一種可控注氣點注氣裝置、注氣工藝及氣化方法
2023-06-14 17:51:56 1
一種可控注氣點注氣裝置、注氣工藝及氣化方法
【專利摘要】本發明涉及一種可控注氣點注氣裝置、注氣工藝及氣化方法。所述注氣裝置包括定向井通道，所述定向井通道中設有連續油管；所述連續油管連通氧氣/富氧氣體管線；所述連續油管和定向井通道的環隙連通輔助氣化劑管線和蒸汽管線；所述連續油管的起端設有注氣井頭，末端設有噴嘴。本發明基於定向鑽進和連續油管技術，利用定向鑽進和連續油管相配合方式實現注氣點移動，同時調節氣化劑注入參數控制逆向燃燒的原理，進而達到調控火焰工作面位置移動和燃燒速度，進行地下煤層的逆向燃燒引火、氣化的目的。
【專利說明】一種可控注氣點注氣裝置、注氣工藝及氣化方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及煤炭資源開發【技術領域】，尤其涉及一種可控注氣點注氣裝置、注氣工藝及氣化方法。
【背景技術】
[0002]無井式煤炭地下氣化技術主要採用定向鑽孔貫通和反向燃燒技術構建氣化通道，再注入空氣和氧/蒸汽等氣化劑進行地下氣化生產煤氣。其優點在於單爐產量氣大；缺點在於氣化燃燒區位置不穩定、氣化劑漏失率高、通道過長需增加愛輔助進氣孔。
[0003]針對以上問題，美國勞倫斯.利弗莫爾國家實驗室研究開發出受控注入點後退氣化工藝(CRIP)，通過燃燒套管的方式使注入點後退形成新的燃燒帶，如此逐段向垂直注入孔推進，見圖1。點火器用引火氣體矽烷點燃丙烷噴嘴，在地面拖曳移動。比利時圖林地下氣化試驗設計注入管採用雙層套管，蛇管在撓性套管內移動。蛇管內裝三根熱電偶電線和兩根可燃的空心管，一根空心管輸送三乙基硼(遇空氣即燃燒)和CH4,另一根空心管注氧，蛇管端部固定點火器。
[0004]CRIP工藝的優點是氣化過程能夠得到有效控制，其主要缺點是該工藝需要在定向井內不同距離位置多次點火引燃煤層再進行氣化，由於注氣點位置移動不連續、氣化過程穩定性差，且點火注氣裝置結構複雜、造價高，點火過程操作複雜，控制難度大，安全係數低。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在於解決以往無井式地下氣化受控注入點後退工藝需多次點火且裝置複雜、注氣點位置移動不連續、氣化過程穩定性差等一系列問題，提供一種無井式地下氣化的可控注氣點移動的逆向燃燒引火、氣化方法，以達到提高氣化過程穩定控制和安全性能，同時降低生產成本的目的。本發明還提供了一種可控注氣點注氣裝置及注氣工藝。
[0006]本發明基於定向鑽進和連續油管技術，利用定向鑽進和連續油管相配合方式實現注氣點移動，同時調節氣化劑注入參數控制逆向燃燒的原理，進而達到調控火焰工作面位置移動和燃燒速度，進行地下煤層的逆向燃燒引火、氣化的目的。
[0007]為達此目的，本發明採用以下技術方案:
[0008]本發明的目的之一在於提供一種可控注氣點注氣裝置。所述注氣裝置包括定向井通道，所述定向井通道中設有連續油管，所述連續油管連通氧氣/富氧氣體管線；所述連續油管和定向井通道的環隙連通輔助氣化劑管線和蒸汽管線；所述連續油管的起端設有注氣井頭，末端設有嗔嘴。
[0009]所述連續油管通過防噴器(盒)密封放至井內。
