專利名稱：無井式地下氣化工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤炭地下氣化領(lǐng)域，特別涉及無井式地下氣化工藝。
背景技術(shù)：
煤炭地下氣化的工藝過程，是借助于從地面向煤層打鉆孔，和在鉆孔間沿煤層開 拓氣化通道而形成的。根據(jù)準(zhǔn)備煤層的方式不同，地下氣化分為無井式、有井式、綜 合式三種。其中有井式地下氣化，需要人工開拓氣化通道，建爐周期長，避免不了地 下勞動。而無井式地下氣化工藝消除了地下作業(yè)，對環(huán)境無公害，施工周期短。無井 式地下氣化的貫通方法主要有空氣火力滲透法、電力貫通法、定向鉆進(jìn)法、水力壓裂 法等。本工藝采用定向鉆進(jìn)和火力貫通相結(jié)合的方式開拓氣化通道，具有適應(yīng)性廣， 靈活性好等特點(diǎn)，能進(jìn)行推廣。
為了能夠?qū)Ω鞣N不同賦存條件的煤層氣化過程實(shí)現(xiàn)有效控制，必須針對不同的煤 層賦存條件，采用不同氣化爐結(jié)構(gòu)。幾十年來，發(fā)展了多種爐型，從進(jìn)、排氣點(diǎn)和氣
化通道相對位置來分可把它們分為幾種基本爐型，即一線爐、v形爐、盲孔爐、u形
爐等，在這幾種基本爐型的基礎(chǔ)上，后來又發(fā)明了幾種爐型，如后退式供風(fēng)(CRIP) 氣化爐、多孔氣化爐、具有可控轉(zhuǎn)換供風(fēng)點(diǎn)的氣化爐和長壁爐等。
國外無井式地下氣化工藝主要研究方向是受控注入點(diǎn)后退氣化工藝(C R I P)。 這種新工藝把定向鉆進(jìn)和反向燃燒結(jié)合在一起，鉆孔打完后在鉆孔內(nèi)下套管；開始?xì)?化時，用移動點(diǎn)火器在靠近產(chǎn)氣孔的第一個注入點(diǎn)燒掉一段套管，并點(diǎn)燃煤體，燃燒 空穴不斷擴(kuò)展， 一直燒到煤層頂板，待頂板開始塌落時，注入點(diǎn)后退相當(dāng)于一個空穴 寬度的距離，再用點(diǎn)火器燒掉一段套管，形成新的燃燒帶，如此逐段向垂直注入孔推 進(jìn)。點(diǎn)火器用引火氣體硅烷點(diǎn)燃丙烷噴嘴，在地面拖曳移動。該工藝需要地面的機(jī)械 裝置，在煤層埋深很大的情況下，很難保證點(diǎn)火器的順利拖動，不能保證點(diǎn)火的可靠 性。
為了研發(fā)更可靠的地下氣化工藝，特發(fā)明了新的工藝，本發(fā)明為無井式地下氣化 工藝，主要解決爐區(qū)布置和擴(kuò)展方式。該工藝包括"L"型氣化爐的構(gòu)建和后續(xù)的生 產(chǎn)兩個過程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，主要解決爐區(qū)布置和擴(kuò)展方式等問題，包括無 井式地下氣化爐的布置，設(shè)計(jì)，施工問題；氣化爐的擴(kuò)展等。通過先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用， 可縮短施工周期，提高氣化的穩(wěn)定性和可靠性。
本工藝主要包括"L"型氣化爐的構(gòu)建和氣化生產(chǎn)兩個階段，其主要特征在于氣 化爐由定向鉆形成"一"線爐，然后火力擴(kuò)大定向鉆形成出氣列，火力貫通形成"一" 線爐即氣化列共同組成，氣化爐形成后，氣化的主要方法和氣化爐的擴(kuò)大生產(chǎn)。
所述的定向鉆形成"一"線爐，首先布置間距為10 60米不同距離的若干直鉆 孔，編號為l、 2、 3、 4、 5、 6號孔，地勢低的6號孔為排水孔，1、 5號孔為主進(jìn)、 出氣孔，定向鉆位置在煤層底板上0.5米 2.0米，用定向鉆將1、 2、 3、 4、 5、 6 貫通，形成氣化通道。
