为如下步骤b：确定燃烧区的位置和边界，并检测所有位于当前进气井的气流下游的钻井的井底处的温度；将所有井底处的温度位于设定温度区间内、且位于燃烧区的气流下游的钻井中最靠近燃烧区的一个钻井，确定为能够获得有效组分含量最高的煤气的一个钻井。

[0009] 根据本发明，步骤1执行为如下步骤c：确定燃烧区的位置和边界；将所有距离燃烧区的边界在设定距离区间内、且位于燃烧区的气流下游的钻井中最靠近燃烧区的一个钻井，确定为能够获得有效组分含量最高的煤气的一个钻井。

[0010] 根据本发明，在执行步骤1之前，判断步骤1能否执行为如下步骤a，若能则执行步骤a，若不能则判断步骤1能否执行为如下步骤b，若能则执行步骤b，若不能则执行如下步骤c；步骤a：检测所有位于当前进气井的气流下游的钻井中排出的煤气的有效组分含量，并将所排出的煤气的有效组分含量最高的钻井确定为能够获得有效组分含量最高的煤气的一个钻井；步骤b：确定燃烧区的位置和边界，并检测所有位于当前进气井的气流下游的钻井的井底处的温度；将所有井底处的温度位于设定温度区间内、且位于燃烧区的气流下游的钻井中最靠近燃烧区的一个钻井，确定为能够获得有效组分含量最高的煤气的一个钻井；步骤c：确定燃烧区的位置和边界；将所有距离燃烧区的边界在设定距离区间内、且位于燃烧区的气流下游的钻井中最靠近燃烧区的一个钻井，确定为能够获得有效组分含量最高的煤气的一个钻井。

[0011] 根据本发明，在步骤1执行为步骤a的情况下，有效组分含量为CO和H2的体积百分比之和、或CO、H2和CH4的体积百分比之和。

[0012] 根据本发明，在步骤1执行为步骤b的情况下，有效组分含量为CO和H2的体积百分比之和，并且设定温度区间为450℃-550℃；或有效组分含量为CO、H2和CH4的体积百分比之和时，并且设定温度区间为350℃-450℃。

[0013] 根据本发明，在步骤1执行为步骤c的情况下，有效组分含量为CO和H2的体积百分比之和，并且设定距离区间为50-100米；或有效组分含量为CO、H2和CH4的体积百分比之和，并且设定距离区间为100-150米。

[0014] 根据本发明，燃烧区为温度在800℃以上的区域。

[0015] 相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

[0016] 本发明的地下气化方法，在包括至少三个钻井的地下气化炉正在进行地下气化的过程中，首先执行步骤1，即在所有位于当前进气井的气流下游的钻井中，确定出能够获得有效组分含量最高的煤气的一个钻井。然后判断所确定出的钻井是否为当前出气井，若所确定出的钻井是当前出气井则返回步骤1，若所确定出的钻井不是当前出气井则以所确定出的钻井代替当前出气井作为出气井，然后以所确定出的钻井为当前出气井返回步骤1。由此，随着地下气化炉的运行，在位于当前进气井的气流下游的钻井中以能够获得有效组分含量最高的煤气为依据确定出气井，从而能够有效地获得具有较高有效组分含量的煤气，同时，也可以降低煤气在气化通道中流动过程中的漏失率、以及降低地下气化热能的损失。

附图说明

[0017] 图1示出了本发明的流程图；

[0018] 图2示出了将本发明的地下气化方法的第一个实施例用于地下气化炉的示意图；

[0019] 图3示出了将本发明的地下气化方法的第二个实施例用于地下气化炉时的示意图，其中示意出在第一时刻时地下气化炉的结构；

[0020] 图4示出了是图3中的地下气化炉在第二时刻时的结构。

具体实施方式

[0021] 以下参见附图描述本发明的具体实施方式。

[0022] 参照图1，本发明的地下气化方法的一个实施例，在包括至少三个钻井的地下气化炉正在进行地下气化的过程中，包括如下步骤：步骤1，在所有位于当前进气井的气流下游的钻井中，确定出能够获得有效组分含量最高的煤气的一个钻井；步骤2，判断所确定出的钻井是否为当前出气井，若是则返回步骤1，若不是则执行如下步骤3；步骤3，以所确定出的钻井代替当前出气井作为出气井，然后以所确定出的钻井为当前出气井返回步骤1。其中，“有效组分含量最高”是指：所有位于当前进气井的气流下游的钻井排出的煤气的有效组分含量中最高的一个。而上述“当前进气井”为执行步骤1时正在使用的进气井，上述“当前出气井”为执行步骤1时正在使用的出气井。