[0010]本發明的目的之二在於提供一種可控注氣點氣化注氣工藝，所述注氣工藝由置於定向井通道內的連續油管輸送氧氣/富氧氣體，所述氧氣/富氧氣體與連續油管和定向井壁間環空輸送的輔助氣化劑在連續油管末端的噴嘴位置混合均勻，混合後的氣化劑通過定向井通道或煤層內孔隙通道進入煤層預定氣化位置。
[0011]所述氧氣/富氧氣體和輔助氣化劑在連續油管末端的噴嘴位置，也就是鑽孔或通道內混合。
[0012]本發明所述注氣過程的注氣點移動控制，可以通過提升、下放動作控制連續油管和噴嘴移動實現注氣位置變換。
[0013]本發明所述定向井通道用定向鑽進方法形成。定向鑽進技術是當今世界石油勘探開發領域最先進的鑽井技術之一，是由特殊井下工具、測量儀器和工藝技術有效控制井眼軌跡，使鑽頭沿著特定方向鑽達地下預定目標的鑽井工藝技術，目前在油田開發中廣泛使用。採用定向鑽進技術可以使地面和地下條件受到限制的油氣資源得到經濟、有效的開發，能夠大幅度提高油氣產量和降低鑽井成本，有利於保護自然環境，具有顯著的經濟效益和社會效益。
[0014]本發明所述定向鑽進方法優選採用石油或煤層氣鑽井技術中的定向井技術、水平井技術、側鑽井技術、徑向水平井技術、分支井技術、叢式井技術或大位移井技術中的任意一種。所述定向井通道長度大於10m。
[0015]本發明所述定向井通道為無支護通道或有支護通道，在實際實施過程中依據煤巖、地質條件等因素，確定是否進行通道支護。
[0016]所述有支護通道採用篩管支護和/或套管支護，優選篩管支護或篩管和套管組合支護。在實際實施過程中需要考慮支護套管強度、煤層夾矸、煤層水等影響逆向燃燒引火速度的因素，可以選擇不同支護方式。通常為提高氣化劑與待引燃煤層接觸面積，優選篩管支護或者篩管+套管的兩種支護方式組合。
[0017]所述支護管材料為可燒蝕材料，進一步優選有機類材料，最優選玻璃鋼或PE管材。實施過程中考慮強度、燃燒特性等因素，優選有機類材料，如:玻璃鋼、PE管材等。
[0018]所述氧氣/富氧氣體由氣化劑製取系統提供。所述富氧氣體為氧氣與氮氣、二氧化碳中的一種或兩種氣體形成的氣體混合物，其中氧氣的體積濃度大於21%。
[0019]所述輔助氣化劑為氮氣、二氧化碳或水中的一種或至少兩種的混合物。本領域技術人員可以依據注氣需要選擇由其中一種或兩種氣體構成。所述氮氣由制氧裝置提供；所述二氧化碳由脫碳裝置提供。所述輔助氣化劑的作用在於:其一，參與氣化地下氣化還原反應，如C02、H2O等；其二與氧氣/富氧氣體復配降低混合氣化劑氧濃度，對氣化過程和設備起保護性作用。
[0020]氣化過程中需要控制連續油管和定向井壁間輸送的輔助氣化劑中的氧含量，以防止輸送過程引起煤層自燃或注氣管回火。其氧濃度由煤自燃的下限氧濃度確定。對於鬆散煤層厚度小於0.5米的煤層，一般要求輔助氣化劑中氧氣的體積濃度小於5%。
[0021]本發明所述連續油管及噴嘴可以選擇目前石油天然氣行業成型材料及設備。連續油管選用主要考慮輸送氣化劑氧濃度、壓力、流量等工藝參數，選擇不同壓力等級、管線材質和直徑以降低綜合成本。
[0022]本發明所述煤層內孔隙通道由人工鑽進、壓裂過程形成，或由煤層在燃燒熱作用影響情況下形成。
[0023]本發明的目的之三在於提供兩種應用上述注氣工藝進行可控注氣點氣化方法。
[0024]第一種可控注氣點氣化方法，所述方法通過分次移動連續油管實現注氣點位置分段移動至預定氣化位置，然後調整注氣工藝參數進行逆向引火、氣化通道加工及氣化生產。
[0025]所述氣化方法包括如下步驟:
