本发明涉及地下煤炭气化及煤层气开采技术领域，具体涉及一种垂直井贯通装置。
背景技术：
煤炭地下气化是将地下的煤炭进行原位化学开采，将固态煤层中的有用组分转化为混合气体排至地表；煤层气地下开采是将埋藏于地下的煤层气、瓦斯等可燃气体抽排到地面。我们仅从无井式的角度上来考虑二者的产品均为来自地下深处的气体，从目前国内乃至全球技术角度上来说，上述气体从地下至地表的排采均是通过地质钻孔来实现的，而且几乎所用的地质钻孔均为垂直孔，业内也称之为垂直井，仅有少数不计成本的会利用水平孔。为满足出气量要求，一般情况下上述垂直井数量均数以十计，而为了达到更好的出气效果，常规上要求至少要将两口临近的垂直井底部进行贯通，贯通距离通常为10-50m不等。
专利申请号为CN201410252762.0的中国发明专利申请，公开了一种地下气化竖井间火力贯通方法、贯通装置，主要贯通步骤为：将气化剂注入管由第一竖直井朝向第二竖直井推进，以引导煤层燃烧朝向第二竖直井前进，直至第一竖直井与第二竖直井贯通。专利申请号为CN201510035352.5 的中国发明专利申请，公开了一种地下煤层贯通方法，该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。上述两个专利申请均涉及地下煤层贯通，但前者需要已将煤层点燃，进行火力贯通；后者需要已经形成地下燃空区且需配合定向水平井，二者均要达到地下即将开始或者已经进行生产状态，无法实现未达到点火要求状态下垂直井间的简易贯通。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种能够实现未达到点火要求状态下垂直井间简易贯通的垂直井贯通装置。
为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种垂直井贯通装置，包括：
安装在第一垂直井井筒井口处和第二垂直井井筒井口处的密闭装置和压力表；
安装在第二垂直井井筒井口处的温度表；
地下水仓，其用于蓄水；
高压锅炉，其与所述第一垂直井井筒上的密闭装置相连通，用于向该第一垂直井井筒内注入蒸汽；
高压水泵，其分别与所述地下水仓和所述高压锅炉相连，用于向该高压锅炉送水。
作为优选，所述地下水仓距离所述第一垂直井井筒10-20m。
作为优选，所述地下水仓的蓄水量为20-30m3。
作为优选，所述地下水仓内部采取防渗漏措置，上面加有盖子。
作为优选，所述的垂直井贯通装置，还包括：
抽风机，其设置在所述第二垂直井井筒上的密闭装置，用于抽出该第二垂直井井筒内空气。
作为优选，所述的垂直井贯通装置，还包括：
地面水池，其与所述第二垂直井井筒上的密闭装置相连通，该地面水池内装有用于冷却蒸汽的水。
作为优选，所述地面水池距离所述第二垂直井井筒5-10m，该地面水池的底部高出该第二垂直井井筒井口1-2m。
作为优选，所述地面水池的蓄水量为3-5m3。
作为优选，所述地面水池由钢板焊接而成，上部敞口，底部设有支架。
作为优选，所述高压锅炉与所述第一垂直井井筒上的密闭装置之间、所述高压水泵与所述地下水仓和所述高压锅炉之间、以及所述地面水池与所述第二垂直井井筒上的密闭装置之间均通过耐压耐温管路连接。
作为优选，所述耐压耐温管路能够承受的最高压力为8Mpa、最高温度700℃。
作为优选，所述密闭装置为封井器。