[0023] 由此，随着地下气化炉的运行，在位于当前进气井的气流下游的钻井中以能够获得有效组分含量最高的煤气为依据确定出气井，从而能够有效地获得具有较高有效组分含量的煤气，同时，也可以降低煤气在气化通道11中流动过程中的漏失率、以及降低地下气化热能的损失。

[0024] 继续参照图1和图2，在本实施例中，具体的，地下气化炉包括5个钻井，分别为竖直钻井1、2、3、4和定向钻井9。其中，竖直钻井1、2、3、4均与定向钻井9的水平段连通，定向钻井9的水平段形成位于煤层12中的气化通道11。此外，竖直钻井1、2、3、4之间等距离地布置，在本实施例中，竖直钻井1、2、3、4中相邻两个钻井之间的水平距离等于70米。

[0025] 首先，在地下气化炉中的至少三个钻井中任意选择两个钻井，将所选择的两个钻井分别作为当前进气井和当前出气井。在本实施例中，选择定向钻井9作为当前进气井注入气化剂，气化剂在气化通道11(即定向钻井9的水平段)中沿着远离定向钻井9的竖直段的方向流动。选择竖直钻井1作为当前出气井，而在竖直钻井1和定向钻井9之间的一个竖直钻井的底部点火，随着气化剂的注入，形成以该竖直钻井为中心的燃烧区，由此开始进行地下气化。上述当前进气井、当前出气井和点火位置的选择方法，是本领域技术人员是公知的。即，在至少三个钻井中选择出两个钻井后，以其中一个为当前进气井，另一个为当前出气井，那么点火位置必然位于当前进气井和当前出气井之间并能够在之后形成地下气化。

[0026] 在地下气化过程中，首先在所有位于当前进气井的气流下游的钻井中，确定出能够获得有效组分含量最高的煤气的一个钻井(即步骤1)。其中，“气流下游的”即为沿气化通道11中的气体流动的方向位于下游的。可理解，在地下气化中，气化剂在气化通道11中流向燃烧区并进入燃烧区，燃烧区中生成的煤气离开燃烧区并在气化通道11中流向当前出气井，该过程中，流入该当前进气井和该当前出气井之间的气化通道11中的气化剂与随后由该气化剂参加的燃烧得到的煤气在气化通道11中形成了上述气流。在本实施例中，竖直钻井1、2、3、4相对于定向钻井9均位于其沿着气流方向的下方，即竖直钻井1、2、3、4均为位于当前进气井的气流下游的钻井。此外，在本实施例中，以CO和H2为煤气中的有效组分，以CO和H2的体积百分比之和为有效组分含量。故下述步骤旨在获得具有较高的CO和H2的体积百分比之和(即较高的有效组分含量)的煤气。

[0027] 为了确定出上述能够获得有效组分含量最高的煤气的一个钻井，可将步骤1执行为如下三个步骤(步骤a、步骤b、步骤c)之一，如下将分别描述。

[0028] 步骤a：检测所有位于当前进气井的气流下游的钻井中排出的煤气的有效组分含量，并将所排出的煤气的有效组分含量最高的钻井确定为能够获得有效组分含量最高的煤气的一个钻井。

[0029] 步骤b：确定燃烧区的位置和边界，并检测所有位于当前进气井的气流下游的钻井的井底处的温度，然后将所有井底处的温度位于设定温度区间内、且位于燃烧区的气流下游的钻井中最靠近燃烧区的一个钻井确定为能够获得有效组分含量最高的煤气的一个钻井。

[0030] 步骤c：通过在气化区域的地面测氡或电磁探测技术确定燃烧区的位置和边界，然后将所有距离燃烧区的边界在设定距离区间内、且位于燃烧区的气流下游的钻井中最靠近燃烧区的一个钻井确定为能够获得有效组分含量最高的煤气的一个钻井。

[0031] 在本实施例中，在执行步骤1之前，即在确定出能够获得有效组分含量最高的煤气的一个钻井之前，需要判断将步骤1执行为上述步骤a、步骤b、步骤c中的哪一个。具体地，判断步骤如下：

