本發(fā)明涉及一種余熱回收系統(tǒng)及操作方法，具體的說(shuō)涉及一種用于煤炭地下氣化工藝的余熱回收產(chǎn)品井系統(tǒng)及操作方法。

背景技術(shù)：

煤炭地下氣化（ISC）是一種通過(guò)對(duì)地下煤層的可控燃燒（不完全燃燒）和氣化反應(yīng)，把煤直接轉(zhuǎn)化為氣體產(chǎn)品的工藝過(guò)程。產(chǎn)品氣通常被稱為合成氣，可以作為燃料生產(chǎn)、化工生產(chǎn)、發(fā)電等下游工藝的原料。該工藝過(guò)程集合了建井完井、地下采煤和煤氣化工藝技術(shù)，具有安全性好、投資小、效益高、污染少等優(yōu)點(diǎn)。

通過(guò)地面鉆井直通煤層，給氧化劑注入和產(chǎn)品氣輸出提供了有效通道。一個(gè)用于氧化劑注入的鉆井稱為“注入井”，另外一個(gè)用于生產(chǎn)產(chǎn)品氣的鉆井稱為“產(chǎn)品井”。定向鉆井和垂直鉆井都可作為注入井或產(chǎn)品井。

當(dāng)煤層中有注入井、產(chǎn)品井和水平通道將二者連接起來(lái)時(shí)，此構(gòu)造被稱為一個(gè)煤炭地下氣化（ISC）單元或井對(duì)。ISC單元包括燃燒區(qū)，氣化區(qū)和熱解區(qū)。通過(guò)煤炭地下氣化生成的產(chǎn)品氣（粗合成氣）通常含有合成氣（CO、CO₂、 H₂、 CH₄等）以及其他雜質(zhì)成分（固體顆粒、水、煤焦油、H₂S、NH₄、 COS等）。其成分復(fù)雜程度取決于多個(gè)方面，其中包括：煤炭地下氣化所使用的氧化劑（空氣或其他氧化劑如氧氣、富氧空氣或蒸汽混合物）、煤炭地下氣化工藝的操作參數(shù)（如溫度，壓力，流量等）、煤層中的內(nèi)在水或周邊地層滲入煤層中的水、煤質(zhì)等。

煤炭地下氣化技術(shù)的主要瓶頸之一是運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)品井的有效流量限制以及產(chǎn)品井的損壞。這些問(wèn)題的主要原因包括產(chǎn)品井的錯(cuò)誤選型，突發(fā)高溫情況，散熱設(shè)計(jì)考慮不足，防腐設(shè)計(jì)考慮不足以及出現(xiàn)堵塞情況等。根據(jù)已有專利文獻(xiàn)，目前面臨的具體技術(shù)問(wèn)題包括：

（1）由于高熱負(fù)荷直接作用在產(chǎn)品井上造成的其絕對(duì)高溫（可高達(dá)700^oC）。當(dāng)該溫度超過(guò)產(chǎn)品井套管材料的屈服應(yīng)力失效溫度，最終造成產(chǎn)品井的損壞。

（2）由于水泥固井套管受限熱膨脹（熱伸長(zhǎng)）造成的套管和/或水泥膠結(jié)位置的損壞。

（3）由于未考慮垂直或定向產(chǎn)品井內(nèi)產(chǎn)品管的自由懸掛（自重）熱伸長(zhǎng)而造成的產(chǎn)品管彎曲變形。

（4）由于濕腐蝕性合成氣造成產(chǎn)品井完整性的惡化及損壞。其中包括顆粒和高速氣體侵蝕，氫脆或氫致開(kāi)裂，氯離子點(diǎn)腐蝕，硫化物（H₂S）應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂，CO₂腐蝕，異種金屬電化腐蝕及其他腐蝕機(jī)理。

（5）點(diǎn)火過(guò)程中，由于產(chǎn)品井溫度較低，煤的揮發(fā)分和熱解產(chǎn)物重組分（焦油，瀝青等）容易在產(chǎn)品井內(nèi)冷凝并與固體顆粒及煤灰混合，最終造成產(chǎn)品井的部分或完全堵塞。類似的，在地下氣化降負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，由于產(chǎn)品井溫度降低以及氣流夾帶固、液體雜質(zhì)不完全造成的產(chǎn)品井堵塞。

（6）產(chǎn)品井地下監(jiān)控儀表系統(tǒng)不足，造成無(wú)法提前檢測(cè)并處理產(chǎn)品井堵塞和/或損壞問(wèn)題。

（7）產(chǎn)品井沒(méi)有足夠的安全系統(tǒng)設(shè)備和處理方法，來(lái)應(yīng)對(duì)高溫產(chǎn)品井損壞，氣體污染物泄漏以及系統(tǒng)異常運(yùn)行情況的設(shè)計(jì)和配置不足造成的地層壓力過(guò)高等問(wèn)題。

（8）沒(méi)有容易回收且可重新利用的產(chǎn)品井設(shè)備。

（9）沒(méi)有合適的工藝方法回收井下粗合成氣中的余熱來(lái)降低整個(gè)煤炭地下氣化（ISC）工藝的能耗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一在于解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于煤炭地下氣化工藝的余熱回收產(chǎn)品井系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的之二在于提供一種用于煤炭地下氣化工藝的余熱回收產(chǎn)品井系統(tǒng)的操作方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種用于煤炭地下氣化工藝的余熱回收產(chǎn)品井系統(tǒng)，基于煤炭地下氣化單元（ISC）的垂直余熱回收產(chǎn)品井，所述余熱回收產(chǎn)品井系統(tǒng)包括如下組件：

井口懸掛器，固定設(shè)于產(chǎn)品井井口，用于懸掛余熱回收產(chǎn)品井系統(tǒng)的相關(guān)組件；

產(chǎn)品管，位于產(chǎn)品井內(nèi)，自由懸掛于井口懸掛器，產(chǎn)品管的末端部分采用開(kāi)孔設(shè)計(jì)，設(shè)有若干氣孔，形成開(kāi)孔產(chǎn)品管管段，其余部分為完整產(chǎn)品管管段，開(kāi)孔產(chǎn)品管管段方便粗合成氣通過(guò)氣孔進(jìn)入產(chǎn)品管流向地面出口；

