專利名稱：煤炭開采地下垂直氣化爐建爐運行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于采用石油鉆井完井技術(shù)建立煤炭開采用地下氣化爐的方法。
背景技術(shù)：
煤炭開采過程中通常需要建立煤炭地下氣化爐，使煤炭燃燒氣化以利于開采?，F(xiàn)場采用的煤炭地下氣化爐有巷道式和鉆井式兩大類，前者適合于可人工開采的煤層，后者則用于無法使用人工開采的深層煤炭。目前，煤炭生產(chǎn)中采用的鉆井式煤炭地下氣化爐爐型雖然多種多樣，但都采用水平氣化燃燒方式，其缺點是爐腔易坍塌，易堵塞氣流通道，燃燒不連續(xù)，且當煤層中存在小斷層時會導致氣化失敗，影響煤炭開采的正常進行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種采用石油鉆井完井技術(shù)建立煤炭地下氣化爐解決人工無法建爐的煤炭地下氣化難題并能克服煤炭氣化水平燃燒過程中爐腔易塌、燃燒不連續(xù)、受小斷層影響而導致氣化失敗等缺陷的煤炭開采地下垂直氣化爐建爐運行方法。
本發(fā)明提供的煤炭地下氣化爐建爐運行方法是這樣實現(xiàn)的。此種方法乃是利用石油鉆井完井技術(shù)在煤層垂直剖面上平行相向鉆兩口及兩口以上定向大斜度井或水平井，上部井作為產(chǎn)氣井，下部井作為注入井，井內(nèi)分別下入一定長度的石油專用套管或有孔(割縫)篩管，在下部井眼中還下入一定長度的同心管組合。煤層地下垂直氣化爐建成后，將下入注入井的同心管下端探過最后一個阻燃短節(jié)5m，以防止燃斷和煤渣堵塞。待第一個燃燒段初步完成后，將注入同心管收縮到倒數(shù)第二個阻燃短節(jié)前5m，進行第二個燃燒段的煤炭氣化。以此類推，對煤層垂直剖面上各個燃燒段的煤炭逐段氣化，直至達到開采方案設(shè)計的要求。本發(fā)明的實施步驟及技術(shù)要點如下1、鉆下部井(即注入井)。選用30D或3200鉆機，先鉆直井部分；至煤層頂部蓋層或以上部位開始定向鉆進，鉆遇目的層后進入水平段或大位移井段鉆進；下入石油專用套管或有孔(割縫)篩管不固井完井。其中，下部井煤層中井眼尺寸為215～311mm，下入177.8～244.0mm石油專用套管或有孔(割縫)篩管，不用水泥固井，且每間隔20～30m加裝一阻燃短節(jié)，井眼下端部5～15m為裸眼，視煤層物性可擴孔到700mm。
2、鉆上部井(產(chǎn)氣井)。利用30D或3200鉆機先鉆直井部分；至煤層頂部蓋層或以上部位開始定向鉆進，至與下部井垂直距離10～60m后進入水平段或大位移井段相向鉆進；下入石油套管或有孔(割縫)篩管不固井完井；鉆到一定距離后開始降斜，與下部井相交或連通，下端部20～80m裸眼完井。至此，煤層地下氣化爐建成。
3、運行參數(shù)計算。建爐燃燒到一定時間后，形成的煤層氣化爐斷面積(S，m2)為S＝W×H式中，W-煤層橫向燃燒控制寬度，m；
H-底部井眼到頂部井眼垂直距離，m。
煤炭氣化量(Q，104Nm3)為Q＝L×S式中，L-煤層中井眼水平位移長度，m；S-煤層氣化爐斷面積，m2。
本發(fā)明提供的煤炭開采地下垂直氣化爐建爐運行方法主要優(yōu)點是可保證煤層實現(xiàn)垂直氣化，此種氣化方式符合燃燒規(guī)律，容易形成大斷面，長通道，氣化爐系統(tǒng)效率高；可有效防止煤層燃燒后坍塌和注入井、產(chǎn)氣井堵塞；不受煤層中小斷層影響，燃燒連續(xù)；便于布新井和新建地下氣化爐，剩余煤炭較少，資源效率高。該方法可以有效解決深層煤炭開采難題，宜于推廣應(yīng)用。


