地下煤层贯通方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种地下煤炭气化技术领域，尤其是指地下煤炭贯通方法。
【背景技术】
[0002]地下煤炭气化技术主要是指煤、焦炭或者半焦等固体燃料在高温常压或者加压条件下与气化剂发生反应，转化为气体产物和少量残渣的过程。所述气化剂主要是水蒸气、空气、不同浓度的富氧或者它们的混合气。煤炭气化过程生产燃料煤气，作为工业窑炉用气或者城市煤气，也可用于制造混合气，作为合成氨、合成甲醇和合成液体燃料的原料，因此煤炭气化技术是煤化工的重要技术之一。
[0003]为了达到规模化生产，煤炭地下气化前需提前预制气化通道构建气化炉，在煤层气化过程中，所述通道的建立通常需要利用钻具，施工过程中所需要的钻井液以及通道内的煤层水会渗漏至所述燃空区，这种现象称为漏液。大量漏液不利与气化运行。在钻具施工后期，所述通道与所述燃空区间的煤层易发生塌方，导致钻具无法继续工作。因施工技术水平限制无法将机械建立的通道完全和与燃空区邻接的区域即火区连接，同时考虑到构建气化炉时煤层中的水和钻井液对气化产生的不利影响，一般情况下在通道施工时出现漏液现象时即有钻井液渗漏时即停止施工，从而导致机械建立的通道与燃空区所在的通道之间被一段煤层阻隔。在煤层气化过程中首先要通过高压气体将该段煤层压裂产生通道，从而使两个通道贯通后再进行气化生产。
[0004]现有对通道的贯通方式是通过孔口输入气化剂，不断提高进气压力的方法来压裂煤层，当煤层出现裂隙后，气体通过裂隙将两个通道连接起来；由于气体通过裂隙进入了火区，从而导致在火区附近形成逆向引火，通过热作用使通道完全贯通，最终使两个通道压力达到平衡。上述方法虽然实现了地下煤层的贯通，但是贯通时间长，漏失率较高，主要原因有以下两点:(I)钻孔完工后，煤层水和钻井液的存在使大部分建造的通道充满水，现有通过孔口加压，通道内的水在压力作用下排干后所述气化剂才能到达要贯通的部位，通道越长，排水时间越长，导致贯通时间延长；(2)孔口加压时，在加压排水过程中，煤层中的水会向燃空区渗漏，对于排干水的煤层，由于气化剂直接在通道内传输，因此易于漏失至煤层中，从而延长了贯通时间。
【发明内容】
[0005]为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中贯通煤层需要的时间长，且气化剂易于漏失在煤层中的问题从而提供一种不但气化剂可直接作用与待贯通的煤层而且贯通时间较短的地下煤层贯通方法。
[0006]为解决上述技术问题，本发明所述的一种地下煤层贯通方法，用于将煤炭地下气化时预制的通道与燃空区之间的煤层贯通，所述通道由地面上的定向孔在地下煤层延伸形成，且所述通道的末端靠近所述燃空区，所述方法包括以下步骤:步骤S1:在所述定向孔内设置注入管，通过向所述注入管内注入气体对所述通道的末端附近进行缓慢加压；步骤S2:提高所述注入管的加压量，观察所述注入管处的压力变化，若压力开始下降，表明所述注入管内的气体向待贯通煤层渗漏；步骤S3:增加所述注入管的进气量用以维持所述注入管的加压量；观察所述定向孔的孔口处的压力变化值，当孔口处的压力值趋近于所述燃空区的压力值时，贯通完成。
[0007]在本发明的一个实施例中，所述步骤SI和所述步骤S2之间还设有调节所述定向孔的孔口处压力为零的步骤。
[0008]在本发明的一个实施例中，所述调节定向孔的孔口处压力为零的步骤如下:密封所述定向孔的孔口，通过设置在密封位置下方的放散管缓慢降低所述孔口的压力直至孔口处的压力为零。
[0009]在本发明的一个实施例中，所述放散管内有水排出地面时，所述孔口的压力为零。
[0010]在本发明的一个实施例中，所述步骤S2中，通过提高所述注入管的加压量来增加通入通道末端的进气量。
[0011]在本发明的一个实施例中，所述注入管的加压量提高后，所述通道与所述燃空区之间的待贯通煤层形成间隙，从而使所述注入管内的气体向待贯通煤层渗漏，导致所述注入管的压力开始下降。
[0012]在本发明的一个实施例中，所述注入管加压量的最高压力应小于煤层顶板所承受的压力。
[0013]在本发明的一个实施例中，所述步骤S3中，为了维持所述注入管的加压量，所述注入管的进气量逐渐增加，当进气量升高到设定值后，保持该进气量不变，观察所述定向孔的孔口处的压力变化值。
[0014]在本发明的一个实施例中，所述注入管的末端在所述通道的末端附近。
[0015]在本发明的一个实施例中，所述通道的水平段设有支护管材。
[0016]本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:
[0017]本发明所述气化剂直接作用于待贯通段煤层，从而降低了贯通时间，缩短了建炉周期，达到了快速建炉、快速达产的效果。
【附图说明】
[0018]为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
[0019]图1是本发明所述地下煤层的结构示意图；
[0020]图2是本发明在地面上采用的相关设备示意图。
【具体实施方式】
