CN102434143A - 一种煤炭地下气化出气孔双套管换热装置及换热保护方法 - Google Patents

一种煤炭地下气化出气孔双套管换热装置及换热保护方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102434143A
CN102434143A CN2011104298162A CN201110429816A CN102434143A CN 102434143 A CN102434143 A CN 102434143A CN 2011104298162 A CN2011104298162 A CN 2011104298162A CN 201110429816 A CN201110429816 A CN 201110429816A CN 102434143 A CN102434143 A CN 102434143A
Authority
CN
China
Prior art keywords
inner sleeve
sleeve
pipe
outer tube
water injection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011104298162A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102434143B (zh
Inventor
梁杰
刘淑琴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Original Assignee
China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China University of Mining and Technology Beijing CUMTB filed Critical China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Priority to CN201110429816.2A priority Critical patent/CN102434143B/zh
Publication of CN102434143A publication Critical patent/CN102434143A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102434143B publication Critical patent/CN102434143B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

一种煤炭地下气化出气孔双套管换热装置及保护方法，该方法是由地面向煤层打的钻孔，形成固井固定在地层中；钻孔内沿固井井壁放置双套管，所述双套管包括内套管和外套管，内套管和外套管之间设有环形间隙，外套管深度小于内套管深度，外套管底部与内套管之间用环形连接板焊接，内套管外侧焊接注水管，构成双套管换热装置；由注水管注入常温水，由内套管和外套管的环形空间排出热水或水蒸气到地面使用，当气化过程结束后，在外套管底部以上切断内套管，回收内套管和注水管。本发明的有益效果是：降低了套管温度，有利于套管稳定，延长了钻孔的使用寿命；回收了煤气显热，提高气化过程热效率；内套管、注水管可回收，降低了钻孔成本。

Description

一种煤炭地下气化出气孔双套管换热装置及换热保护方法
技术领域
本发明属于煤炭地下气化技术领域，特别涉及一种煤炭地下气化出气孔双套管换热装置及换热保护方法。
  
背景技术
煤炭地下气化就是将处于地下的煤炭进行有控制的燃烧，在热及物理化学作用下，产生可燃组分，输送到地面的工艺过程。地下气化炉是借助于从地面向煤层打进气孔、排气钻孔，和在进、排气钻孔间沿煤层开拓气化通道而形成的。进气孔鼓气化剂（空气、氧气、水蒸气等），气化剂在煤层中与煤发生燃烧化学反应，生成高温（150℃～300℃）的热煤气，由出气孔排出地面。目前出气孔深度都在100米以上，都采用单套管支护，在热作用下，套管和固井材料热胀系数不一样，套管易损坏断裂，导致钻孔失稳而报废。同时煤气显热得不到利用，使气化过程热效率降低。
  
发明内容
本发明的目的是研究一种煤炭地下气化出气孔双套管换热装置及换热保护方法。该换热装置及换热方法采用双套管结构，形成深孔换热装置，降低了套管温度，有利于套管稳定，延长了钻孔的使用寿命，同时回收了煤气显热，提高气化过程热效率。
本发明技术方案是这样实现的：
一种煤炭地下气化出气孔双套管换热装置，其特征在于，所述换热装置包括固井、双套管；所述固井是由地面向煤层打的钻孔，固井固定在地层和煤层中；钻孔内沿固井井壁放置双套管，所述双套管包括内套管和外套管，内套管和外套管之间设有间隙，外套管深度小于内套管深度，外套管底部与内套管之间设有连接板，内套管外侧设有注水管。
所述由地面向煤层打钻孔形成固井，裸孔打至煤层顶部以下煤层厚度的1/2-1/3位置；
所述钻孔内放置双套管，内套管和外套管之间设有环形间隙，环形间隙宽度至少为50毫米，外套管深度小于内套管深度30-50米，外套管底部与内套管之间焊接连接板，所述连接板为环形钢板；
所述内套管外侧均匀焊接至少2根注水管，注水管外径至少20毫米，注水管口距离外套底部管口5-10米。
一种煤炭地下气化出气孔双套管换热保护方法，该方法是由地面向煤层打的钻孔，形成固井固定在地层和煤层中；钻孔内沿固井井壁设置双套管，所述双套管包括内套管和外套管，内套管和外套管之间设有间隙，外套管深度小于内套管深度，外套管底部与内套管之间用连接板焊接，内套管外侧设有注水管，构成双套管换热装置；由注水管注入常温水，由内套管和外套管的间隙排出热水或水蒸气到地面使用，当气化过程结束后，在外套管底部以上切断内套管，回收内套管和注水管，所述方法步骤如下：
a.由地面向煤层打钻孔，裸孔打至煤层顶部以下煤层厚度的1/2-1/3位置；
b.在钻孔内下放双套管，内套管和外套管之间间隙宽度为50-100毫米，外套管深度小于内套管深度30-50米，外套管底部与内套管之间用环形钢板焊接；
c.在内套管外侧均匀焊接2-4根注水管，外径20-50毫米，随内套管同步连接下放，以保证内套管和外套管间的环形间隙均匀；注水管口距离外套底部管口5-10米；
d.将内套管、外套管、注水管交错焊接下放，在内套管内进行反循环注浆，将双套管换热装置固定在地层中；
e.由注水管注入常温水到换热装置底部，水在环形空间通过内套管壁与热煤气进行换热，形成热水或蒸汽，排至地面使用；
f.当气化过程结束后，在外套管底部位置以上切断内套管，回收内套管和注水管。
所述a步骤是在地面向煤层打钻孔形成固井，钻孔深度为185米，到煤层的下部，裸孔直径450毫米。
所述b步骤是在钻孔内下放双套管，外套管2直径300毫米，内套管1直径170毫米，内套管和外套管之间环形间隙宽度为65毫米，外套管深度小于内套管深度30米，外套管底部与内套管之间用环形钢板焊接。
所述c步骤是在内套管外侧均匀焊接3根注水管，外径30毫米，随内套管同步连接下放，以保证内套管和外套管间的环形间隙均匀，注水管口距离外套底部管口5米。
所述e步骤是由注水管注入常温水到换热装置底部，水在环形空间通过内套管壁与热煤气进行换热，使煤气温度由190℃降至80℃，循环水由常温升至60-70℃。
所述f步骤是当气化过程结束后，在内套管深度150米处切断内套管，回收150米长的内套管和注水管。
 