夾套管，自由懸掛于井口懸掛器，位于產(chǎn)品管外部且與產(chǎn)品管同軸心設(shè)置，夾套管和產(chǎn)品管之間形成環(huán)形通道，夾套管末端管徑逐步減小至與產(chǎn)品管外壁緊密接觸，接觸部位形成一金屬-金屬密封結(jié)構(gòu)（產(chǎn)品管和夾套管通過(guò)環(huán)形面接觸，接觸部位之間較緊密的貼合，達(dá)到密封的效果）；當(dāng)冷卻水連續(xù)注入到環(huán)形通道內(nèi)時(shí)，與高溫粗合成氣進(jìn)行熱交換形成高溫高壓蒸氣，蒸氣通過(guò)環(huán)形通道流向地面，進(jìn)行余熱回收；

水冷管，通過(guò)偏心的井口懸掛器內(nèi)圈，平行自由懸掛于產(chǎn)品管旁，且位于夾套管內(nèi)，用于往夾套管和產(chǎn)品管之間的環(huán)形通道內(nèi)注入冷卻水、不飽和蒸汽和/或防腐蝕防結(jié)垢介質(zhì)，所述水冷管延伸至夾套管和產(chǎn)品管之間環(huán)形通道的底部，水冷管端部設(shè)有噴嘴，水冷管內(nèi)設(shè)有止回閥，止回閥用于維持水冷管內(nèi)水柱高度和防止逆向蒸汽進(jìn)入水冷管；冷卻水注入量通過(guò)產(chǎn)品管頂端測(cè)量的粗合成氣溫度來(lái)控制，確保粗合成氣溫度低于設(shè)定溫度（300-350℃）；

監(jiān)測(cè)儀表系統(tǒng)，包括分布式溫度傳感器、壓力傳感器和聲波傳感器，所述監(jiān)測(cè)儀表系統(tǒng)固定設(shè)于產(chǎn)品管外圍，且處于和水冷管?chē)娮斓雀叩奈恢?，所述分布式溫度傳感器用于通過(guò)監(jiān)測(cè)產(chǎn)品井井下溫度進(jìn)而控制水冷管內(nèi)冷卻水流量，分布式壓力傳感器用于監(jiān)測(cè)產(chǎn)品井井下和夾套管內(nèi)壓力，分布式聲波傳感器用于監(jiān)測(cè)產(chǎn)品井井下突發(fā)情況，例如套管或產(chǎn)品管損壞（開(kāi)裂、彎曲等），固體顆?；蛞核ㄟM(jìn)入產(chǎn)品管以及產(chǎn)品管堵塞等；

產(chǎn)品井套管，通過(guò)高溫水泥套固定在產(chǎn)品井周邊的地層中，所述產(chǎn)品井套管作為產(chǎn)品管、夾套管、水冷管和監(jiān)測(cè)儀表系統(tǒng)的外殼，從產(chǎn)品井井口開(kāi)始延伸至煤層頂部附近，剩余垂直煤層鉆孔不設(shè)置套管，產(chǎn)品井套管與夾套管間的環(huán)形通路作為系統(tǒng)異常運(yùn)行過(guò)程的備用泄壓通道；具體來(lái)講，產(chǎn)品井套管由若干段產(chǎn)品井套管本體通過(guò)耐高溫接箍與螺紋連接而成。

耐高溫高壓的井口設(shè)備（其中壓力設(shè)定額定范圍以滿足靜巖壓力為準(zhǔn)，溫度滿足180-350℃的操作溫度范圍），包含至少一個(gè)儀表壓緊接頭端口，用于連接監(jiān)測(cè)儀表系統(tǒng)；還包括至少四組流通通道端口和閥門(mén)，所述四組流通通道端口和閥門(mén)的作用如下：一流通通道端口和閥門(mén)用于系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)作為產(chǎn)品管內(nèi)的粗合成氣出口，一流通通道端口和閥門(mén)用于系統(tǒng)異常運(yùn)行時(shí)作為產(chǎn)品井套管和夾套管之間環(huán)形通道的出口，一流通通道端口和閥門(mén)用于系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)作為夾套管和產(chǎn)品管之間環(huán)形通道的出口，供環(huán)形通道內(nèi)的高壓蒸汽流出，一流通通道端口和閥門(mén)連通水冷管的介質(zhì)注入口，用于往水冷管內(nèi)注入介質(zhì)，所述井口設(shè)備還設(shè)有溫度表和壓力表，用于直接顯示井口各通道的溫度和壓力數(shù)值，以及數(shù)據(jù)傳輸裝置，用于監(jiān)測(cè)合成氣、高壓蒸汽和冷卻水流通通路的情況，并將各傳感器獲取的數(shù)據(jù)信號(hào)反饋至控制系統(tǒng)并存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)；

地面余熱回收裝置，連通產(chǎn)品管和夾套管之間環(huán)形通道出口和水冷管注入口，將產(chǎn)品管和夾套管之間環(huán)形通道內(nèi)的高溫高壓飽和蒸氣攜帶出來(lái)的余熱用于地面生產(chǎn)工藝，（如空分裝置、空氣壓縮機(jī)、合成氣壓縮機(jī)、下游凈化或合成工藝等）、汽輪機(jī)發(fā)電或直接替代電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)泵、鍋爐發(fā)電、其它地面公用設(shè)施或廠區(qū)生活自用等。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的另一技術(shù)方案如下：

用于煤炭地下氣化工藝的余熱回收產(chǎn)品井系統(tǒng)，基于煤炭地下氣化單元的定向余熱回收產(chǎn)品井，所述產(chǎn)品井包括垂直段、弧形段和水平段，所述余熱回收產(chǎn)品井系統(tǒng)包括如下組件：

井口懸掛器，固定設(shè)于產(chǎn)品井井口，用于懸掛余熱回收產(chǎn)品井系統(tǒng)的相關(guān)組件；

產(chǎn)品管，位于產(chǎn)品井內(nèi)，產(chǎn)品管的末端部分采用開(kāi)孔設(shè)計(jì)，設(shè)有若干氣孔，形成開(kāi)孔產(chǎn)品管管段，其余部分為完整產(chǎn)品管管段，方便粗合成氣通過(guò)氣孔進(jìn)入產(chǎn)品管流向地面出口；

夾套管，位于產(chǎn)品管外部且與產(chǎn)品管同軸心設(shè)置，夾套管和產(chǎn)品管之間形成環(huán)形通道，夾套管末端管徑逐步減小至與產(chǎn)品管外壁緊密接觸，接觸部位形成一金屬-金屬密封結(jié)構(gòu)；當(dāng)冷卻水連續(xù)注入到環(huán)形通道內(nèi)時(shí)，與高溫粗合成氣進(jìn)行熱交換形成高溫高壓蒸氣，蒸氣通過(guò)環(huán)形通道流向地面，進(jìn)行余熱回收；