所述的火力貫通形成"一"線爐，預(yù)先打若干垂直鉆孔，距離為10 30米，在 其中一個鉆孔點(diǎn)火，與其相鄰的鉆孔鼓入高壓空氣，壓力為2.0MPa 4.0MPa，高壓 空氣通過煤層的裂隙進(jìn)入點(diǎn)火鉆孔，逐步將火區(qū)引到鼓風(fēng)鉆孔，形成氣化通道。
本工藝的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的
定向鉆形成"一"線爐，首先布置間距為10 60米不同距離的若干直鉆孔，編 號為1、 2、 3、 4、 5、 6號孔，地勢低的6號孔為排水孔，1、 5號孔為主進(jìn)、出氣孔， 用定向鉆將l、 2、 3、 4、 5、 6貫通，形成氣化通道。
定向鉆形成"一"線爐后，測量5號孔水位，若有積水不能點(diǎn)火，通過6號孔進(jìn) 行排水，然后在5號孔進(jìn)行點(diǎn)火，通常采用投入熾熱的焦炭點(diǎn)火。
點(diǎn)火成功后，向5號孔通入大量的空氣，空氣流量800 1500Nm7h，擴(kuò)展孔底的 火源。
由于定向鉆不能打大直徑的孔，故需要將打好的鉆孔進(jìn)行火力擴(kuò)大，為氣化準(zhǔn)備 條件。通過4號孔進(jìn)氣，5號孔出氣，反向燃燒的方式，將鉆孔通過火力方法進(jìn)行擴(kuò) 大，當(dāng)火焰到達(dá)4號井時，采用3號井進(jìn)氣，將通過火力擴(kuò)孔至3號孔底；按照此種 方法，將1 5號孔的定向鉆進(jìn)行火力擴(kuò)大。
在1 5號孔進(jìn)行火力擴(kuò)孔的過程中，在7號孔通入高壓空氣，進(jìn)行高壓空氣火 力貫通，壓力為2.0MPa 4.0MPa，優(yōu)選釆用壓力3. 0MPa。 5 7號之間形成氣化通道 后，在8號孔通入高壓空氣，進(jìn)行7 8號孔之間的氣化通道的貫通，按照火力貫通 的方法將5 9號孔進(jìn)行貫通，形成一個氣化通道。
從9號孔進(jìn)行鼓風(fēng)，7、 8號孔和1 5線性爐的各鉆孔作為出氣孔，6號孔作為 排水孔，排除氣化爐中的多余水分。
在進(jìn)行生產(chǎn)的過程中，本發(fā)明還可以進(jìn)行氣化爐的擴(kuò)展。具體方式有兩種， 一種 是采用反向氣化方式，沿7 9相同的方向打第一排鉆孔，每排鉆孔間距為10 30米， 并在生產(chǎn)的過程中，將第1排鉆孔與7 9號孔進(jìn)行貫通，當(dāng)生產(chǎn)的煤氣質(zhì)量不能滿 足甲醇生產(chǎn)要求時，從第1排鉆孔進(jìn)氣，7、 8、 9號及1 5號各鉆孔進(jìn)行排氣，在 第l排鉆孔投入使用后，打第2排鉆孔，并進(jìn)行貫通，按照此種方法依次進(jìn)行氣化， 逐步把整個氣化盤區(qū)的煤進(jìn)行氣化。
另一種為正向氣化，選擇從7、 8、 9號鉆孔進(jìn)行鼓風(fēng)，從第1排鉆孔出氣，實(shí) 現(xiàn)正向氣化，在氣化過程中，打第2排鉆孔，并實(shí)現(xiàn)與第l排鉆孔的貫通，當(dāng)生產(chǎn)煤 氣不能滿足標(biāo)準(zhǔn)時，從第l排鉆孔進(jìn)氣，第2排鉆孔出氣，根據(jù)生產(chǎn)甲醇和產(chǎn)量的需 要依次打第3排、4排鉆孔，直至將整個氣化盤區(qū)的煤進(jìn)行氣化。