[0026]I)依據氣化區可氣化煤層的厚度和儲量等參數，按所述注氣工藝通過分次移動連續油管實現注氣點位置分段移動至預定氣化位置；
[0027]2)調節單種氣體的壓力和流量，控制注入氣化劑流量、壓力和氧濃度等參數；用逆向燃燒方式將火焰工作面逐步移動到預定氣化位置，同時進行氣化通道加工；
[0028]3)在氣化通道引火、加工完成後，提高氣化劑注氣強度(如壓力、流量、氧濃度等參數)，強化地下煤氣化過程，進行地下氣化規模產氣；
[0029]4)當預定氣化位置的煤層氣化工作結束時，依據氣化燃煤量、煤氣熱值和組分情況確定停止或減少注入氣化劑，並啟動注入頭裝置移動連續油管將氧氣/富氧氣體注入點移動至下一預定氣化位置；
[0030]5)依據步驟2)再進行下一段氣化通道加工，按步驟3)、4)完成預定區域煤層的地下氣化，如此循環直至將沿定向井通道周側區域煤炭資源氣化開採完。
[0031]步驟I)所述注氣點位置分段移動距離為10?150m。
[0032]優選地，所述氣化通道引火和加工時的氣化劑流量控制在300?3000方/小時。
[0033]優選地，所述氣化劑中氧氣的體積濃度為21?55%。
[0034]在本發明中，注氣點移動依據燃煤量(M)、煤氣熱值和組分波動判斷。依據地下氣化採煤實際情況，通常工藝運行判定移動標準為:氣化通道待氣化煤層煤的氣化率大於50%，熱值和組分下降超過正常均值20%即可進行注氣點移動。
[0035]本發明提供的另一種可控注氣點氣化方法，所述方法通過連續或間歇提升連續油管實現注氣點位置連續移動至預定氣化位置，然後調整注氣工藝參數進行逆向引火、氣化通道加工及氣化生產。
[0036]所述氣化方法包括如下步驟:
[0037]I)依據氣化區可氣化煤層的厚度和儲量等參數，按所述注氣工藝通過連續或間歇提升連續油管實現注氣點位置連續移動至預定氣化位置；
[0038]2)調節單種氣體的壓力和流量，控制注入氣化劑流量、壓力和氧濃度等參數；用逆向燃燒方式實現連續加工氣化通道和地下氣化規模產氣；
[0039]3)隨時調整注入氣化劑參數，保證煤氣組分和熱值處於相對穩定狀態；
[0040]4)當預定氣化位置的煤層氣化工作結束時，依據氣化燃煤速度、煤氣熱值和組分及可氣化煤層儲量情況，控制連續油管的逆向移動速度，直至將沿定向井通道周側區域煤炭資源氣化開採完。
[0041]步驟2)所述氣化劑流量控制在大於2000方/小時；優選地，所述氣化劑中氧的體積濃度為21?95% ；
[0042]優選地，當氧氣的體積濃度大於60%時，可注入水蒸汽或水調節氣化區溫度和煤氣品質。所述「可」表示「能夠」。
[0043]注氣點的移動速度依據燃煤速度U)、煤氣熱值和組分波動判斷。依據地下氣化採煤實際情況，通常工藝運行判定移動標準為:當氣化通道單位長度內待氣化煤層煤儲量(T)的氣化率(η )大於50%，熱值和組分下降超過正常均值20%即可開始注氣點連續移動，注氣點移動速度(V)控制滿足:V=T* n/m。
[0044]本發明所述的可控注氣點氣化方法具體包括以下步驟:
[0045]I)採用定向鑽井技術在預定氣化煤層中建立能與已有火區連通的定向井通道；
[0046]2)用注入頭裝置將連續油管和噴嘴通過注氣井頭沿定向井送至預定氣化位置；
[0047]3)先向連續油管與定向井壁間環空注入輔助氣化劑對通道進行置換保護，再向連續油管注入氧氣/富氧氣體；
