一种多层煤层的气化炉和煤层气化方法_3

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2的分支窗口处设置封隔装置8,在次分支井221的分支窗口处设置导向装置9,所述封隔装置8用于封隔分支井22中的介质不进入次分支井222中而进入次分支井221中,同时次分支井221分支窗口处的导向装置,也可以由设置在次分支井222窗口处的斜向器来实现。这里的介质,通常情况下指的是气化剂。另外,提出原来设置在出气井41和42下半部、在第一煤层和第二煤层之间的封隔器8,在出气井41、42与第一煤层工作面51的相接处,设置分隔器,使得出气井中输出的燃气不会进入第一煤层中;同时在出气井41和42的下半部,在第二煤层和第三煤层之间,设置封隔器8,使得产生的燃气顺利输出到地面,而不会进入到第三煤层中。
[0087]优选的,所述出气井41、42为垂直井,所述出气井41、42与各煤层的气化通道71、72、73可以通过筛管10相连。
[0088]优选的,本实施例的分支井21、22、23及次分支井211、212、221、222、231、232采用玻璃筛管支护结构,所述玻璃筛管的开孔率为I %?5 %,其中开孔率优选为3 %。
[0089]下面结合附图3,说明一下本实施例中的多层煤层气化的煤层气化炉的气化过程。
[0090]本实施例所述的煤层气化炉的气化工艺如下:
[0091]步骤S30,煤层气化炉钻孔施工结束后,在分支井22的分支窗口处或分支井21与分支井22之间的注气井I相应部位,下放封隔装置8,封隔注气井I井内的介质,保证介质不进入分支井22中。
[0092]步骤S31,贯通第一煤层的气化通道71。在所述出气井41或42接近第一煤层的下端点火,贯通所述出气井41、42与气化通道71,使得出气井41、42具备输出气体的能力。
[0093]步骤S32,在分支井21的分支窗口处下放导向装置9。通过导向装置将注气装置通过注气井I下放至分支井21中。在次分支井212的分支窗口处下放封隔装置8,保证介质不会进入次分支井212中,而进入次分支井211中,同时,在次分支井211的分支窗口处下放导向装置9,通过导向装置的导向作用,将下放到分支井21中的注气装置下放至次分支井211中。在出气井41、42的第一煤层工作面51和第二煤层工作面52之间的段,下放封隔装置8。上述下放封隔装置和导向装置的过程可通过连续油管或定向钻设备实现。
[0094]步骤S33,将注气装置沿次分支井211下放至待气化煤层的工作面51的注气点2111 处。
[0095]步骤S34,调整所述注气装置的工艺参数,进行逆向引火、气化通道71的加工,及工作面51的注气点2111处的煤层气化,具体如下:
[0096]步骤S34A、依据气化区可气化煤层的厚度和储量等参数,控制注入气化剂流量、压力和氧浓度等参数;
[0097]步骤S34B、用逆向燃烧方式实现连续加工气化通道71和地下气化规模产气;
[0098]步骤S34C、随时调整注入气化剂参数,保证煤气组分和热值处于相对稳定状态;
[0099]步骤S34D、依据气化燃煤速度、煤气热值和组分及可气化煤层储量情况,确定注气点2111的煤层气化工作时间;
[0100]步骤S34E、当工作面51的注气点2111的煤层气化结束时,控制注气装置移动至工作面51的下一个注气点2112。
[0101]步骤S35,在工作面51的注气点2112处重复步骤S34,当注气点2112的煤层气化结束时,控制连续油管注气装置移至工作面51产气区的下一个注气点2113,直至移动到最后一个注气点211η,并完成第一煤层次分支井211所属气化区的气化。
[0102]步骤S36,从所述次分支井212中提出封隔装置8,次分支井211中提出注气装置及导向装置,采用连续油管或定向钻设备在次分支井211的分支窗口处下放封隔装置8,封隔介质,防止介质进入次分支井211中,同时将导向装置9下放至次分支井212中,用导向装置9将所述注气装置下放至次分支井212内。
[0103]步骤S37,将所述注气装置下放至次分支井212的注气点2121,重复步骤S24,开始第一煤层次分支井212所属气化区域的气化过程。
[0104]步骤S38,在注气点2121处重复步骤S24,当注气点2121的煤层气化结束时,控制注气装置移支至工作面52的注气点2122,直至移动到次分支井212的最后一个注气点212η并完成第一煤层次分支井212所属气化区域气化,此时,次分支井211、212所在的第一煤层的工作面51气化结束。
[0105]步骤S39,提出在分支井21与分支井22之间的封隔装置8,同时提出原来通过次分支井212及分支井21所设置的导向装置、次分支井211中的封隔装置。在分支井21的分支窗口处下放封隔装置8,同时在分支井23的分支窗口处或在分支井22与分支井23之间的注气井I的相应位置,下放封隔装置8,封隔注气井I内的介的,保介质不进入分支井21和23中,而进入分支井22中。