進(jìn)行氣化爐的擴(kuò)展，反向氣化有利于氣化通道的形成，保護(hù)出氣列。正向氣化， 可以對煤層進(jìn)行預(yù)熱，提高煤氣的質(zhì)量，氣化時，采用正向氣化或反向氣化中的任意 一種或兩種方法交換使用均可。但由于一種方法通常滿足不了用氣要求，因此，優(yōu)選 兩種方法交換使用。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比達(dá)到的有益效果是，采用定向鉆進(jìn)的方式連通鉆孔，并用 火力貫通的方法將鉆孔擴(kuò)大，作為出氣列，縮短了施工期，保護(hù)鉆孔的穩(wěn)定性，采用 火力貫通的方式形成氣化列，能形成穩(wěn)定的火區(qū)，保證氣化的穩(wěn)定，能提高氣化爐的 產(chǎn)量，減少頂板塌落的影響。所采用的氣化爐布置、結(jié)構(gòu)和擴(kuò)展有利于氣化的穩(wěn)定和 長期進(jìn)行，有利于無井式氣化的工業(yè)性生產(chǎn)。


圖1為L型氣化爐平面布置圖。 圖2為定向鉆進(jìn)剖面圖。 圖3為氣化爐的擴(kuò)展圖。
圖中，1、 5、 9-主進(jìn)、出氣孔；2、 3、 4-輔助進(jìn)、出氣孔；6-排水孔；7、 8-輔助 進(jìn)出、氣孔；10、 11、 12-水文監(jiān)測孔；13、 14號孔先為測溫孔，后可作為輔助進(jìn)、 出氣孔；15-煤層;16-煤層底板。
其中，圖1為摘要附圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作一詳細(xì)描述。
圖l說明了 "L"型氣化的平面布置圖，其中，1、 2、 3、 4、 5、 6號鉆孔由定向 鉆進(jìn)行貫通，6號孔為排水孔；5、 7、 8、 9號鉆孔由火力貫通。l號孔與貫通口距離 l卯米，l號、2號距離55米，2號、3號距離45米，3號、4號距離25米，4號、5 號距離22米，5號、6號距離15米，5號、7號距離24.5米，7號、8號距離24.8 米，8#、 9tt距離12米。其中主進(jìn)出氣孔l、 5、 9號孔直徑325mm， 2、 3、 4、 6、 7、 8、 10、 11、 12、 13、 14孔徑219mm。其中13、 14為測溫孔，6#為排水孔，10、 11、 12孔為水文觀測孔，監(jiān)測氣化前、中、后對地下水的影響。通過火力貫通的方式將 定向鉆形成的通道1 5號進(jìn)行擴(kuò)大，作為出氣列。5號孔點(diǎn)火成功后，向7號孔通 入高壓空氣，壓力3.0MPa?？諝馔ㄟ^煤層裂隙進(jìn)入5號孔，火源將向著氧氣濃度高 的方向移動，并觀測過程中壓力和組分的變化，當(dāng)7號孔壓力迅速降低，與5號孔相 差不大時，標(biāo)志貫通成功。按照此方法貫通8號、9號鉆孔。1 6氣化通道和5 9 氣化通道共同組成"L"型氣化爐。
圖2說明了定向鉆與各鉆孔的剖面圖，在打定向鉆時，位置位于煤層底板以上 0. 5米，以達(dá)到煤層的最大利用率。6號排水井要打入煤層底板下10米，并做人工底， 用水泥將鉆孔底部封住，防止下面泥沙向上涌出。
圖3說明了氣化爐的擴(kuò)展，"L"型氣化爐結(jié)構(gòu)形成后，從9#進(jìn)氣，1 5號作為 出氣列，進(jìn)行氣化，當(dāng)出氣質(zhì)量和產(chǎn)量達(dá)不到要求時，沿7 9相同的方向打一排鉆 孔，鉆孔間距10 30米，先采用反向氣化方式，將第l排鉆孔與7 9通道貫通，貫 通后從第一排鉆孔進(jìn)氣，7 9， 1 5通道出氣，按照此種方法，進(jìn)行布孔，直到將 氣化盤區(qū)煤炭氣化完畢。
當(dāng)?shù)谝慌陪@孔與7 9通道貫通后，可以從7 9鼓入氣化劑，從第一排鉆孔出氣， 進(jìn)行正向氣化，在氣化過程中，打第2排鉆孔，并實(shí)現(xiàn)與第l排鉆孔的貫通，當(dāng)生產(chǎn) 煤氣不能滿足標(biāo)準(zhǔn)時，從第l排鉆孔進(jìn)氣，第2排鉆孔出氣，根據(jù)生產(chǎn)甲醇和產(chǎn)量的 需要依次打第3排、4排鉆孔，直至將整個氣化盤區(qū)的煤進(jìn)行氣化。