[0048]4)由連續油管輸送氧氣/富氧氣體從噴嘴輸出，與環空輸送的輔助氣化劑在預定氣化位置處混合均勻，混合後氣化劑通過定向井通道或煤層內孔隙通道進入預定引火位置；
[0049]5)通過地面控制系統調節單種氣體的壓力和流量，控制注入氣化爐內的混合氣化劑壓力、流量和氧濃度等參數，用逆向燃燒的方式將火焰工作面逐步移動到預定氣化位置，同時進行待氣化煤層氣化通道加工、地下氣化生產合成氣；
[0050]6)依據氣化燃煤量、煤氣熱值和組分情況，確定預定氣化位置的煤層燃燒及氣化狀況。當氣化煤層產氣熱值和組分穩定性下降時，啟動注入頭裝置移動連續油管和噴嘴將氧氣注入點移動至下一預定氣化位置；
[0051]7)按步驟5)、6)完成預定區域煤的地下氣化，如此循環直至將沿定向井通道周側區域煤炭資源氣化開採完；
[0052]8)開採完後先停止連續油管的氧氣/富氧進氣，再停止套管環空的輔助氣化劑進氣，並起出定向井通道內的氣化劑注入設備，移至下一待氣化區域。
[0053]與已有技術方案相比，本發明所述注氣裝置採用定向鑽進和連續油管技術可控制注氣點位置的移動，並能穩定調節氣化劑注入參數。
[0054]本發明所述注氣工藝中，注氣點能夠按需求在定向井通道內實現任意距離移動，可減少通道周側煤層氣化燃燒盲區，因而可有效提升沿定向井通道煤炭的氣化回收率。除此之外，採用連續油管和定向井壁間環空輸送輔助氣化劑能有效防止通道煤層自燃、注氣管道回火，在注氣點(噴嘴位置)混合形成氣化劑，能連續控制各種氣體注入參數。
[0055]本發明所述氣化方法的實施過程無需在注氣點設置點火裝置進行單獨點火，而是通過採用控制氣化劑注入參數(氧濃度、流量、壓力)進行氣化通道逆向燃燒快速引火、力口工，注氣點位置移動連續、氣化過程穩定性高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0056]圖1是現有無井式CRIP技術示意圖；
[0057]圖2是採用可控注氣氣化的氣化爐示意圖；
[0058]圖3是具體實施例1所述的定向井通道水平段有支護結構的地下氣化爐；
[0059]圖4是具體實施例1可控注氣點移動氣化過程示意圖(平面剖面);
[0060]圖5是具體實施例2所述的定向井通道水平段裸孔結構(無支護結構)的地下氣化爐。
[0061]其中:1_油管滾筒；2_注氣井頭；3_連續油管；4-噴嘴；5_玻璃鋼篩管；6_定向井通道；7_氣化燃燒區；8_煤層頂板；9_煤層底板；10_垂直出氣井；11_水平井裸孔段。
[0062]下面對本發明進一步詳細說明。但下述的實例僅僅是本發明的簡易例子，並不代表或限制本發明的權利保護範圍，本發明的保護範圍以權利要求書為準。
【具體實施方式】
[0063]為更好地說明本發明，便於理解本發明的技術方案，本發明的典型但非限制性的實施例如下:
[0064]實施例1
[0065]一種可控注氣點注氣裝置，所述注氣裝置包括定向井通道6，所述定向井通道6中設有連續油管3 ;所述連續油管3連通氧氣/富氧氣體管線；所述連續油管3和定向井通道6的環隙連通輔助氣化劑管線和蒸汽管線；所述連續油管3的起端設有注氣井頭2，末端設有噴嘴4。
[0066]油管滾筒I用於所述連續油管3的承載。
[0067]實施例2
[0068]一種可控注氣點注氣工藝，所述注氣工藝由置於定向井通道內的連續油管輸送氧氣/富氧氣體，所述氧氣/富氧氣體與連續油管和定向井壁間環空輸送的輔助氣化劑在連續油管末端的噴嘴位置混合均勻，混合後的氣化劑通過定向井通道或煤層內孔隙通道進入煤層預定氣化位置。