[0032] 首先，判断步骤1能否执行为上述步骤a。

[0033] 在步骤a中需要检测所有位于当前进气井的气流下游的钻井中排出的煤气的有效组分含量。而正是由于需要对能够排出煤气的每个钻井都进行检测，所以会存在例如如下问题：钻井个数过多，对每个钻井执行采集煤气和检测煤气有效组分含量的成本过高、或者不便或不能实现该操作。具体到实际工况中，并不是所有钻井同时使用，为了节约成本和/或简化地面设备，钻井在不使用时用盲板密封，在使用时连接地面的进气管道或出气管道，此种情况，为了采集到煤气而不是死气，若要检测煤气组分需要持续放气，这就会造成浪费。由此，可能出现的工况是并非所有钻井随时有煤气排出。或者，即使是所有的钻井都有煤气排出，但也会需要大量的设备和人员进行检测操作，可能存在并没有足够的人员或设备，或这样操作成本太高。当然，根据实际工况，可能还会存在其他没有条件执行步骤a或执行步骤a会带来过高成本和劳动量地问题。故，本领域技术人员，依据现实工况，能够决定出能否将步骤1执行为上述步骤a。若能将步骤1执行为上述步骤a，则执行步骤a以实现在所有位于当前进气井的气流下游的钻井中确定出能够获得有效组分含量最高的煤气的一个钻井。若不能将步骤1执行为上述步骤a，则判断步骤1能否执行为上述步骤b。

[0034] 具体地，由于步骤b中需要检测所有位于当前进气井的气流下游的钻井的井底处的温度，而由于现场操作中的局限性，例如：没有在所有钻井的井底处安装温度检测设备，或者井下温度检测设备因诸如恶劣条件(高温、高压一般小于4MPa、未净化煤气的腐蚀)而损坏，或者无法随时对需要检测的钻井的井底处测温的情况下，会造成不具有执行步骤b的条件、或执行步骤b会导致成本过高或操作不便。在此情况下，不能将步骤1执行为上述步骤b。故本领域技术人员，依据现实工况，能够决定出能否将步骤1执行为上述步骤b。若能将步骤1执行为上述步骤b，则执行步骤b，若不能将步骤1执行为上述步骤b，则执行上述步骤c。

[0035] 在步骤c中，一般通过在气化区域的地面测氡或电磁探测技术确定出燃烧区的位置和边界。而本领域技术人员熟知地面测氡或电磁探测技术。

[0036] 综上，根据实际工况，本领域技术人员可以容易地判断出使用上述步骤a、步骤b和步骤c中的哪一项。

[0037] 以本实施例中示出的地下气化炉为例，在判断出可以执行上述步骤a的情况下，执行步骤a。

[0038] 具体地，采集竖直钻井1、2、3、4中排出的煤气，检测出其中的CO和H2的体积百分比之和(即有效组分含量)。检测结果为：竖直钻井2、竖直钻井1、竖直钻井3和竖直钻井4中所排出的煤气中的有效组分含量依次减小。由此，竖直钻井2排出的煤气的有效组分含量最高，故将竖直钻井2确定为能够获得有效组分含量最高的煤气的一个钻井。其中，在采集非当前出气井的钻井中的煤气时，要小流量出气一段时间后再采集，避免取到死气或长期滞留气体不能反映该钻井的井底处的真正组分。

[0039] 之后，执行如下步骤2，即判断步骤1中所确定出的钻井是否为当前出气井。在本实施例中，此时的当前出气井为竖直钻井1，步骤1中所确定出的钻井(即能够获得有效组分含量最高的煤气的一个钻井)为竖直钻井2，故步骤1中所确定出的钻井不是当前出气井，然后执行步骤3。

[0040] 步骤3为以所确定出的钻井代替当前出气井作为出气井，然后以所确定出的钻井为当前出气井返回步骤1。在本实施例中具体为，以竖直钻井2代替竖直钻井1作为出气井，即使得气化通道11中流动的煤气停止从竖直钻井1中排出，而从竖直钻井2中排出。此时竖直钻井2即成为了当前出气井并以此返回步骤1，即在返回步骤1之后，步骤1中所涉及的“当前出气井”为竖直钻井2。