附圖為本發(fā)明提供的煤炭開采地下垂直氣化爐結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明的實施予以進一步說明。
實施例如圖所示，選用3200鉆機先后鉆下部井1號井和上部井2號井。鉆下部井時，按前述程序先鉆直井部分，在煤層頂部蓋層部位開始定向鉆進，鉆遇目的層后進入大斜度段鉆進，下入石油專用套管不固井完井，三階段井身結(jié)構(gòu)如下171/2″(444.5mm)鉆頭×133/8″(340mm)套管×200m；121/2″(311mm)鉆頭×95/8″(244.5mm)套管×1490m；81/2″(215.9mm)鉆頭×7″(178mm)篩管×(1440-1740)m。
鉆上部井時，鉆至與下部井垂直距離10～60m進入水平段或大位移井段相向鉆進，下入石油專用套管或篩管不固井完井，鉆到一定距離后開始降斜(下傾角10～15°)，與下部井相交連通，下端部以裸眼完井。
權(quán)利要求
1.一種煤炭開采地下垂直氣化爐建爐運行方法，其特征在于該方法乃是利用石油鉆井完井技術(shù)在煤層垂直剖面上平行相向鉆兩口及兩口以上定向大斜度井或水平井，上部井作為產(chǎn)氣井，下部井作為注入井，井內(nèi)分別下入一定長度的石油專用套管或有孔篩管，在下部井眼中還下入一定長度的同心管組合；其實施步驟及技術(shù)要點如下(1)、鉆下部井 選用30D或3200鉆機，先鉆直井部分，至煤層頂部蓋層或以上部位開始定向鉆進，鉆遇目的層后進入水平段或大位移井段鉆進，下入石油專用套管或有孔篩管，不固井完井；其中，下部井煤層中井眼尺寸為215～311mm，下入177.8～244.0mm石油專用套管或有孔篩管，不用水泥固井，且每間隔20～30m加裝一阻燃短節(jié)，井眼下端部5～15m為裸眼，視煤層物性可擴孔到700mm；(2)、鉆上部井 利用30D或3200鉆機先鉆直井部分，至煤層頂部蓋層或以上部位開始定向鉆進，至與下部井垂直距離10～60m后進入水平段或大位移井段相向鉆進，下入石油套管或有孔(割縫)篩管不固井完井，鉆到一定距離后開始降斜，與下部井相交或連通，下端部20～80m裸眼完井，至此，煤層地下氣化爐建成；(3)、運行參數(shù)計算 建爐燃燒到一定時間后，形成的煤層地下垂直氣化爐斷面積(S，m2)為S＝W×H式中，W-煤層橫向燃燒控制寬度，m；H-底部井眼到頂部井眼垂直距離，m；煤炭氣化量(Q，104Nm3)為Q＝L×S式中，L-煤層中井眼水平位移長度，m；S-煤層氣化爐斷面積，m2。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種煤炭開采地下垂直氣化爐建爐運行方法。該方法乃是利用石油鉆井完井技術(shù)在煤層垂直剖面上平行相向鉆兩口及兩口以上定向大斜度井或水平井，上部井作為產(chǎn)氣井，下部井作為注入井，井內(nèi)分別下入一定長度的石油專用套管或有孔(割縫)篩管，在下部井眼中還下入一定長度的同心管組合。其主要優(yōu)點是可保證煤層實現(xiàn)垂直氣化，燃燒容易形成大斷面，長通道，系統(tǒng)效率高；可有效防止煤層燃燒后坍塌和注入井、產(chǎn)氣井堵塞，不受煤層中小斷層影響，燃燒連續(xù)；便于布新井和新建地下氣化爐，剩余煤炭較少，資源效率高。該方法可以有效解決深層煤炭開采難題，宜于推廣應(yīng)用。
文檔編號E21B43/16GK1651714SQ200510045870
公開日2005年8月10日 申請日期2005年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月5日
發(fā)明者李永和, 梁振民 申請人:遼河石油勘探局