[0069]所述定向井通道採用定向鑽進方法形成；所述定向鑽進方法優選採用石油或煤層氣鑽井技術中的定向井技術、水平井技術、側鑽井技術、徑向水平井技術、分支井技術、叢式井技術或大位移井技術中的任意一種，所述定向井通道長度大於10m。
[0070]所述煤層內孔隙通道由人工鑽進、壓裂過程形成，或由煤層在燃燒熱作用影響情況下形成。
[0071]所述定向井通道為無支護通道或有支護通道。所述有支護通道採用篩管支護和/或套管支護，優選篩管支護或篩管和套管組合支護。所述支護管材料為可燒蝕材料，進一步優選有機類材料，最優選玻璃鋼或PE管材。
[0072]所述氧氣/富氧氣體由氣化劑製取系統提供。所述富氧氣體為氧氣與氮氣、二氧化碳中的一種或兩種氣體形成的氣體混合物，其中氧氣的體積濃度大於21%。
[0073]所述輔助氣化劑為氮氣、二氧化碳或水蒸汽中的一種或至少兩種的混合物。所述氮氣由制氧裝置提供，所述二氧化碳由脫碳裝置提供。
[0074]實施例3
[0075]—種可控注氣點氣化方法，所述方法通過分次移動連續油管實現注氣點位置分段移動至預定氣化位置，然後調整注氣工藝參數進行逆向引火、氣化通道加工及氣化生產。
[0076]所述氣化方法包括如下步驟:
[0077]I)依據氣化區可氣化煤層的厚度和儲量等參數，按所述注氣工藝通過分次移動連續油管實現注氣點位置分段移動至預定氣化位置；
[0078]2)調節單種氣體的壓力和流量，控制注入氣化劑流量、壓力和氧濃度等參數；用逆向燃燒方式將火焰工作面逐步移動到預定氣化位置，同時進行氣化通道加工；
[0079]3)在氣化通道引火、加工完成後，提高氣化劑注氣強度，強化地下煤氣化過程，進行地下氣化規模產氣；
[0080]4)當預定氣化位置的煤層氣化工作結束時，依據氣化燃煤量、煤氣熱值和組分情況確定停止或減少注入氣化劑，並啟動注入頭裝置移動連續油管將氧氣/富氧氣體注入點移動至下一預定氣化位置；
[0081]5)依據步驟2)再進行下一段氣化通道加工，按步驟3)、4)完成預定區域煤層的地下氣化，如此循環直至將沿定向井通道周側區域煤炭資源氣化開採完。
[0082]其中，步驟I)所述注氣點位置分段移動距離為10?150m ;所述氣化通道引火和加工時的氣化劑流量控制在300?3000方/小時；所述氣化劑中氧氣的體積濃度為21?55%。
[0083]實施例4
[0084]一種可控注氣點氣化方法，所述方法通過連續或間歇提升連續油管實現注氣點位置連續移動至預定氣化位置，然後調整注氣工藝參數進行逆向引火、氣化通道加工及氣化生產。
[0085]所述氣化方法包括如下步驟:
[0086]I)依據氣化區可氣化煤層的厚度和儲量等參數，按所述注氣工藝通過連續或間歇提升連續油管實現注氣點位置連續移動至預定氣化位置；
[0087]2)調節單種氣體的壓力和流量，控制注入氣化劑流量、壓力和氧濃度等參數；用逆向燃燒方式實現連續加工氣化通道和地下氣化規模產氣；
[0088]3)隨時調整注入氣化劑參數，保證煤氣組分和熱值處於相對穩定狀態；
[0089]4)當預定氣化位置的煤層氣化工作結束時，依據氣化燃煤速度、煤氣熱值和組分及可氣化煤層儲量情況，控制連續油管的逆向移動速度，直至將沿定向井通道周側區域煤炭資源氣化開採完。
[0090]其中，步驟2)所述氣化劑流量控制在大於2000方/小時；所述氣化劑中氧氣的體積濃度為21?95% ;當氧氣的體積濃度大於60%時，可注入水蒸汽或水調節氣化區溫度和煤氣品質。