水冷管，平行設(shè)于產(chǎn)品管旁，且位于夾套管內(nèi)，用于往夾套管和產(chǎn)品管之間的環(huán)形通道內(nèi)注入冷卻水、不飽和蒸汽和/或防腐蝕防結(jié)垢介質(zhì)，所述水冷管延伸至夾套管和產(chǎn)品管之間環(huán)形通道底部，水冷管端部設(shè)有噴嘴，水冷管內(nèi)部設(shè)有止回閥，用于維持水冷管內(nèi)水柱高度和防止逆向蒸汽進(jìn)入水冷管；冷卻水注入量通過(guò)產(chǎn)品管頂端測(cè)量的粗合成氣溫度來(lái)控制，確保粗合成氣溫度低于設(shè)定溫度（300-350℃）；

監(jiān)測(cè)儀表系統(tǒng)，包括分布式溫度傳感器、壓力傳感器和聲波傳感器，所述監(jiān)測(cè)儀表系統(tǒng)固定設(shè)于產(chǎn)品管外圍，且處于和水冷管?chē)娮斓雀叩奈恢?，所述分布式溫度傳感器用于通過(guò)監(jiān)測(cè)產(chǎn)品井井下溫度控制水冷管內(nèi)冷卻水流量，分布式壓力傳感器用于監(jiān)測(cè)產(chǎn)品井井下和夾套管內(nèi)壓力，分布式聲波傳感器用于監(jiān)測(cè)產(chǎn)品井井下突發(fā)情況，例如套管或產(chǎn)品管損壞（開(kāi)裂、彎曲等），固體顆?；蛞核ㄟM(jìn)入產(chǎn)品管以及產(chǎn)品管堵塞等；

產(chǎn)品井套管，通過(guò)高溫水泥套固定在產(chǎn)品井周邊的地層中，所述產(chǎn)品井套管作為產(chǎn)品管、夾套管、水冷管和監(jiān)測(cè)儀表系統(tǒng)的外殼，從產(chǎn)品井井口開(kāi)始延伸至煤層內(nèi)部，產(chǎn)品井套管與夾套管間的環(huán)形通路作為系統(tǒng)異常運(yùn)行過(guò)程的備用泄壓通道；

耐高溫高壓的井口設(shè)備（其中壓力設(shè)定額定范圍滿足靜巖壓力為準(zhǔn)，溫度滿足180-350℃的操作溫度范圍），包含至少一個(gè)監(jiān)測(cè)儀表接頭端口，用于連接監(jiān)測(cè)儀表系統(tǒng)；還包括至少四組流通通道端口和閥門(mén)，其中：一流通通道端口和閥門(mén)用于系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)作為產(chǎn)品管內(nèi)的粗合成氣出口，一流通通道端口和閥門(mén)用于系統(tǒng)異常運(yùn)行時(shí)作為產(chǎn)品井套管和夾套管之間環(huán)形通道的出口，一流通通道端口和閥門(mén)用于系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)作為夾套管和產(chǎn)品管之間環(huán)形通道的出口，供環(huán)形通道內(nèi)的高壓蒸汽流出，一流通通道端口和閥門(mén)連通水冷管的介質(zhì)注入口，用于往水冷管內(nèi)注入介質(zhì)，所述井口設(shè)備還設(shè)有溫度表和壓力表，用于直接顯示井口各通道的溫度和壓力數(shù)值，以及數(shù)據(jù)傳輸裝置，用于監(jiān)測(cè)合成氣、高壓蒸汽和冷卻水流通通路的情況，并將各傳感器獲取的數(shù)據(jù)信號(hào)反饋至控制系統(tǒng)；

地面余熱回收裝置，連通產(chǎn)品管和夾套管之間環(huán)形通道出口和水冷管注入口，將產(chǎn)品管和夾套管之間環(huán)形通道內(nèi)的高溫高壓飽和蒸氣攜帶出來(lái)的余熱用于地面生產(chǎn)工藝；（如空分裝置、空氣壓縮機(jī)、合成氣壓縮機(jī)、下游凈化或合成工藝等）、汽輪機(jī)發(fā)電或直接替代電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)泵、鍋爐發(fā)電、其它地面公用設(shè)施或廠區(qū)生活自用等；

本技術(shù)方案中，所述產(chǎn)品管、夾套管、水冷管和產(chǎn)品井套管均與定向余熱回收產(chǎn)品井的形狀一致，也即均包括垂直段、弧形段和水平段，產(chǎn)品管、夾套管和水冷管的垂直段均通過(guò)井口懸掛器自由懸掛，彎曲段通過(guò)產(chǎn)品井套管彎曲段支撐，水平部分通過(guò)產(chǎn)品井套管水平部分支撐；

產(chǎn)品井套管的垂直段和弧形段通過(guò)高溫水泥套固定在產(chǎn)品井周邊的地層中，所述開(kāi)孔產(chǎn)品管管段自產(chǎn)品管弧形段末端開(kāi)始，延伸至無(wú)套管煤層鉆孔內(nèi)的定向井頂端，并與注入井水平開(kāi)孔內(nèi)襯管相交。

優(yōu)選的，所述開(kāi)孔產(chǎn)品管管段長(zhǎng)度為1-3個(gè)管段長(zhǎng)（即6-18米），開(kāi)孔的孔徑為5-35mm，開(kāi)孔以交錯(cuò)間隔模式布局，開(kāi)孔總面積占管壁面積的5-35%。

優(yōu)選的，所述垂直產(chǎn)品井內(nèi)完整產(chǎn)品管管段和開(kāi)孔產(chǎn)品管管段均采用耐腐蝕高鎳鉻合金材料（如科乃爾合金600，蒙奈爾合金400及以上等）加工而成，在最大熱伸情形下，開(kāi)孔產(chǎn)品管管段的末端與產(chǎn)品井底部之間的距離大于零。

優(yōu)選的，所述定向產(chǎn)品井內(nèi)完整產(chǎn)品管管段和開(kāi)孔產(chǎn)品管管段均采用耐腐蝕高鎳鉻合金材料（如科乃爾合金600，蒙奈爾合金400及以上等）加工而成，水平開(kāi)孔內(nèi)襯管在煤炭地下氣化過(guò)程中能逐步消耗，材質(zhì)選用碳鋼管。

優(yōu)選的，所述開(kāi)孔產(chǎn)品管管段直徑小于完整產(chǎn)品管管段直徑，以便于完井過(guò)程中開(kāi)孔產(chǎn)品管管段和完整產(chǎn)品管管段連接部接箍順利通過(guò)夾套管管徑縮小部分；或者位于夾套管管徑縮小部分的完整產(chǎn)品管管段選用比產(chǎn)品管其他部分管段直徑大的尺寸。