[0041] 而假设在上述步骤2中判断出步骤1中所确定出的钻井是当前出气井，即步骤1中所确定出的钻井是竖直钻井1，则返回步骤1。此时，步骤1中所涉及到的“当前出气井”仍为竖直钻井1。

[0042] 综上，在步骤2中判断当前出气井(即判断时用于排出煤气的出气井)是否为能够获得有效组分含量最高的煤气的一个钻井，若是则保持不变，若不是则停止使用当前出气井排出煤气并使用能够获得有效组分含量最高的煤气的一个钻井排出煤气。可理解，在将步骤1执行为步骤a时，能够直观地通过检测钻井中排出的煤气的有效组分含量反映出从哪一个钻井可以获得有效组分含量最高的煤气。

[0043] 继续地，在返回步骤1后，在本实施例中即为返回步骤a后，继续检测竖直钻井1、2、3、4排出的煤气中的有效组分含量。在一定时间后，检测结果为：竖直钻井3、竖直钻井2、竖直钻井4、和竖直钻井1中所排出的煤气中的有效组分含量依次减小，故确定能够获得有效组分含量最高的煤气的一个钻井为竖直钻井3。

[0044] 执行步骤2，判断出步骤1所确定的竖直钻井3并非当前出气井(即竖直钻井2)，故将竖直钻井3代替竖直钻井2作为出气井，并且以竖直钻井3为当前出气井返回步骤1。

[0045] 其中，返回步骤1后，可立即开始确定钻井，或间隔一段时间后再开始确定钻井。在将步骤1执行为步骤a时，即为可立即开始检测煤气的有效组分含量，或者先间隔一段时间后再开始检测煤气的有效组分含量。而通过返回步骤1，无论是立即开始确定钻井，还是间隔一段时间后再开始确定钻井，可以随时或定期的确定出当时能够获得有效组分含量最高的煤气的钻井。

[0046] 以本实施例中的地下气化炉为例，在判断出步骤1不能执行为步骤a且随即判断出步骤1可以执行为步骤b的情况下，执行步骤b。

[0047] 具体地，通过井底测温(例如，通过井底的测温装置)确定燃烧区的位置和边界，并使用热电偶等本领域技术人员公知的设备或方法检测所有位于当前进气井的气流下游的钻井的井底处的温度。在本实施例中，检测结果为：竖直钻井4的井底处的温度为470℃，竖直钻井3的井底处的温度为1100℃，竖直钻井2的井底处的温度为750℃，竖直钻井1的井底处的温度为470℃。此外，在本实施例中，以温度在800℃以上的区域为燃烧区。即在气化通道11中，温度位于800℃以上的区域边界限定出燃烧区的边界。

[0048] 由此，竖直钻井1的井底处的温度和竖直钻井4的井底处的温度位于450℃-550℃的设定温度区间内。而竖直钻井3的井底处的温度高于800℃，故竖直钻井3的井底处是位于燃烧区中的，故燃烧区(边界未在图中示出)是位于竖直钻井3下面的，由此，竖直钻井1位于燃烧区的气流下游。此时，将竖直钻井1确定为能够获得有效组分含量最高的煤气的一个钻井。

[0049] 之后执行步骤2，判断出竖直钻井1即当前出气井(开始地下气化时以竖直钻井1为当前出气井)，故返回步骤1，在此处即为返回步骤b。

[0050] 经过一段时间后，检测出如下结果：竖直钻井4的井底处的温度为1000℃，竖直钻井3的井底处的温度为900℃，竖直钻井2的井底处的温度为550℃，竖直钻井1的井底处的温度为400℃。此时，竖直钻井2的井底处的温度位于450℃-550℃的设定温度区间内。而燃烧区位于竖直钻井3和竖直钻井4的下方，故竖直钻井2是位于燃烧区的气流下游的，由此，将竖直钻井2确定为能够获得有效组分含量最高的煤气的一个钻井。

[0051] 随后执行步骤2，判断出竖直钻井2不是当前出气井(即竖直钻井1)，故将竖直钻井2代替竖直钻井1作为出气井，然后以竖直钻井2为当前出气井返回步骤1(即执行步骤3)。