[0021]如图1和图2所示，本发明提供了一种地下煤层贯通方法，用于将煤炭地下气化时预制的通道11与燃空区12之间的煤层贯通，所述通道11由地面上的定向孔IlA在地下煤层10延伸形成，所述通道11的水平段位于所述煤层底板1A附近，且所述通道11的末端IlB靠近所述燃空区12，所述方法包括以下步骤:步骤S1:在所述定向孔IlA内设置注入管13，通过向所述注入管13内注入气体对所述通道11的末端IlB附近进行缓慢加压；步骤S2:提高所述注入管13的加压量，观察所述注入管13处的压力变化，若压力开始下降，表明所述注入管13内的气体向待贯通煤层渗漏；步骤S3:增加所述注入管13的进气量用以维持所述注入管13的加压量；观察所述定向孔IlA的孔口处的压力变化值，当孔口处的压力值趋近于所述燃空区12的压力值时，贯通完成。
[0022]本发明所述的地下煤层贯通方法，用于将煤炭地下气化时预制的通道11与燃空区12之间的煤层贯通，所述燃空区12的下方是灰渣16，所述通道11由地面上的定向孔IlA在地下煤层延伸形成，所述通道11的水平段位于所述煤层底板1A附近，且所述通道11的末端IIB靠近所述燃空区12，所述步骤SI中，在所述定向孔11A内设置注入管13，通过所述注入管13向所述通道11的末端IlB附近缓慢加压，从而使通道11内产生一定的压力值，由于通过注入管13从地面向煤层注入气体时，可以将气体直接输送至待贯通的煤层，避免了气体在传输过程中渗漏的可能性，因此提高了气体的使用率，而且降低了贯通时间；所述步骤S2中，提高所述注入管13的加压量，随着所述注入管13内加压量的不断提高，所述注入管13内的气体会逐渐向待贯通煤层渗漏，导致所述注入管13处的压力出现下降趋势，通过所述步骤S2可以推测得到所述注入管13内的加压量从而有效节约能源；所述步骤S3中，为了加快通道11与燃空区12之间的煤层贯通，由于步骤S2中压力出现了下降趋势，因此需要增加所述注入管13的进气量用以维持所述注入管13的加压量，使注入管13内的气体源源不断的向待贯通煤层渗漏，当所述定向孔IlA的孔口处的压力值趋近于所述燃空区12的压力值时，说明所述通道11与所述燃空区12之间的待贯通煤层已被完全打通，贯通完成。
[0023]本发明所述步骤SI中，通过地面上所述注入管13上设置的压力表Pl观察进气压力变化，且通过所述定向孔IlA的孔口设置的压力表P2观察孔口压力变化。通过所述注入管13向所述通道11的末端IlB附近缓慢加压时，所述加压过程按0.5MPa/2h频次进行，且控制进气最高压力在2.5MPa至3MPa之间。
[0024]由于煤层在气化过程中，所述通道11 一般较长且所述通道11内还存在一定量的水，因此所述注入管13的压力值和所述通道11的末端IlB的压力值不同，为了测量所述末端IlB处压力值，通过所述定向孔IlA的孔口处压力值可以大致反应所述末端IlB的压力，为了克服所述通道11内本身存在的空气以及一定量的水对所述通道11的末端IlB压力的影响，因此所述步骤SI和所述步骤S2之间还设有调节所述定向孔IlA的孔口处压力为零的步骤。具体地，所述调节定向孔IlA的孔口处压力为零的步骤如下:密封所述定向孔IlA的孔口，从而避免所述通道11内的压力受外界环境的干扰，通过设置在密封位置IIC下方的放散管14缓慢降低所述孔口的压力直至孔口处的压力为零。
[0025]上述调节所述定向孔孔口处的压力方法中，通过所述放散管14缓慢降压且反复多次，保持降压速率在0.1MPa/h，使所述注入管13进气的方式保证进气压力在2.5MPa至3MPa之间，从而实现使孔口压力降至零的目的。所述放散管14内有水排出地面时，表明所述通道11内的水面上部至所述定向孔IlA孔口的空气被抽出，此时关闭阀门17，所述孔口的压力降为零，继续施工时，若通道11的末端IlB再次发生压力的变化就可以直接排除了外界环境的影响，从而避免了外界环境对通道末端的影响。
[0026]本发明所述步骤S2中，由于通过所述步骤SI中注入管13的加压使所述通道11的末端IlB已经具有了一定的压力，导致此时所述待贯通煤层处于自身排水阶段或煤层内的排水阶段，该阶段表现为压力高、流量小，为了调高所述注入管13的加压量，可以通过增加所述注入管13的加压量实现。为了使进气量达到500Nm3/h，以0.5Nm3/4h的频次提高进气压力，当通过提高加压量将进气达到500Nm3/h，维持该压力运行。若所述注入管13的加压量逐渐提高后，使所述通道11与所述燃空区12之间的待贯通煤层逐渐产生间隙，这种间隙可以是裂缝或者缝隙，最终使所述注入管13内的气体通过所述间隙向待贯通煤层渗漏，导致所述注入管13的压力开始逐步下降。
[0027]需要指出的是:所述注入管13加压量的最高压力应小于煤层顶板1B所承受的压力，以防止煤层顶板1B承受的压力过大可能导致煤层顶板1B坍塌的问题。若所述注入管13的加压量达到最高时，进气量未到达500Nm3/h，维持该压力运行。当进气量达到500Nm3/h后，一段时间后，所述注入管13处压力开始下降，说明少量气体已进入燃空区。
[0028]为了进一步扩大所述待贯通煤层的间隙，使所述注入管13内的气体可以持续作用在所述待贯通煤层上，本发明