由于采用热处理的方式将煤从100℃升到500℃，其渗透性会增加约 1000倍，也就是说，升温后增大了煤的渗透性，使其在高温作用下产生很多微小的裂隙。本发明所提供的垂直井贯通方法及贯通装置于是采用热处理的方式对煤层进行压裂贯通，该压裂过程建立在至少有两个需要贯通的垂直井基础之上，利用高压锅炉将液态水转化为高温高压蒸汽，以密闭可控的状态下通入垂直井底部煤层内部，利用高温高压蒸汽对垂直井底部进行压裂，合理利用煤在高温作用下产生裂隙的原理，可对地下两井间煤层进行原位长距离压裂贯通。本发明所提供的垂直贯通装置，结构简单，易于操作，压裂过程易于实现，无需额外施工井底工程，包括且不限于定向钻、火力等，仅利用高温高压蒸汽可实现不同距离的快速压裂贯通，可大大节约建炉成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的垂直井贯通装置的结构示意图。
附图标记说明：
1、第一垂直井井筒；2、密闭装置；3、压力表；4、高压锅炉；5、高压水泵；6、地下水仓；7、温度表；8、抽风机；9、地面水池；10、第二垂直井井筒；11、煤层；12、裂隙。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细介绍。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。
由于采用热处理的方式将煤从100℃升到500℃，其渗透性会增加约 1000倍，也就是说，升温后增大了煤的渗透性，使其在高温作用下产生很多微小的裂隙。所以本实施例中的垂直井贯通方法及贯通装置采用热处理的方式对煤层进行压裂贯通，利用高温高压蒸汽对垂直井底部进行压裂，该压裂过程建立在至少有两个需要贯通的垂直井基础上，其中，一部分垂直井作为高温高压蒸汽进入的孔洞，一部分垂直井作为蒸汽流出的孔洞，便可实现垂直井间的通道贯通。如图1所示，第一垂直井井筒1便是高温高压蒸汽进入的孔洞，其可以是一个或多个；第二垂直井井筒10便是蒸汽流出的孔洞，其同样可以是一个或多个。只要高温高压蒸汽能从第一垂直井井筒1进入，能从第二垂直井井筒10中流出，那么无论第一垂直井井筒 1和第二垂直井井筒10数量是多少，它们之间的煤层都能合理利用煤在高温作用下产生裂隙的原理，将多井间的煤层进行原位长距离压裂贯通。第一垂直井井筒1和第二垂直井井筒10满足高温气体排采要求，即单套管井壁采用耐高温水泥固井或双套管井壁常规固井。
如图1所示，一种垂直井贯通装置，包括密闭装置2、压力表3、高压锅炉4、高压水泵5、地下水仓6、温度表7、抽风机8和地面水池9。
第一垂直井井筒1井口处安装有密闭装置2和压力表3，第二垂直井井筒10井口处安装有密闭装置2、压力表3和温度表7。在本实施例中，密闭装置2为封井器，除此之外，也可选用密闭性较好的阀门。第一垂直井井筒1井口处的密闭装置2采取全密闭，第二垂直井井筒10井口处的密闭装置2采取半密闭。
地下水仓6用于蓄水，高压水泵5分别与地下水仓6和高压锅炉4相连，用于向该高压锅炉4送水，以便高压锅炉4制备蒸汽。高压锅炉4与第一垂直井井筒1上的密闭装置2相连通，用于向该第一垂直井井筒1内注入蒸汽。附注：根据中华人民共和国《特种设备安全监察条例》，2.5MPa 以下的锅炉称为低压锅炉，6.0MPa以上的称为高压锅炉，压力介于两者之间的称为中压锅炉。此外，还有超高压锅炉、亚临界锅炉和超临界锅炉。
地下水仓6应在距离该第一垂直井井筒10-20m的地方开挖，内部采取防渗漏措置，上面加有盖子(并作好密封措置)防止水被蒸发掉，该地下水仓6的蓄水量为20-30m3。
为了引导从第一垂直井井筒1送入的高温高压蒸汽沿煤层快速地流向第二垂直井井筒10，以提升贯通效率，于是，优选地，在第二垂直井井筒 10上的密闭装置2上加装抽风机8，用于抽出该第二垂直井井筒10内空气，形成负压，从而使得蒸汽快速流向第二垂直井井筒10。