[0052] 综上，首先，地下气化炉的出气井的位置必位于燃烧区的气流下游，故上述能够获得有效组分含量最高的煤气的一个钻井必须是位于燃烧区的气流下游的。其次，穿过燃烧中心区(在此主要发生燃烧和碳的部分氧化反应)以后的气流在气化通道中一边运移，一边会发生组分上的变化，这是因为在高温区域(600℃以上)气流中CO2和H2O(g)与炽热的碳发生还原反应生成CO和H2等，由于还原反应是吸热反应，使得煤层和气流温度降低，当温度降低到一定程度，还原反应就不再发生了，但气流仍然有较高的温度对下游煤层进行干馏干燥，释放出煤层热解气，同时产生甲烷化反应。煤的热解在350℃之前析出的主要是水蒸汽和CO2，在350～600℃之间CH4的热解析出量比较大，最大出现在500℃左右；而CO和H2在低温区域也有少量析出，但主要集中在600℃以上才出现CO和H2的最大析出速率。因此在350℃以下的干馏干燥段，会因煤层析出CO2和水蒸汽而使气流中CH4含量降低，在燃烧区气流下游的气化通道中，温度位于550～450℃之间时煤气中的CO和H2含量之和最大，而在450～350℃之间时煤气中的CO、H2和CH4含量之和最大，这是煤气化、煤气变换和煤热解等复杂反应共同作用的结果。由此，选择井底处温度位于450℃-550℃的钻井，相比于其他位置的钻井，获得的煤气中的CO和H2的体积百分比之和最高。以本实施例中的地下气化炉为例，在判断出步骤1不能执行为步骤a且随即判断出步骤1不能执行为步骤b的情况下，执行步骤c。

[0053] 具体地，采用测氡或电磁探测等本领域技术人员公知的方法确定燃烧区的位置和边界，然后将所有距离燃烧区的边界在50-100米的设定距离区间内、且位于燃烧区的气流下游的钻井中最靠近燃烧区的一个钻井确定为能够获得有效组分含量最高的煤气的一个钻井。由于从燃烧区流出的煤气在600℃以下的干馏干燥段中流动的过程中，CO和H2的体积百分比之和会降低，而在高于600℃的区域CO和H2具有最大析出速率，根据测氡或电磁探测获得的实时燃烧区情况温度场可知，距离燃烧区的位置与温度形成联系，因此，通过对温度，如550～450℃的限定，可认为，距离燃烧区的边界在50-100米内的钻孔所获得的煤气，相比于其他钻孔，其中的CO和H2的体积百分比之和最高。

[0054] 可理解，上述步骤1可开始于地下气化炉进行气化的任何阶段，例如，如上述地下气化炉开始进行地下气化后便开始执行步骤1，或者在地下气化已经进行了一段时间后再开始执行步骤1。而步骤1也可以结束于地下气化的任何阶段，例如在步骤1同时不能执行为步骤a、步骤b和步骤c的时候，或者地下气化结束的时候，或者在步骤a、步骤b、步骤c中无法找到满足条件的钻井的时候。

[0055] 参照图3和图4，本发明的地下气化方法的另一个实施例，与上述图1中的实施例相同之处不再赘述。

[0056] 在本实施例中，包括有两个地下气化炉，其中，一个地下气化炉包括定向钻井9和4个竖直钻井(竖直钻井1、2、3、4)。竖直钻井1、2、3、4分别与定向钻井9的水平段连通，定向钻井9的水平段形成气化通道11。竖直钻井1、2、3、4等间距布置，并且竖直钻井1、2、
3、4中的相邻两个钻井之间的水平距离等于60米。

[0057] 图3和图4中示出了定向钻井10和4个竖直钻井(竖直钻井5、6、7、8)。其中，竖直钻井5、6、7、8分别与定向钻井10的水平段连通。定向钻井9、10的水平段的轴线位于同一条直线上，但定向钻井9、10的水平段并不连通。

[0058] 在定向钻井9和4个竖直钻井(竖直钻井1、2、3、4)所构成的地下气化炉完成地下气化后或者在进行地下气化的过程中，定向钻井9、10的水平段连通，由此构成一个由定向钻井9、10和8个竖直钻井(竖直钻井1、2、3、4、5、6、7、8)组成的新的地下气化炉。并且定向钻井9、10的水平段共同构成气化通道11，可理解，此时定向钻井9的水平段可能已经全部或部分的向两边扩宽。

