一种多煤层原位低碳协同开发的结构及方法

1.本发明属于能源开发利用技术领域，具体涉及一种多煤层原位低碳协同开发的结构及方法。


背景技术：

2.煤炭往往以组群的形式赋存于沉积地层中，在传统煤炭资源开发过程中，通常先开采赋存条件好、厚度大、地质条件简单的煤层，然后再适当开发其上覆或下伏资源较差的煤层，多煤层开采一般采用下行开采的方式，上覆煤层开采引起采空区围岩应力重新分布，导致采空区周围煤柱上易发生应力集中，且应力向底板岩层传递，导致煤层底板结构发生破坏，下覆煤层开采时应力演化更为复杂，工作面顶板结构更易破碎；而上组煤开采形成的采空区一般都有积水现象，极大地影响下组煤的开采。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种开发效率高的多煤层原位低碳协同开发的结构及方法。
4.为达上述目的，第一方面，本发明提供了一种多煤层原位低碳协同开发的结构，包括在煤层设置的若干进气井与若干抽采井，所述进气井下端与抽采井下端穿过多个煤层，所述进气井中设置有若干温度传感器，所述进气井与抽采井之间的多个煤层均设置有煤层裂缝，且所述煤层裂缝从所述进气井延伸至所述抽采井。
5.进一步的，所述进气井与所述抽采井之间在每个煤层段均设有造缝通道，所述造缝通道将所述进气井与所述抽采井连通，所述煤层裂缝设置在所述造缝通道周侧。
6.进一步的，所述进气井与所述抽采井的距离小于12m。
7.进一步的，所述煤层裂缝是通过脉冲杆伸入煤层中的造缝通道中，倒退式分段进行脉冲波冲击煤层形成。
8.第二方面，本发明还提供了一种多煤层原位低碳协同开发的方法，在上述的多煤层原位低碳协同开发的结构内，完成如下步骤：
9.步骤一、向各个煤层内放入加热源，封闭抽采井的出口端，向进气井内注入气体介质，使得煤层内的气压大于煤层的压力，并对煤层进行加热，加热煤层至400℃-600℃，使煤层实现低温热解生成油气资源。
10.步骤二、打开抽采井的出口端，并向抽采井内注入温度大于600℃的热气介质，同时对油气资源进行开采作业。
11.进一步的，步骤二中开采作业完成后，对进气井封堵，将抽采井作为下一开发单元的进气井，并建设下一开发单元抽采井、造缝通道与煤层裂缝，随后开始下一开发单元的开发。
12.本发明的优点是：本发明提供这种多煤层原位低碳协同开发的结构及方法，能有效提高煤炭资源开发效率，一次性完成多个煤层的协同开采；能有效提高煤炭低碳开发的效率，改变了传统采煤-燃煤-固碳的整个循环系统，直接从源头固定主要碳元素。
13.下面结合附图和实施例对本发明做详细说明。
附图说明
14.图1是多煤层定向钻进造缝通道的示意图。
15.图2是单个开发单元内多煤层协同原位低碳开发示意图。
16.图3是开发单元的水平切片示意图。
17.图4是单个开发单元地下造缝通道骨架图。
18.图5煤层无造缝通道的开发结构示意图。
19.附图标记说明：1、进气井；2、抽采井；3、煤层裂缝；4、造缝通道；5、煤层；6、油气分离站；7、气存储罐；8、油存储罐；9、气体增压泵；10、温度传感器。
具体实施方式
20.为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
22.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“对齐”、“重叠”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
23.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
24.实施例1
25.本实施例提供了一种如图1-图5所示的多煤层原位低碳协同开发的结构，包括在一开发单元内煤层5设置的若干进气井1与若干抽采井2，进气井1下端与抽采井2下端穿过多个煤层5，进气井1中设置有若干温度传感器10，通过设置的温度传感器10对各个煤层5的温度进行检测，进气井1与抽采井2之间的多个煤层5均设置有煤层裂缝3，且煤层裂缝3从进气井1延伸至抽采井2，从而人为制造以围岩为壁、以煤层裂缝3区域煤层5为炉体的地下热解炉。而每个煤层5设置的煤层裂缝3可以保障多每层同步开发，可以避免单层开发对其他煤层5开发带来困难问题。
26.进一步的，如图1和图2所示，进气井1与抽采井2之间在每个煤层5段均设有造缝通道4，该造缝通道4采用定向钻进技术，针对所有煤层5进行定向钻进，各进气井1对应抽采井2进行水平通道钻进，从而为煤层5预裂造缝提供通道，造缝通道4将进气井1与抽采井2连通，煤层裂缝3设置在造缝通道4周侧，所述的煤层裂缝3采用高压脉冲技术，将脉冲杆伸入
煤层5中的造缝通道4中，倒退式分段进行脉冲波冲击煤层5，使煤层5中形成较为均匀的裂缝。
27.进一步的，如图5所示，当进气井1与抽采井2的距离小于12m时，无需进行造缝通道4的施工，可直接在进气井1或抽采井2造缝，也可以两井相对造缝，随后即可进行后续开采。若两井间距增大则施工造缝通道4，沿造缝通道4间隔冲击造缝。
28.本实施例还提供了一种如图2所示的多煤层原位低碳协同开发的方法，在上述的多煤层原位低碳协同开发的结构内，完成如下步骤：
29.步骤一、从进气井1上端下入大功率电加热器至各个煤层5中的造缝通道4内，此电加热器用于对煤层5加热，封闭抽采井2的出口端，通过气体增压泵9向进气井1内注入气体介质，可以使得煤层5内的气压大于煤层压力(大于煤层5压力的1-2倍)，并对煤层5进行加热，加热煤层5至400℃-600℃，使煤层实现低温热解生成油气资源。
30.步骤二、打开抽采井2的出口端，并向抽采井2内注入温度大于600℃的热气介质，随着热气介质流入煤层裂缝，最终实现对煤层5进行加热，在加热的同时可以对油气资源进行开采作业。在开采作业中，需要将热解产生的油气资源进行抽取并通过油气分离站6将油气资源分离并分别通过气存储罐7与油存储罐8存储。
31.具体的，步骤一中的气体介质与步骤二中的热气介质为5％空气和95％n
2，
其作用是充当热传递介质，便于对煤层5加热。
32.采用上述开发方法，解决了多煤层5同时开发的问题，避免单层开发对其他煤层5开发带来困难问题。通过上述开发方法可以提取煤层5中的油气资源，并从源头上将碳封存在地下，符合现有双碳目标，实现煤炭资源的低碳开发，而且改变传统上煤炭井下开采的思路，提高资源开发的安全性。
33.进一步的，步骤二中开采作业完成后，对进气井1封堵，将抽采井2作为下一开发单元的进气井1，并建设下一开发单元抽采井2、造缝通道4与煤层裂缝3，随后开始下一开发单元的开发，从而可以减少施工流程，提高煤炭资源开发效率。
34.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。