優(yōu)選的，在熱膨脹和自由懸掛自重造成的最大軸向伸長(zhǎng)距離情形下，金屬-金屬密封結(jié)構(gòu)的位置仍位于完整產(chǎn)品管管段。

優(yōu)選的，所述止回閥（4）位于開(kāi)孔產(chǎn)品管管段與完整產(chǎn)品管管段接合處上方1-3個(gè)管段長(zhǎng)的低溫區(qū)位置，每個(gè)管段長(zhǎng)的長(zhǎng)度為6m，止回閥（4）設(shè)有若干個(gè)，實(shí)現(xiàn)多重保護(hù)功能，維持水柱適宜高度和防止高溫高壓蒸氣泄露。

優(yōu)選的，金屬-金屬密封結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品管的接觸部分之間存在適量縫隙結(jié)構(gòu)（產(chǎn)品管和夾套管通過(guò)環(huán)形面接觸，接觸部位之間較緊密的貼合，達(dá)到密封的效果，但由于均是剛性面，存在少許縫隙，即縫隙結(jié)構(gòu)），冷卻水從水冷管注入到產(chǎn)品管與夾套管之間后，少量的水通過(guò)金屬-金屬密封接合處的縫隙結(jié)構(gòu)處泄漏到高溫粗合成氣流，以起到部分驟冷作用降低粗合成氣的溫度。

本發(fā)明的有益效果：該產(chǎn)品井系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)部件都容易回收、再次利用，井下高溫高壓蒸氣攜帶出來(lái)的熱量可用于地面生產(chǎn)工藝、汽輪機(jī)發(fā)電、鍋爐發(fā)電、其他地面公用設(shè)施或廠區(qū)生活自用等；通過(guò)本發(fā)明不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品井的有效監(jiān)測(cè)、控制與保護(hù)，而且對(duì)高溫粗合成氣的余熱進(jìn)行了可靠有效的回收及綜合利用，顯著的減少了冷卻水用量及降低了對(duì)下游廢水處理的要求，真正實(shí)現(xiàn)了煤炭綜合高效利用，降低整個(gè)煤炭地下氣化工藝（ISC）的能耗，最終解決現(xiàn)有煤炭地下氣化工藝（ISC）面臨的技術(shù)難題。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的第一種實(shí)現(xiàn)方案的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的第二種實(shí)現(xiàn)方案的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、產(chǎn)品管，1a、開(kāi)孔產(chǎn)品管管段，1b、完整產(chǎn)品管管段，2、水冷管，3、止回閥，4、噴嘴，5、夾套管，6、金屬-金屬密封結(jié)構(gòu)，7、產(chǎn)品井套管，8、高溫水泥套，9、監(jiān)測(cè)儀表系統(tǒng)，10、監(jiān)測(cè)儀表接頭端口，11、粗合成氣出口，12、產(chǎn)品井套管和夾套管之間環(huán)形通道的出口，13、高溫高壓飽和蒸汽的出口，14、介質(zhì)注入口，15、地面余熱回收裝置，16、地面生產(chǎn)工藝，17、水平開(kāi)孔內(nèi)襯管。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的具體說(shuō)明。

本發(fā)明的系統(tǒng)具體描述包括可在不同供應(yīng)商處購(gòu)買(mǎi)的標(biāo)準(zhǔn)部件，以及特定設(shè)計(jì)和制造的部件。本發(fā)明的創(chuàng)新之處，根據(jù)單個(gè)部件和特制部件的不同特性和功能，篩選出最合適的部件整合出一套獨(dú)有的設(shè)備系統(tǒng)。

實(shí)施例1：

如圖1所示的，一種用于煤炭地下氣化工藝的余熱回收產(chǎn)品井系統(tǒng)，基于煤炭地下氣化單元（ISC）的垂直余熱回收產(chǎn)品井，所述余熱回收產(chǎn)品井系統(tǒng)包括如下組件：

一個(gè)井口懸掛器，固定設(shè)于產(chǎn)品井井口，用于懸掛余熱回收產(chǎn)品井系統(tǒng)的相關(guān)組件；

一個(gè)產(chǎn)品管1，位于產(chǎn)品井內(nèi)，自由懸掛于井口懸掛器，產(chǎn)品管1的末端部分采用開(kāi)孔設(shè)計(jì)，設(shè)有若干氣孔，方便粗合成氣通過(guò)氣孔進(jìn)入產(chǎn)品管流向地面出口；

一個(gè)夾套管5，自由懸掛于井口懸掛器，位于產(chǎn)品管1外部且與產(chǎn)品管1同軸心設(shè)置，夾套管5和產(chǎn)品管1之間形成環(huán)形通道，夾套管5末端管徑逐步減小至與產(chǎn)品管1外壁緊密接觸，接觸部位形成一金屬-金屬密封結(jié)構(gòu)6；當(dāng)冷卻水連續(xù)注入到環(huán)形通道內(nèi)時(shí)，與高溫粗合成氣進(jìn)行熱交換形成高溫高壓蒸氣，蒸氣通過(guò)環(huán)形通道流向地面，進(jìn)行余熱回收；

水冷管2，通過(guò)偏心的井口懸掛器內(nèi)圈，平行自由懸掛于產(chǎn)品管1旁，且位于夾套管5內(nèi)，用于往夾套管5和產(chǎn)品管1之間的環(huán)形通道內(nèi)注入冷卻水、不飽和蒸汽和/或防腐蝕防結(jié)垢介質(zhì)，所述水冷管2延伸至夾套管5和產(chǎn)品管1之間環(huán)形通道底部，水冷管2端部設(shè)有噴嘴4，水冷管2內(nèi)設(shè)有止回閥3，用于維持水冷管2內(nèi)水柱高度和防止逆向蒸汽進(jìn)入水冷管2；冷卻水注入量通過(guò)產(chǎn)品管1頂端測(cè)量的粗合成氣溫度來(lái)控制，確保粗合成氣溫度低于設(shè)定溫度（300-350℃）；

監(jiān)測(cè)儀表系統(tǒng)9，包括分布式溫度傳感器、壓力傳感器和聲波傳感器，所述監(jiān)測(cè)儀表系統(tǒng)9固定設(shè)于產(chǎn)品管1外圍，且處于和水冷管2的噴嘴4等高的位置，所述分布式溫度傳感器用于通過(guò)監(jiān)測(cè)產(chǎn)品井井下溫度進(jìn)而控制水冷管2內(nèi)冷卻水流量，分布式壓力傳感器用于監(jiān)測(cè)產(chǎn)品井井下和夾套管5內(nèi)壓力，分布式聲波傳感器用于監(jiān)測(cè)產(chǎn)品井井下突發(fā)情況，例如套管或產(chǎn)品管損壞（開(kāi)裂、彎曲等），固體顆?；蛞核ㄟM(jìn)入產(chǎn)品管以及產(chǎn)品管堵塞等；