而为了将从第二垂直井井筒10流出的蒸汽迅速冷却，避免带来安全隐患，进一步改进地，在第二垂直井井筒10附近加盖地面水池9，地面水池 9与第二垂直井井筒10上的密闭装置2相连通，该地面水池9内装有用于冷却蒸汽的水。如此，从第二垂直井井筒10流出的蒸汽被送入到地面水池 9中加以冷却。
地面水池9在距离该第二垂直井井筒5-10m处搭建，由钢板焊接而成，上部敞口，底部设有支架。该地面水池9的底部高出该第二垂直井井筒井口1-2m，蓄水量为3-5m3。
由于垂直井贯通过程始终处于高温高压状态，所以，优选地，高压锅炉4与第一垂直井井筒1上的密闭装置2之间、高压水泵5与地下水仓6 和高压锅炉4之间、以及地面水池9与第二垂直井井筒10上的密闭装置2 之间均通过耐压耐温管路连接。优选地，耐压耐温管路能够承受的最高压力为8Mpa、最高温度700℃。
上述垂直贯通装置，结构简单，易于操作，压裂过程易于实现，无需额外施工井底工程(包括且不限于定向钻、火力等)，仅利用高温高压蒸汽可实现不同距离的快速压裂贯通，可大大节约建炉成本。
垂直井贯通方法，其具体步骤如下：
按照阶段升温、升压的方式由第一垂直井井筒1通入蒸汽(高压锅炉 4所产)至煤层11，以3小时为一周期，在一个周期的3个小时内将蒸汽温度和压力从100-150℃、0.50-1Mpa起逐渐升高，直至升到温度500-600℃、压力6-7Mpa。在这个周期内，维持进气量1000-1500Nm3/h，使煤层逐渐产生裂隙12。同时，在这个周期开始，由第一垂直井井筒1通入蒸汽的同时，抽风机8开始工作，对第二垂直井井筒10进行抽风作业。
当第二垂直井井筒10井口处的压力表3显示大于0.50Mpa，温度表7 显示大于50℃，地面水池9见有水蒸气排出时，关闭抽风机8，停止抽风作业，且维持从第一垂直井井筒1通入蒸汽的进气状态。压力0.50Mpa、温度50℃，这个压力和温度设定值可根据煤矿的具体情况加以调整。
当第二垂直井井筒10井口处的压力表3显示大于1Mpa，温度表7显示大于200℃，持续3小时以上并逐渐增大后趋于压力2-3Mpa、温度 300-400℃或压力和温度更高，则通道已贯通。
如果经过一个周期(3小时)通入高温高压蒸汽，第二垂直井井筒10 井口处的压力表3显示小于1Mpa，温度表7显示小于200℃，或者第二垂直井井筒10井口处的压力表3显示大于1Mpa，温度表7显示大于200℃，但是并未持续3小时以上，也没有逐渐增大至压力2-3Mpa、温度300-400℃或压力和温度更高，则说明通道贯通效果不理想，则需要再重复一个周期 (3小时)，在一个周期内将蒸汽温度和压力从100-150℃、0.50-1Mpa，逐渐升到温度500-600℃、压力6-7Mpa，并维持进气量1000-1500Nm3/h。如果通道贯通效果还是不理想，则继续重复一个周期，依次类推，直至通道达到理想的贯通状态。
上述垂直井贯通方法和贯通装置，采用热处理的方式对煤层进行压裂贯通，该压裂过程建立在至少有两个需要贯通的垂直井基础之上，利用高压锅炉将液态水转化为高温高压蒸汽，以密闭可控的状态下通入垂直井底部煤层内部，与之对应的垂直井井口设有抽风机使其形成负压状态，至少两井配合完成底部贯通。利用高温高压蒸汽对垂直井底部进行压裂，合理利用煤在高温作用下产生裂隙的原理，可对地下两井间煤层进行原位长距离压裂贯通。采用热处理的方式对煤层进行压裂贯通，贯通速度可达 1.5-2m/d，10-20m短距离压裂直接成本仅约4-5万元，贯通距离最长可达 50m。
以上只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本实用新型权利要求保护范围的限制。