權(quán)利要求
1. 一種無井式地下氣化工藝，其特征在于，定向鉆貫通1～6號鉆孔，形成“一”線爐，火力貫通5～9號鉆孔形成“一”線爐，二者共同組成“L”型爐。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無井式地下氣化工藝，其特征在于，1 6號鉆孔距離為10 60米，5 9號鉆孔距離10 30米。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無井式地下氣化工藝，其特征在于，定向鉆貫通1 6號鉆 孔，定向鉆位置在煤層底板上0.5米 2.0米。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的無井式地下氣化工藝，其特征在于，1、 5、 9號鉆孔為主進(jìn) 出氣孔，6號孔為排水孔，13、 14號孔為測溫孔，10、 11、 12號孔為水文觀測孔。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無井式地下氣化工藝，其特征在于，進(jìn)行火力貫通時，所用 壓力為2. 0 4. OMPa。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無井式地下氣化工藝，其特征在于，定向鉆形成"一"線爐 后，測量5號孔水位，若有積水不能點(diǎn)火，通過6號孔進(jìn)行排水。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無井式地下氣化工藝，其特征在于，通過反向燃燒的方式， 對定向鉆進(jìn)行火力擴(kuò)大。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的無井式地下氣化工藝，其特征在于，從9號孔進(jìn)行鼓風(fēng)，7、 8號孔和1 5線性爐的各鉆孔作為出氣孔，6號孔作為排水孔，排除氣化爐中的多余 水分。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1 8所述的任意一種無井式地下氣化工藝，其特征在于，氣化爐的 擴(kuò)展采用正向氣化或反向氣化中的一種或兩種。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的無井式地下氣化工藝，其特征在于，氣化爐的擴(kuò)展采用正 向氣化和反向氣化兩種方法交換使用。
全文摘要
本發(fā)明提供一種無井式地下氣化工藝。本工藝主要包括“L”型氣化爐的構(gòu)建和氣化生產(chǎn)兩個階段，定向鉆貫通1～6號鉆孔，形成“一”線爐，火力貫通5～9號鉆孔形成“一”線爐，二者共同組成“L”型爐。貫通后，在5號孔點(diǎn)火，利用火力擴(kuò)孔的方式形成1～5氣化通道，作為出氣列。利用火力貫通方式形成5～9氣化通道作為氣化列。并在氣化不能達(dá)到要求時，補(bǔ)加鉆孔進(jìn)行擴(kuò)展。此種工藝可以縮短施工周期，保護(hù)鉆孔，有利于地下氣化的穩(wěn)定。
文檔編號E21B43/295GK101382065SQ20081011935
公開日2009年3月11日 申請日期2008年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月4日
發(fā)明者劉麗梅, 劉志昂, 孫加亮, 席建奮, 李延生, 杰 梁, 鞠喜林 申請人:烏蘭察布新奧氣化采煤技術(shù)有限公司