產(chǎn)品井套管7，由若干段產(chǎn)品井套管本體通過(guò)耐高溫接箍與螺紋連接而成，并通過(guò)高溫水泥套8固定在產(chǎn)品井周邊的地層中，所述產(chǎn)品井套管7作為產(chǎn)品管1、夾套管5、水冷管2和監(jiān)測(cè)儀表系統(tǒng)9的外殼，從產(chǎn)品井井口開(kāi)始延伸至煤層頂部附近，剩余垂直煤層鉆孔不設(shè)置套管，產(chǎn)品井套管7與夾套管5間的環(huán)形通路作為系統(tǒng)異常運(yùn)行過(guò)程的備用泄壓通道；

耐高溫高壓的井口設(shè)備（其中壓力設(shè)定額定范圍滿足靜巖壓力為準(zhǔn)，溫度滿足180-350℃的操作溫度范圍），包含至少一個(gè)儀表壓緊接頭端口10，用于連接監(jiān)測(cè)儀表系統(tǒng)9；還包括至少四組流通通道端口和閥門(mén)，所述四組流通通道端口和閥門(mén)的作用如下：一流通通道端口和閥門(mén)用于系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)作為產(chǎn)品管內(nèi)的粗合成氣出口11，一流通通道端口和閥門(mén)用于系統(tǒng)異常運(yùn)行時(shí)作為產(chǎn)品井套管和夾套管之間環(huán)形通道的出口12，一流通通道端口和閥門(mén)用于系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)作為夾套管5和產(chǎn)品管1之間環(huán)形通道的出口13，供環(huán)形通道內(nèi)的高壓蒸汽流出，一流通通道端口和閥門(mén)連通水冷管的介質(zhì)注入口14，用于往水冷管內(nèi)注入介質(zhì)，所述所述井口設(shè)備還設(shè)有溫度表和壓力表，用于直接顯示井口各通道的溫度和壓力數(shù)值，以及數(shù)據(jù)傳輸裝置，用于監(jiān)測(cè)合成氣、高壓蒸汽和冷卻水流通通路的情況；

地面余熱回收裝置15，連接井口設(shè)備供高壓蒸汽流出的流通通道端口和供介質(zhì)注入的流通通道端口，將夾套管5內(nèi)的高溫高壓飽和蒸氣攜帶出來(lái)的余熱用于地面生產(chǎn)工藝16（如空分裝置、空氣壓縮機(jī)、合成氣壓縮機(jī)、下游凈化或合成工藝等）、汽輪機(jī)發(fā)電或直接替代電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)泵、鍋爐發(fā)電、其它地面公用設(shè)施或廠區(qū)生活自用等。

本發(fā)明中，產(chǎn)品管1的主要功能是作為冷卻粗合成氣輸送到地面的主要流通通道，高溫粗合成氣經(jīng)過(guò)兩種方式冷卻到設(shè)定的溫度，夾套管5和產(chǎn)品管1的金屬-金屬密封結(jié)構(gòu)6的滲漏結(jié)構(gòu)漏水驟冷過(guò)程和產(chǎn)品管1內(nèi)的熱傳導(dǎo)/交換過(guò)程。通過(guò)產(chǎn)品管1和充滿冷卻水或蒸汽的夾套管5可以保護(hù)產(chǎn)品井套管7，避免瞬時(shí)高溫變化，為產(chǎn)品井套管7提供了緩慢加熱以及對(duì)濕腐蝕性酸性氣體的保護(hù)。位于產(chǎn)品井內(nèi)的產(chǎn)品管1的選型和選材要求如下：

（a）根據(jù)每個(gè)ISC單元的最大生產(chǎn)能力確定產(chǎn)品管內(nèi)徑（ID）尺寸。以滿足合成氣最大流量、最高溫度以及夾套管和產(chǎn)品管金屬-金屬密封結(jié)構(gòu)6的滲漏結(jié)構(gòu)的最大漏水量要求。

（b）根據(jù)自由懸掛重量、最大產(chǎn)品管內(nèi)設(shè)計(jì)壓力和最大夾套管內(nèi)設(shè)計(jì)壓力（飽和蒸氣壓）確定產(chǎn)品管外徑（OD）尺寸和壁厚。同時(shí)滿足多次井下作業(yè)要求。

（c）確定熱膨脹和自由懸掛自重造成的最大軸向伸長(zhǎng)距離。確保產(chǎn)品管1有足夠的自由度，防止產(chǎn)品管1彎曲以及開(kāi)孔產(chǎn)品管1a進(jìn)入到夾套管5內(nèi)。

（d）根據(jù)每個(gè)ISC單元的最小降負(fù)荷操作生產(chǎn)能力來(lái)確定最小合成氣流量范圍和最小氧化劑注入流量范圍。合成氣流速需要足夠夾帶其中的液體和固體雜質(zhì)到地面。

（e）產(chǎn)品管1的選材方面，內(nèi)壁需要滿足高溫濕腐蝕性酸性氣體作業(yè)要求，外壁需要滿足高溫高壓蒸汽作業(yè)要求。材料防腐主要考慮高溫氫腐蝕、應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂（如氫脆或氫致開(kāi)裂、硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂、氯化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂等）、酸性氣體腐蝕 (如CO₂, H₂S, H₂SO₄, HCl, 等)、露點(diǎn)腐蝕、氯化銨與硫氫化銨腐蝕、硫化腐蝕、碳化腐蝕、異種金屬電化腐蝕等。

（f）開(kāi)孔產(chǎn)品管管段1a長(zhǎng)度為1-3個(gè)管段長(zhǎng)（即6-18米），開(kāi)孔的孔徑為5-35mm，開(kāi)孔以交錯(cuò)間隔模式布局，開(kāi)孔總面積占管壁面積的5-35%。