[0106]步骤S310,贯通第二煤层的气化通道72。在所述出气井41或42接近第二煤层的下端点火,贯通所述出气井41、42与气化通道72。
[0107]步骤S311,在分支井22的分支窗口处下放导向装置9,通过导向装置将注气装置通过注气井I下放至分支井22中。在次分支井222的分支窗口处下放封隔装置8,保证介质不会进入次分支井222中,而进入次分支井221中,同时,在次分支井221的分支窗口处下放导向装置9,通过导向装置的导向作用,将下放到分支井22中的注气装置下放至次分支井221中。提出出气井41、42的第一煤层工作面51和第二煤层工作面52之间的封隔装置8,在第一煤层工作面51与出气井的相接处下放分隔器,从而保证所产生的燃气在输出时,不会进入第一煤层,而顺利输出到地面;同时在出气井41和42的下半部,在第二煤层52和第三煤层53之间,设置封隔装置8,使得产生的燃气顺利输出到地面,而不会进入到第三煤层53中。上述下放封隔装置和导向装置的过程可通过连续油管或定向钻设备实现。
[0108]步骤S312,重复步骤S33至步骤S38,完成次分支井221、222所在的第二煤层工作面的52的气化。
[0109]步骤S313,提出在分支井22与分支井23之间的封隔装置8及设置在分支井21分支窗口处的封隔装置8,同时提出原来通过次分支井222及分支井22所设置的导向装置、次分支井221中的封隔装置。在分支井22的分支窗口处下放封隔装置8,封隔注气井I内的介的,保介质不进入分支井21和22中,而进入分支井23中。
[0110]步骤S314,贯通第三煤层的气化通道73。在所述出气井41或42接近第三煤层的下端点火,贯通所述出气井41、42与气化通道73。
[0111]步骤S315,在分支井23的分支窗口处下放导向装置9,通过导向装置将注气装置通过注气井I下放至分支井23中。在次分支井232的分支窗口处下放封隔装置8,保证介质不会进入次分支井232中,而进入次分支井231中,同时,在次分支井231的分支窗口处下放导向装置9,通过导向装置的导向作用,将下放到分支井23中的注气装置下放至次分支井231中。提出出气井41、42的第二煤层工作面52和第三煤层工作面53之间的封隔装置8,在第一煤层工作面51和第二煤层工作面52与出气井的相接处均下放分隔器,从而保证所产生的燃气在输出时,不会进入第一煤层和第二煤层,而顺利输出到地面。上述下放封隔装置和导向装置的过程可通过连续油管或定向钻设备实现。
[0112]步骤S316,重复步骤S33至步骤S38,完成次分支井231、232所在的第三煤层工作面的53的气化。
[0113]通过上述本实施例的煤层气化炉的炉型结构及其工作过程的说明,可见本实施例所述的煤层气化炉实现了对气化剂的定点、定量的注入,从而实现了气化过程可控,避免了煤层气化过程不同气化炉之间的相互干扰,产气过程稳定,气体成分可控,满足对燃气进一步深加工的需求,整个操作过程简单、方便、安全,同时建炉成本低廉,有效提高单井的气化采煤量、降低建炉钻井成本及地面建设、运营成本,同时提高了注气井的寿命周期。
[0114]图4所示为本发明第三实施例的多层煤层气化炉的炉型结构示意图。
[0115]如图4所示,本实施例的煤层气化炉也是基于两个煤层,即双煤层气化炉。在煤层气化炉的实际构建过程中,可能同时包含两个或两个以上的煤层气化炉,本实施例的炉型结构同样适用于两个以上煤层的情况。本实施例的双煤层气化炉包括:
[0116]注气井11、12,与注气井11相连的分支井21、23,与注气井12相连的分支井22、24,其中,分支井21下端再接次分支井211、212……21η,分支井23下端再接次分支井231、232……23ρ,出气井41、42……4χ,第一煤层工作面51,第一煤层的气化通道71,第二煤层工作面52,第二煤层气化通道72,所述次分支井上设置各设置若干个注气点并顺序编号,注气点的个数根据不同煤层的具体情况进行取值。还包括:封隔装置8,导向装置9及注气装置。优选的,所述注气装置为连续油管注气装置,封隔装置8为可取式桥塞。
[0117]所述注气井I为双煤层气化炉的主井,用于提供通道为分支井21、23及次分支井211,212……21η、231、232……23ρ设置注气装置、封隔装置8和导向装置9。在所述注气井I与待气化的第一煤层工作面51的相接处,设置分支井21 ;在分支井21的下端,在第一煤层工作面51的水平方向上,设置次分支井211、212……21η,在注气井I与待气化的第二煤层工作面52的相接处,设置分支井23 ;在分支井23的下端,在第二煤层工作面52的水平方向上,设置次分支井231、232……23ρ。本实施例中在每个工作面上设置的次分支井相互平行,并呈现羽状,在实际的煤层气化炉的构建过程中,可以根据需要将次分支井设置为树状或鱼骨状等。每个次分支井通过气化通道与所述出气井相连。本实
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