[0091]具體實施例1
[0092]本實施例是將本發明所述的可控注氣點氣化方法應用於變質程度較低的褐煤煤層上。由於煤層巖性強度低，容易坍塌、縮孔，本實施例選擇了有玻璃鋼篩管支護的定向水平井結構。除具有本發明的普遍優點外，其更有利於提高鑽孔穩定性、降低鑽孔事故率。
[0093]如圖3所示地下氣化爐，煤層底板9埋深255米，煤層頂板8深238米，煤種為內蒙褐煤。氣化爐包括定向井通道6、垂直出氣井10及氣化燃燒通道等。定向井通道6直徑為177.8_，煤層水平段支護玻璃鋼篩管5直徑為139.7_、長300米，開孔率15%。可控注氣點注氣裝置包括:連續油管3 (直徑66.7mm、壓力等級6.0MPa、材質:316不鏽鋼);注氣井頭2，包括:連續油管作業防噴盒(單側門式)和連續油管注入頭(ZRT系列連續油管注入頭)；噴嘴4 (直徑65mm，耐高溫1200°C )。
[0094]在該實施例中，如圖4所示採用注氣裝置對地下氣化爐定向井通道6所處煤層進行氣化。氣化爐氣化運行壓力1.5MPa，採用02/C02氣化劑氣化生產合成氣。當氣化爐成功點火併在出氣孔區域建立穩定氣化燃燒區7後，採用定向鑽進技術在預定氣化煤層中建立定向井通道6，再進行可控注氣點氣化生產。具體工藝及實施步驟如下:(I)用注入頭裝置將連續油管通過注氣井頭2沿定向井通道6送至預定氣化位置A處，氧氣噴嘴避免直接送入火區；(2)先向連續油管與定向井壁間環空注入CO2對通道進行置換保護，流量初始控制300?400Nm3/h ; (3)再向經過脫脂的連續油管緩慢注入氧氣，通過氧氣噴嘴與環空注入的CO2混合；(4)控制注入氣化劑總量和氧濃度，通過逆向燃燒的方式將火焰工作面逐步移動到預定氣化位置，同時進行氣化通道加工。逆向引火和加工通道氣化劑量500?3000Nm3/h，氧濃度25?35% ; (5)在通道引火、加工完成後，逐步提高氣化劑注氣量至4000?6000Nm3/h，氧濃度60?70%，進行地下氣化規模產氣；(6)當預定氣化位置氣化工作結束時，依據氣化燃煤煤量、產氣熱值和組分情況確定停止或減少注入氣化劑，並啟動注入頭裝置移動連續油管3將氧氣注入點移動至下一預定氣化位置B，預定氣化位置A-B間距O?10m ；(7)依據步驟(2)- (4)再進行氣化通道加工，依據步驟(4)、(5)完成預定區域煤的地下氣化，如此循環直至將沿定向井通道6周側區域煤炭資源氣化開採完。
[0095]實施例2
[0096]本實施例是將本發明所述的可控注氣點氣化方法應用於在變質程度較高的貧煤煤層上。由於煤層巖性好、強度高，本實施例選擇了無支護的定向水平井結構。除具有本發明的普遍優點外，其更有利於降低建爐成本、提高煤層引火效率。
[0097]現有如上圖5所示地下氣化爐，煤層底板9埋深957米，煤層頂板8深950米，煤種為山西貧煤。氣化爐包括定向井通道6、垂直出氣井10及氣化燃燒通道等。定向井通道6直徑為177.8mm，水平井裸孔段11 (煤層段水平井為無支護裸孔)長200米。可控注氣點注氣裝置包括:連續油管3 (直徑50.8mm、壓力等級6.0MPa、材質:316不鏽鋼，江蘇東臺華軒公司);注氣井頭2，包括:連續油管作業防噴盒(單側門式，奧蘭石油公司)、連續油管注入頭(ZRT系列連續油管注入頭，廠家煙臺傑瑞公司);噴嘴4 (直徑50mm，耐高溫1200°C，新奧氣化米煤公司)。