實(shí)施例1中，系統(tǒng)基于垂直產(chǎn)品井，產(chǎn)品管1的頂端需要安裝一部分高度耐腐蝕材料的開(kāi)孔產(chǎn)品管（也即前面所述的產(chǎn)品管1由完整產(chǎn)品管管段1b和開(kāi)孔產(chǎn)品管管段1a組成）。為了防止氣化過(guò)程中產(chǎn)品管1的彎曲，在考慮其最大熱伸后，開(kāi)孔產(chǎn)品管1a的末端不能與產(chǎn)品井底部接觸（也即距離大于零）。開(kāi)孔產(chǎn)品管尺寸要比完整產(chǎn)品管略小，便于完井過(guò)程中開(kāi)孔產(chǎn)品管管段1a和完整產(chǎn)品管管段1b連接部的接箍順利通過(guò)夾套管5管徑縮小的部分。

此結(jié)構(gòu)部分可以采用其它替代方案，如在夾套管5管徑縮小部分的完整產(chǎn)品管管段1b（相對(duì)于開(kāi)孔產(chǎn)品管段1a，此段是無(wú)開(kāi)孔設(shè)計(jì)的）選用比產(chǎn)品管1其他部分管段（同樣尺寸）略大的尺寸。

本發(fā)明中，完整產(chǎn)品管管段1b（即非開(kāi)孔管段）選用較高級(jí)別的耐腐蝕性材料，氣化過(guò)程結(jié)束后可回收并重復(fù)使用；位于金屬-金屬密封結(jié)構(gòu)6位置的接箍（非開(kāi)孔管段）可以通過(guò)打磨拋光后重復(fù)使用。

本發(fā)明中，夾套管5安裝在產(chǎn)品井套管7內(nèi)。其選型和選材要求如下：

（a）夾套管5的內(nèi)徑(ID)足夠大，能裝下產(chǎn)品管1、水冷管2和監(jiān)測(cè)儀表系統(tǒng)9。夾套管5與這些管路之間的環(huán)形通道大小能生產(chǎn)足夠的蒸汽，滿足地面余熱回收裝置所需的最大蒸氣要求。

（b）根據(jù)自由懸掛重量、井下作業(yè)要求、最大夾套管5內(nèi)設(shè)計(jì)壓力（飽和蒸氣壓）和最大ISC單元操作壓力確定產(chǎn)品管1外徑（OD）尺寸和壁厚。

（c）夾套管5管徑縮小部分和產(chǎn)品管1緊密配合，形成一個(gè)金屬-金屬密封結(jié)構(gòu)6。夾套管5管徑縮小部分的管段內(nèi)壁需要打磨拋光形成一個(gè)光滑表面使得產(chǎn)品管1更易進(jìn)入井下并提高金屬-金屬密封結(jié)構(gòu)6的密封性。

（d）確定熱膨脹和自由懸掛自重造成的最大軸向伸長(zhǎng)距離，以保證金屬-金屬密封結(jié)構(gòu)6一直在完整產(chǎn)品管1b上（非開(kāi)孔設(shè)計(jì)部分），防止開(kāi)孔產(chǎn)品管1a進(jìn)入到夾套管5內(nèi)。

（e）夾套管5的選材方面滿足高溫高壓蒸汽作業(yè)要求，以及能夠提供良好金屬-金屬密封性能的材料。

本發(fā)明中，水冷管2由以下部分組成：

水冷管2的尺寸滿足其流量和相應(yīng)結(jié)構(gòu)完整性的要求（適用于高壓水和高溫高壓蒸汽工作環(huán)境）。材料方面選擇不銹鋼或更高級(jí)別的材質(zhì)，氣化過(guò)程結(jié)束后回收并重復(fù)使用。水冷管2位于夾套管5內(nèi)，通過(guò)井口懸掛器偏心內(nèi)圈，平行自由懸掛于產(chǎn)品管1旁。水冷管2頂端要延伸至夾套管5縮小部分底部。

一個(gè)設(shè)有開(kāi)啟壓力的止回閥3安裝在水冷管2上。當(dāng)?shù)孛胬鋮s水注入系統(tǒng)出問(wèn)題時(shí)可維持管內(nèi)水柱高度，防止逆向蒸汽進(jìn)入水冷管。同時(shí)當(dāng)水冷管2內(nèi)蒸汽壓力過(guò)高時(shí)可向夾套管5方向泄壓。為了保證止回閥3的完整性，止回閥3安裝在溫度相對(duì)較低的區(qū)域（位于金屬-金屬密封結(jié)構(gòu)7上方1個(gè)以上管段長(zhǎng)）。與此同時(shí)，作為優(yōu)選方案，可以安裝多個(gè)止回閥3，同時(shí)使用來(lái)實(shí)現(xiàn)備用功能。

水冷管2端部的噴嘴4裝置能夠噴射或噴灑足夠的冷卻水到產(chǎn)品管1和夾套管5間的環(huán)形通道內(nèi)。冷卻水、余熱回收后的循環(huán)冷凝水、不飽和蒸汽和添加劑/抑制劑（防腐蝕防結(jié)垢）通過(guò)該管注入到夾套管5作為循環(huán)冷卻劑。

冷卻水（蒸汽）循環(huán)過(guò)程如下：冷卻水從產(chǎn)品井井口設(shè)備注入到與產(chǎn)品管1通過(guò)金屬-金屬密封接合的夾套管5內(nèi)。少量的水從金屬-金屬密封結(jié)構(gòu)6處的滲漏結(jié)構(gòu)泄漏到高溫粗合成氣流，可略微降低粗合成氣的溫度起到部分驟冷作用。在夾套管5內(nèi)，注入水在轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝靶纬梢欢ǜ叨鹊乃?。轉(zhuǎn)化后的蒸汽通過(guò)井口設(shè)備進(jìn)入地面余熱回收裝置15，用于地面生產(chǎn)工藝16（如汽輪機(jī)/鍋爐發(fā)電、蒸汽熱交換器、其他地面工藝蒸汽渦輪等）進(jìn)行熱能回收利用。最后，余熱回收后的冷凝水通過(guò)井口設(shè)備循環(huán)注入到夾套管5內(nèi)。

本實(shí)施例中，水冷管2選用較高級(jí)別的材料，氣化過(guò)程結(jié)束后可回收并重復(fù)使用.

