一种楔形煤炭地下气化炉炉身结构的制作方法

1.本实用新型属于煤炭地下气化开采技术领域，具体涉及一种楔形煤炭地下气化炉炉身结构。


背景技术：

2.随着中国改革开放和工业化进程的加快，我国对能源的需求呈现强劲增长的态势。为缓解石油进口压力，保持国民经济持续发展，我们急需加大其他能源开发力度。
3.我国煤炭资源非常丰富，可采储量仅次于美国和俄罗斯。传统煤炭开采是通过人工地下固体开采运输至地面，再经过燃烧提供热量。但煤的直接燃烧会产生很多污染物，不符合生态要求，因此寻找行之有效的以煤代气、以煤代油的新技术是一项重要任务。在这种背景下，发展出了煤炭地下气化技术(underground coal gasification)，并取得了较好应用。
4.煤炭地下气化是通过控制煤炭在地下的热化学反应，收集分离地下气化产物甲烷等有效组分，把煤渣留在地下，实现煤清洁高效利用的一种技术。它的原理与地面气化炉装置类似，建立气化炉后对煤炭加热，再调整气化剂的组分和用量控制煤气化产物的组成。一个独立的气化炉包括注气井段、出气井段和连接注气、出气井段的定向井段。气化炉的形状、尺寸和连通性好坏决定了煤炭气化效率，在整个开发中起到关键作用。
5.现有技术应用广泛的是定向钻进贯通式气化炉，整个开发气化炉包括多个垂直井段、以及设置于煤层中连通两个垂直井的定向井段，各垂直井段分别作为进气孔和出气孔，定向井段主要用作气化通道。在定向井段上还有若干垂直井段作为辅助井、进气井，用于控制注气位置，提高煤炭气化速度和完成度。
6.现有气化炉的不足之处在于特定深度煤层平面气化效率低，部分地下煤没有得到充分气化，同时单个井眼特别是垂直进气、出气井段的重复使用率低，增加了开发成本。


技术实现要素：

7.本实用新型主要是克服现有技术中的缺点，本实用新型提供一种楔形煤炭地下气化炉炉身结构。
8.本实用新型解决上述技术问题，所提供的技术方案是：一种楔形煤炭地下气化炉炉身结构，包括至少一个注汽井直井段、至少两个注汽井水平井段、至少两个出气井直井段；
9.其一个注汽井直井段与至少两个注汽井水平井段连接，所述注汽井水平井段与所述出气井直井段连接；
10.所述注汽井水平井段上设有若干个辅助井直井段。
11.其中位于所述注汽井水平井段两端的注汽井直井段和出气井直井段可作为多个气化炉的注气井段和出气井段，即一口注气井段和出气井段与多口注汽井水平井段连接；这种气化炉的注气井段和出气井段按煤层分布，可分别参与构造多个独立的气化炉，即以
一口注汽井直井段为中心可与多口注汽井水平井段连接，形成同平面的“楔形”分布，同样一口出气井直井段也可与多口注汽井水平井段连接，参与多个气化炉构造，这样既减少了钻孔数量，又提高了煤层平面气化率。
12.进一步的技术方案是，所述注汽井水平井段的长度为100～300m。
13.进一步的技术方案是，所述注汽井水平井段的长度为150m。
14.进一步的技术方案是，所述辅助井直井段的个数为5个。
15.进一步的技术方案是，其5个辅助井直井段的井间距均为30m。
16.进一步的技术方案是，相邻两个注汽井水平井段的夹角为锐角。
17.进一步的技术方案是，相邻两个注汽井水平井段的夹角为30
°
。
18.本实用新型具有以下有益效果：本实用新型可提高钻孔利用率，扩大单井控制的煤炭面积，从而提高煤气化效率，降低开发成本；同时保留线性水平井气化炉的特点，能较好规避气化通道堵塞问题。
附图说明
19.图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
20.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
22.如图1所示，本实用新型的一个实施例中，该楔形煤炭地下气化炉炉身结构主要包括两个独立气化炉结构；每个独立的气化炉包括一个注汽井水平井段3、一个出气井直井段4和五个辅助井直井段2。两个独立气化炉共用一个注气井直井段1，两个独立气化炉的注汽井水平井段3在同一煤层平面，其夹角为30
°
。
23.该实施例的构建方法为：
24.从地表钻孔至煤层钻挖注气井直井段1，进行水泥固井；
25.从地表钻孔至煤层钻挖出气井直井段4，进行水泥固井；
26.从注气井直井段1下端造斜钻挖煤层的注汽井水平井段3至出气井直井段4井底，下入连续油管固井；
27.从地表沿已钻好注汽井水平井段3走向的距出气井(或前一辅助井)间距30m钻孔至煤层，钻挖辅助井直井段2，进行水泥固井；
28.重复上一步骤四次，钻挖其余四个辅助井直井段2，完成独立的气化炉建造；
29.从地表钻孔至煤层钻挖另一气化炉的出气井，采用上述相同的步骤，完成气化炉建造。
30.一种楔形煤炭地下气化炉气化实施方法
31.向持续向独立的气化炉中离出气井直井段4最近的辅助井直井段2通入气化剂，并
用点火装置在出气井井底点燃煤层，直至出气井的出气温度达到50～80℃，则出气井和辅助井之间形成高温燃烧区，停止向辅助井通入气化剂。
32.通过下入可溶憋压球对离出气井最近的辅助井进行封堵操作。
33.将靠近出气井第二近的辅助井作为注入井，向该井持续通入气化剂，并用点火装置在靠近出气井第一已封辅助井的井底点燃煤层，直至出气井的出气温度达到50～80℃，则出气井和辅助井之间形成高温燃烧区，停止向该辅助井通入气化剂。
34.以此类推，每个独立的气化炉进行多次注入点后退气化，由近而远将辅助井依次作为进气井对煤层气化，直到进气井气化完毕，燃烧产生的煤气均通过出气井口输送至地面煤气管网。
35.此外需加申明的是，多个独立气化炉可同时进行气化，提高气化效率。如，可同时向两个辅助井通入气化剂，分别在两个出气井井底点火，并测量相应的出气温度，待温度至50～80℃时，停止向辅助井通入气化剂。
36.以上所述，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已通过上述实施例揭示，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，可利用上述揭示的技术内容作出些变动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。