[0098]在該實施例中，如附圖5所示採用注氣裝置對地下氣化爐定向井通道6所處煤層進行氣化。氣化爐氣化運行壓力2.5MPa，採用02/C02氣化劑氣化生產合成氣。當氣化爐成功點火併在出氣孔區域建立穩定氣化燃燒區7後，採用定向鑽進技術在預定氣化煤層中建立定向井通道6，再進行可控注氣點氣化生產。具體工藝及實施步驟如下:(I)用注入頭裝置將連續油管通過注氣井頭2沿定向井通道6送至預定氣化位置A處，氧氣噴嘴避免直接送入火區；(2)先向連續油管與定向井壁間環空注入CO2對通道進行置換保護，流量初始控制400?600Nm3/h ; (3)再向經過脫脂的連續油管緩慢注入氧氣，通過氧氣噴嘴與環空注入的CO2混合；(4)控制注入氣化劑總量和氧濃度，通過逆向燃燒的方式將火焰工作面逐步移動到預定氣化位置，同時進行氣化通道加工。逆向引火和加工通道氣化劑量600?3500Nm3/h，氧濃度25?55% ; (5)在通道引火、加工完成後，逐步提高氣化劑注氣量至4000?7500Nm3/h，氧濃度60?70%，進行地下氣化規模產氣；(6)當預定氣化位置氣化工作結束時，依據氣化燃煤煤量、產氣熱值和組分情況確定停止或減少注入氣化劑，並啟動注入頭裝置移動連續油管3將氧氣注入點移動至下一預定氣化位置B，預定氣化位置A?B間距O?40米；
(7)依據步驟(2) - (4)再進行氣化通道加工，依據步驟(4)、(5)完成預定區域煤的地下氣化，如此循環直至將沿定向井通道周側區域煤炭資源氣化開採完。
[0099]通過本發明所述氣化方法產出的合成氣(其成分為H2、CO、CH4, CO2, H2O等)通過垂直出氣井10運送到地面後經過淨化處理，得到以H2、CO、CH4為主的產物。
[0100] 申請人:聲明，本發明通過上述實施例來說明本發明的詳細結構特徵以及注氣、氣化方法，但本發明並不局限於上述詳細結構特徵以及注氣、氣化方法，即不意味著本發明必須依賴上述詳細結構特徵以及注氣、氣化方法才能實施。所屬【技術領域】的技術人員應該明了，對本發明的任何改進，對本發明所選用部件的等效替換以及輔助部件的增加、具體方式的選擇等，均落在本發明的保護範圍和公開範圍之內。
【權利要求】
1.一種可控注氣點注氣裝置，其特徵在於，所述注氣裝置包括定向井通道，所述定向井通道中設有連續油管；所述連續油管連通氧氣/富氧氣體管線；所述連續油管和定向井通道的環隙連通輔助氣化劑管線和蒸汽管線；所述連續油管的起端設有注氣井頭，末端設有噴嘴。
2.一種應用如權利要求1所述注氣裝置的注氣工藝，其特徵在於，所述注氣工藝由置於定向井通道內的連續油管輸送氧氣/富氧氣體，所述氧氣/富氧氣體與連續油管和定向井壁間環空輸送的輔助氣化劑在連續油管末端的噴嘴位置混合均勻，混合後的氣化劑通過定向井通道或煤層內孔隙通道進入煤層預定氣化位置。
3.如權利要求2所述的注氣工藝，其特徵在於，所述定向井通道採用定向鑽進方法形成；所述定向鑽進方法優選採用石油或煤層氣鑽井技術中的定向井技術、水平井技術、側鑽井技術、徑向水平井技術、分支井技術、叢式井技術或大位移井技術中的任意一種；優選地，所述定向井通道長度大於1m ； 優選地，所述煤層內孔隙通道由人工鑽進、壓裂過程形成，或由煤層在燃燒熱作用影響情況下形成。