[0059] 在定向钻井9、10连通后，在燃烧区位于竖直钻井5和竖直钻井3之间时，以竖直钻井6、7、8和定向钻井10中任意一个作为当前进气井向气化通道11中输送气化剂，并以竖直钻井1、2、3中任意一个竖直钻井作为当前出气井，开始对定向钻井9、10和8个竖直钻井(竖直钻井1、2、3、4、5、6、7、8)组成的地下气化炉进行地下气化。以CO、H2、CH4为有效组分，以CO、H2和CH4的体积百分比之和为有效组分含量。

[0060] 以竖直钻井6为当前进气井、竖直钻井3为当前出气井为例，并以步骤1可执行为步骤a为例。

[0061] 检测竖直钻井6的气流下游的竖直钻井5、定向钻井9、竖直钻井4、竖直钻井3、竖直钻井2、竖直钻井1排出的煤气的组分，结果为：竖直钻井3、竖直钻井4、定向钻井9、竖直钻井2、竖直钻井1、竖直钻井5所排出的煤气的有效组分含量依次降低。故竖直钻井3为能够获得有效组分含量最高的煤气的一个钻井。

[0062] 然后，执行步骤b，判断出竖直钻井3是当前出气井，故返回步骤1。

[0063] 在经过一段时间气化后，检测到了：竖直钻井4、定向钻井9、竖直钻井3、竖直钻井2、竖直钻井1和竖直钻井5所排出的煤气的有效组分含量依次降低。故以竖直钻井4为能够获得有效组分含量最高的煤气的一个钻井。

[0064] 然后执行步骤b，判断出竖直钻井4并非当前出气井(竖直钻井3)，故将竖直钻井4代替竖直钻井3作为出气井。然后，以竖直钻井4为当前出气井返回步骤1。

[0065] 而若在将步骤1执行为步骤b，则在以CO、H2和CH4的体积百分比之和为有效组分含量时，设定温度区间为350℃-450℃。可理解，由于在350℃-600℃的温度下，CH4的热解析出量比较大，最大在500℃左右，而在350℃以下，CH4的含量会因煤层12析出CO2和水蒸气而使得CH4的含量降低。故井底处的温度为350℃-450℃的钻井能够获得CO、H2和CH4的体积百分比之和的相较于其他钻井更高。而若在将步骤1执行为步骤c，则在以CO、H2和CH4的体积百分比之和为有效组分含量时，设定温度区间为100-150米。

[0066] 当然，本发明不局限于此，在其他可选的实施例中，地下气化炉中只要包括至少3个钻井，并且至少3个钻井中具有一个定向钻井以在煤层12中形成气化通道11即可。以下举例几种炉型，但仅为部分可选地实施例而不应理解为限定。

[0067] 可选地，地下气化炉包括至少3个钻井，其中，至少3个钻井分别为一个定向钻井和多个竖直钻井，多个竖直钻井与该定向钻井的水平段连通，定向钻井的水平段形成气化通道11。

[0068] 可选地，地下气化炉包括至少3个钻井，其中，至少3个钻井分别为两个定向钻井和一个或多个竖直钻井，两个定向钻井的水平段连通，并且所有竖直钻井位于两个定向钻井之间与两个定向钻井之一的水平段连通，两个定向钻井的水平段形成气化通道11。

[0069] 当然，本发明不局限于上述两个实施例，也可不包括判断步骤1能否执行为步骤a、b、c的步骤，而直接将步骤1执行为步骤a或步骤b或步骤c。

[0070] 此外，在发明中，每个钻井上均安装有阀门，当需要此钻井作为出气井排出煤气时，打开阀门。而当将当前出气井替换为其他钻井时，关闭当前出气井的阀门。

[0071] 以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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	224
煤炭共气化方法-专利编号CN103897740B	2020-05-12	798
地下气化方法-专利编号CN104564009A	2020-05-12	551
一种气化炉-专利编号CN104560211B	2020-05-11	179
煤炭共气化方法-专利编号CN103897739B	2020-05-13	50
地下气化炉-专利编号CN104564010A	2020-05-11	449
煤炭共气化方法-专利编号CN103897740A	2020-05-13	937
一种气化炉-专利编号CN104560211A	2020-05-11	319
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	616
气化炉激冷环-专利编号CN101550360A	2020-05-12	763

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