技术特征：
1.一种楔形煤炭地下气化炉炉身结构，其特征在于，包括至少一个注汽井直井段、至少两个注汽井水平井段、至少两个出气井直井段；其一个注汽井直井段与至少两个注汽井水平井段连接，所述注汽井水平井段与所述出气井直井段连接；所述注汽井水平井段上设有若干个辅助井直井段。2.根据权利要求1所述的一种楔形煤炭地下气化炉炉身结构，其特征在于，所述注汽井水平井段的长度为100～300m。3.根据权利要求2所述的一种楔形煤炭地下气化炉炉身结构，其特征在于，所述注汽井水平井段的长度为150m。4.根据权利要求3所述的一种楔形煤炭地下气化炉炉身结构，其特征在于，所述辅助井直井段的个数为5个。5.根据权利要求4所述的一种楔形煤炭地下气化炉炉身结构，其特征在于，其5个辅助井直井段的井间距均为30m。6.根据权利要求1所述的一种楔形煤炭地下气化炉炉身结构，其特征在于，相邻两个注汽井水平井段的夹角为锐角。7.根据权利要求6所述的一种楔形煤炭地下气化炉炉身结构，其特征在于，相邻两个注汽井水平井段的夹角为30
°
。

技术总结
本实用新型属于煤炭地下气化开采技术领域，具体涉及一种楔形煤炭地下气化炉炉身结构。本实用新型主要是克服现有技术中的缺点，本实用新型提供一种楔形煤炭地下气化炉炉身结构，包括至少一个注汽井直井段、至少两个注汽井水平井段、至少两个出气井直井段；其一个注汽井直井段与至少两个注汽井水平井段连接，所述注汽井水平井段与所述出气井直井段连接；所述注汽井水平井段上设有若干个辅助井直井段。本实用新型可提高钻孔利用率，扩大单井控制的煤炭面积，从而提高煤气化效率，降低开发成本；同时保留线性水平井气化炉的特点，能较好规避气化通道堵塞问题。好规避气化通道堵塞问题。好规避气化通道堵塞问题。


技术研发人员：漆琪 张杰 李荣鑫 杜肖潇 王谣 王正
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：2021.02.23
技术公布日：2021/10/23