4.如權利要求2或3所述的注氣工藝，其特徵在於，所述定向井通道為無支護通道或有支護通道； 優選地，所述有支護通道採用篩管支護和/或套管支護，優選篩管支護或篩管和套管組合支護； 優選地，所述支護管材料為可燒蝕材料，進一步優選有機類材料，最優選玻璃鋼或PE管材； 優選地，所述氧氣/富氧氣體由氣化劑製取系統提供；優選地，所述富氧氣體為氧氣與氮氣、二氧化碳中的一種或兩種氣體形成的氣體混合物，其中氧氣的體積濃度大於21% ； 優選地，所述輔助氣化劑為氮氣、二氧化碳或水中的一種或至少兩種的混合物；優選地，所述氮氣由制氧裝置提供；優選地，所述二氧化碳由脫碳裝置提供。
5.一種應用如權利要求1所述注氣裝置進行可控注氣點氣化方法，其特徵在於，所述方法通過分次移動連續油管實現注氣點位置分段移動至預定氣化位置，然後調整注氣工藝參數進行逆向引火、氣化通道加工及氣化生產。
6.如權利要求5所述的氣化方法，其特徵在於，所述氣化方法包括如下步驟: 1)依據氣化區可氣化煤層的厚度和儲量等參數，按所述注氣工藝通過分次移動連續油管實現注氣點位置分段移動至預定氣化位置； 2)調節單種氣體的壓力和流量，控制注入氣化劑流量、壓力和氧濃度等參數；用逆向燃燒方式將火焰工作面逐步移動到預定氣化位置，同時進行氣化通道加工； 3)在氣化通道引火、加工完成後，提高氣化劑注氣強度，強化地下煤氣化過程，進行地下氣化規模產氣； 4)當預定氣化位置的煤層氣化工作結束時，依據氣化燃煤量、煤氣熱值和組分情況確定停止或減少注入氣化劑，並啟動注入頭裝置移動連續油管將氧氣/富氧氣體注入點移動至下一預定氣化位置； 5)依據步驟2)再進行下一段氣化通道加工，按步驟3)、4)完成預定區域煤層的地下氣化，如此循環直至將沿定向井通道周側區域煤炭資源氣化開採完。
7.如權利要求6所述的氣化方法，其特徵在於，步驟I)所述注氣點位置分段移動距離為 10 ?150m ； 優選地，所述氣化通道引火和加工時的氣化劑流量控制在300?3000方/小時； 優選地，所述氣化劑中氧氣的體積濃度為21?55%。
8.一種應用如權利要求1所述注氣裝置的可控注氣點氣化方法，其特徵在於，所述方法通過連續或間歇提升連續油管實現注氣點位置連續移動至預定氣化位置，然後調整注氣工藝參數進行逆向引火、氣化通道加工及氣化生產。
9.如權利要求8所述的氣化方法，其特徵在於，所述氣化方法包括如下步驟: 1)依據氣化區可氣化煤層的厚度和儲量等參數，按所述注氣工藝通過連續或間歇提升連續油管實現注氣點位置連續移動至預定氣化位置； 2)調節單種氣體的壓力和流量，控制注入氣化劑流量、壓力和氧濃度等參數；用逆向燃燒方式實現連續加工氣化通道和地下氣化規模產氣； 3)隨時調整注入氣化劑參數，保證煤氣組分和熱值處於相對穩定狀態； 4)當預定氣化位置的煤層氣化工作結束時，依據氣化燃煤速度、煤氣熱值和組分及可氣化煤層儲量情況，控制連續油管的逆向移動速度，直至將沿定向井通道周側區域煤炭資源氣化開米完。
10.如權利要求9所述的氣化方法，其特徵在於，步驟2)所述氣化劑流量控制在大於2000方/小時；優選地，所述氣化劑中氧氣的體積濃度為21?95% ； 優選地，當氧氣的體積濃度大於60%時,可注入水蒸汽或水調節氣化區溫度和煤氣品質。
【文檔編號】E21B43/295GK104251133SQ201310260123
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年6月26日 優先權日:2013年6月26日
【發明者】劉剛, 陳 峰 申請人:新奧氣化採煤有限公司