本發(fā)明中，監(jiān)測(cè)儀表系統(tǒng)9固定在完整產(chǎn)品管管段1b（非開(kāi)孔設(shè)計(jì)部分）的頂端，開(kāi)孔產(chǎn)品管1a的上方。監(jiān)測(cè)儀表系統(tǒng)9的傳感器安置在一個(gè)保護(hù)套管內(nèi)后進(jìn)入井下工作區(qū)，氣化過(guò)程結(jié)束后可回收并重復(fù)使用。監(jiān)測(cè)儀表系統(tǒng)9包括以下功能：

溫度傳感器監(jiān)測(cè)產(chǎn)品管1頂端的溫度，用于控制和調(diào)節(jié)冷卻水的注入流量，最終確?？刂圃撐恢玫臏囟鹊陀谠O(shè)定溫度300-350℃。該位置的溫度同時(shí)用于整個(gè)工藝的安全系統(tǒng)，一旦該溫度超過(guò)安全設(shè)定溫度時(shí)可立刻切斷氧化劑注入。本發(fā)明具體采用分布式溫度傳感器，一個(gè)分布式溫度傳感器安裝在產(chǎn)品管1上用于測(cè)量整個(gè)產(chǎn)品管的溫度分布，同時(shí)可以指示夾套管5內(nèi)冷卻水液面高度。

壓力傳感器采用分布式傳感器用于監(jiān)測(cè)產(chǎn)品井的井下壓力情況。同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)由于蒸氣壓或操作壓力造成的儀表系統(tǒng)護(hù)套的擠壓或損壞。

聲波傳感器采用分布式傳感器。可以用于監(jiān)測(cè)和發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品井井下突發(fā)情況，例如套管或產(chǎn)品管1損壞（如開(kāi)裂，彎曲等），固體顆?；蛞核ㄟM(jìn)入產(chǎn)品管1以及產(chǎn)品管1堵塞等。同時(shí)可以監(jiān)測(cè)夾套管5內(nèi)冷卻水沸騰（冒泡）的位置范圍，可判定夾套管5內(nèi)冷卻水液面的高度。

本發(fā)明中，產(chǎn)品井套管7包括以下設(shè)備和固井方法：

（a）產(chǎn)品井套管7尺寸需要足夠大以安置產(chǎn)品管1，夾套管5，水冷管2和監(jiān)測(cè)儀表系統(tǒng)9（例如產(chǎn)品管4.5英寸，夾套管8.625英寸，水冷管2英寸，監(jiān)測(cè)儀表系統(tǒng)0.75英寸，套管10.75英寸）。同時(shí)需要根據(jù)地層的具體特點(diǎn)如含水層，疏松地層等情況來(lái)確定在外圈產(chǎn)品井套管7的數(shù)量和尺寸（例如導(dǎo)管16-36英寸，表層套管13.375-20英寸，技術(shù)套管9.625-13.375英寸等）。

（b）產(chǎn)品井套管7壁厚的選擇要滿足鉆井和完井作業(yè)要求，同時(shí)要求能承受大于靜巖壓的壓力。

（c）產(chǎn)品井套管7接箍、螺紋和固井水泥套8選擇滿足高溫井工作環(huán)境的要求。產(chǎn)品井套管7選材主要針對(duì)內(nèi)管壁作為異常操作氣流通路的環(huán)形通路，需要確保整個(gè)生產(chǎn)周期內(nèi)井的完整性。該周期包括ISC單元停車(chē)，設(shè)備拆除和封井廢井。

對(duì)于本實(shí)施例基于的垂直產(chǎn)品井，產(chǎn)品井套管7通過(guò)高溫水泥套8一直固定到煤層頂部附近。對(duì)于定向產(chǎn)品井，產(chǎn)品井套管7通過(guò)高溫水泥套8一直固定到煤層中水平位置附近（針對(duì)于有傾角的煤層則固定到與煤層底板平行的位置附近）。

本發(fā)明中，產(chǎn)品井井口設(shè)備要滿足以下功能和要求：

（a）井口設(shè)備適合高溫井工作環(huán)境，在最大操作壓力情況下，其操作溫度可達(dá)180-350℃ 。

（b）井口設(shè)備選材方面，與井下產(chǎn)品接觸的出口區(qū)域考慮固體/微粒撞擊高溫高壓蒸氣和高溫濕腐蝕性酸性氣體的工作環(huán)境因素。

井口設(shè)備包含一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)儀表端口以及相應(yīng)的合成氣、冷卻水、蒸氣等井下產(chǎn)品的進(jìn)出口。

井口設(shè)備安裝可直接顯示數(shù)值的溫度、壓力表以及數(shù)據(jù)傳輸裝置，以確保即使其他所有系統(tǒng)處于故障或脫機(jī)狀態(tài)時(shí)，也能直接監(jiān)測(cè)井內(nèi)情況。溫度和壓力信號(hào)傳輸裝置可同時(shí)把數(shù)據(jù)信號(hào)反饋到控制系統(tǒng)并儲(chǔ)存于數(shù)據(jù)庫(kù)。井口溫度信號(hào)提供了產(chǎn)品管1內(nèi)合成氣溫度和夾套管5內(nèi)蒸汽的溫度。當(dāng)井口溫度達(dá)到設(shè)定的280-350℃ 時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)切斷氧化劑的注入。同時(shí)，井口溫度也可作為冷卻水流量的串級(jí)控制來(lái)增加冷卻水的注入流量，確保井口溫度低于設(shè)定溫度。由于井口壓力始終低于井下壓力，因此井口壓力信號(hào)數(shù)據(jù)可以作為井下產(chǎn)品管1以及夾套管5環(huán)形區(qū)間壓力的指示。

井口設(shè)備在封井廢井后可移除翻新、重復(fù)使用。

本發(fā)明中，地面余熱回收裝置15連接井口設(shè)備高溫高壓蒸汽出口和冷卻水注入口。該地面余熱回收裝置15可將夾套管5內(nèi)的高溫高壓飽和蒸氣攜帶出來(lái)的熱量用于地面生產(chǎn)工藝16（如空分裝置，空氣壓縮機(jī)，合成氣壓縮機(jī)，下游凈化或合成工藝等）、汽輪機(jī)發(fā)電或直接替代電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)泵、鍋爐發(fā)電、其他地面公用設(shè)施或廠區(qū)生活自用等（如蒸汽熱交換器，供暖等）。

如圖1所示，實(shí)施例1的工作方式如下：

高溫粗合成氣從ISC氣化區(qū)進(jìn)入注入井水平煤層鉆孔和注入井水平開(kāi)孔內(nèi)襯管17，流向產(chǎn)品井垂直煤層鉆孔。之后，高溫粗合成氣進(jìn)入開(kāi)孔產(chǎn)品管1a和完整產(chǎn)品管1b，與其外壁的由井口設(shè)備冷卻水注入口注入的冷卻水進(jìn)行熱交換冷卻。冷卻水注入到水冷管2，經(jīng)過(guò)止回閥3和噴嘴4，噴灑到包圍產(chǎn)品管的夾套管5的環(huán)形通道內(nèi)。在夾套管5的末端，減小夾套管5的直徑使其和產(chǎn)品管1緊密接合形成一個(gè)金屬-金屬密封結(jié)構(gòu)6。這樣在夾套管5內(nèi)部環(huán)形通道內(nèi)可以儲(chǔ)存足夠的冷卻水并形成一定高度的水柱。冷卻水吸收產(chǎn)品管1和粗合成氣的熱量，冷卻產(chǎn)品管1內(nèi)的粗合成氣。吸收足夠熱量的水轉(zhuǎn)化為高溫高壓蒸汽通過(guò)井口設(shè)備蒸汽出口進(jìn)入到地面余熱回收裝置15，用于汽輪機(jī)發(fā)電、地面生產(chǎn)工藝或其他公用設(shè)施等。余熱回收后的冷凝水通過(guò)井口設(shè)備冷卻水注入口循環(huán)注入到井下。冷卻水的注入流量由安裝在產(chǎn)品管1上的溫度傳感器控制，確保產(chǎn)品管1的溫度低于預(yù)設(shè)的溫度300-350℃ 。止回閥3設(shè)有一個(gè)開(kāi)啟壓力，在井口冷卻水注入口無(wú)流量時(shí)能保證水冷管2內(nèi)的水柱高度。在金屬-金屬密封機(jī)構(gòu)6處設(shè)有滲漏結(jié)構(gòu)，通過(guò)滲漏結(jié)構(gòu)會(huì)有少量的冷卻水泄漏到高溫粗合成氣和注入井水平開(kāi)孔內(nèi)襯管17，可略微降低粗合成氣的溫度。產(chǎn)品管1、水冷管2和監(jiān)測(cè)儀表系統(tǒng)9安裝在夾套管5內(nèi)部。夾套管5處于產(chǎn)品井套管7的同心圓內(nèi)部。該產(chǎn)品井套管7通過(guò)高溫水泥套8固定在地層中，從地面一直延伸到煤層頂部附近。產(chǎn)品井套管7與夾套管5之間的環(huán)形通路作為系統(tǒng)異常運(yùn)行過(guò)程的備用泄壓通道，合成氣通過(guò)井口設(shè)備上合成氣環(huán)形通路出口流出。

實(shí)施例2

如圖2所示，一種用于煤炭地下氣化工藝的余熱回收產(chǎn)品井系統(tǒng)，基于煤炭地下氣化單元的定向余熱回收產(chǎn)品井，包括垂直段、弧形段和水平段，所述余熱回收產(chǎn)品井系統(tǒng)包括組件的組件及技術(shù)要求基本同實(shí)施例1，不同之處如下：

（a）所述產(chǎn)品管1、夾套管5、水冷管2和產(chǎn)品井套管7均與定向余熱回收產(chǎn)品井的形狀一致，也即均包括垂直段、弧形段和水平段，產(chǎn)品管1、夾套管5和水冷管2的垂直段均通過(guò)井口懸掛器自由懸掛，彎曲段通過(guò)產(chǎn)品井套管7彎曲段支撐，水平部分通過(guò)產(chǎn)品井套管7水平部分支撐；

（b）監(jiān)測(cè)儀表系統(tǒng)9固定在完整產(chǎn)品管1b（非開(kāi)孔）的頂端，開(kāi)孔產(chǎn)品管1a的后方（本實(shí)施例基于的是定向產(chǎn)品井）。

（c）高溫水泥套8自弧形段尾端終止，所述開(kāi)孔產(chǎn)品管管段1a自高溫水泥套8末端開(kāi)始，延伸至無(wú)高溫水泥套8的煤層鉆孔內(nèi)的定向井頂端，并與注入井水平設(shè)置的具有開(kāi)孔設(shè)計(jì)的水平開(kāi)孔內(nèi)襯管17相交。具體的說(shuō)，本實(shí)施例基于定向產(chǎn)品井，開(kāi)孔產(chǎn)品管1a從高溫水泥套8末端（夾套管5和產(chǎn)品管1金屬-金屬密封結(jié)構(gòu)6位置后方）開(kāi)始，一直延伸通過(guò)無(wú)套管煤層鉆孔直到與注入井具有開(kāi)孔設(shè)計(jì)的水平開(kāi)孔內(nèi)襯管17相交。位于煤層鉆孔內(nèi)的開(kāi)孔產(chǎn)品管（也稱為產(chǎn)品井水平開(kāi)孔內(nèi)襯管17）的主要功能是防止氣化過(guò)程中煤層鉆孔崩塌堵塞氣化通道。該水平開(kāi)孔內(nèi)襯管17隨著煤炭地下氣化工藝的進(jìn)程同時(shí)被消耗。由于在煤炭地下氣化過(guò)程中被消耗，位于煤層鉆孔內(nèi)的水平開(kāi)孔內(nèi)襯管17的選材并不重要，一般采用碳鋼管即可滿足要求。位于夾套管5內(nèi)的開(kāi)孔產(chǎn)品管管段1a需要選擇高度耐腐蝕性材料來(lái)保持產(chǎn)品井的完整性。

如圖2所示，實(shí)施例2的工作方式如下：

夾套管5管徑縮小的管段位于產(chǎn)品井水平無(wú)水泥套管內(nèi)。高溫粗合成氣從ISC氣化區(qū)通過(guò)產(chǎn)品井水平開(kāi)孔內(nèi)襯管17和產(chǎn)品井水平煤層鉆孔流向產(chǎn)品管1直到地面。產(chǎn)品管1通過(guò)一個(gè)含有水冷管2的夾套管5冷卻。在夾套管5內(nèi)，冷卻水吸收產(chǎn)品管1和粗合成氣的熱量轉(zhuǎn)化為高溫高壓蒸汽。之后蒸汽通過(guò)夾套管5環(huán)形通道進(jìn)入到地面余熱回收裝置15，用于汽輪機(jī)發(fā)電、地面生產(chǎn)工藝16或其他公用設(shè)施等。對(duì)于定向產(chǎn)品井，其產(chǎn)品井套管7通過(guò)高溫水泥套8固定在地層中，從地面一直延伸到產(chǎn)品井套管7平行于煤層底板的位置。

以上所述提及的“一個(gè)實(shí)施方案”包括在實(shí)施方案中描述的相關(guān)特性、結(jié)構(gòu)、特征都與本發(fā)明的其中至少一個(gè)實(shí)施方案相關(guān)。因此，以上所述多次提及“一個(gè)實(shí)施方案中”的地方并非都特指同一個(gè)實(shí)施方案。此外，在實(shí)施方案中描述的相關(guān)特性、結(jié)構(gòu)、特征可以以任何合適的方式一個(gè)或多個(gè)組合。