本发明与已有技术相比达到的有益效果是：
1、降低了套管温度，有利于套管稳定，延长了钻孔的使用寿命；
2、回收了煤气显热，提高气化过程热效率在5％左右；
3、内套管、注水管可回收，降低了钻孔成本。
 
附图说明
图1为本发明双套管换热装置结构示意图。
图2为本发明双套管换热装置俯视示意图。
 
具体实施方式
实施例1：
一种煤炭地下气化出气孔双套管换热装置及换热保护方法。
参见图1、图2，图中，1-内套管，2-外套管，3-注水管，4-固井井壁，5-环行连接板，6-煤层，C-冷水，G-煤气，H-热水。
由地面向煤层打的钻孔，形成固井固定在地层和煤层6中；钻孔内沿固井井壁4放置双套管，所述双套管包括内套管1和外套管2，内套管和外套管之间设有间隙，外套管深度小于内套管深度，外套管底部与内套管之间用环形连接板5焊接，内套管外侧设有注水管3，构成双套管换热装置；由注水管注入冷水C或常温水，由内套管和外套管的间隙排出热水H或水蒸气到地面使用，当气化过程结束后，在外套管底部以上切断内套管，回收内套管和注水管。
所述方法步骤如下：
a.由地面向煤层打钻孔形成固井，裸孔打至煤层顶部以下煤层厚度的1/2-1/3位置；
b.在钻孔内下放双套管，内套管和外套管之间间隙宽度为50-100毫米，外套管深度小于内套管深度30-50米，外套管底部与内套管之间用环形钢板焊接；
c.在内套管外侧均匀焊接2-4根注水管，外径20-50毫米，随内套管同步连接下放，以保证内套管和外套管间的环形间隙均匀；注水管口距离外套底部管口5-10米；
d.将内套管、外套管、注水管交错焊接下放，在内套管内进行反循环注浆，将双套管换热装置固定在地层中，所述的反循环注浆是由内套管里注浆，由外套管和地层间隙中上返，待外套管和地层间隙充满浆后，停止注浆，候凝固井；
e.由注水管注入冷水或常温水到换热装置底部，水在环形空间通过内套管壁与热煤气G进行换热，形成热水或蒸汽，排至地面使用；
f.当气化过程结束后，在外套管底部位置以上切断内套管，回收内套管和注水管。
实施例2：
一种煤炭地下气化出气孔双套管换热装置及换热保护方法另一实施例，参见实施例1。
在地面向煤层打钻孔，深度为285米，到煤层6的下部，裸孔直径450毫米。在钻孔内沿固井井壁4下放双套管，外套管2直径300毫米，内套管1直径170毫米，内、外套管之间环形间隙宽度为65毫米，外套管深度小于内套管深度30米，外套管底部与内套管之间用环形钢板焊接。在内套管外侧均匀焊接3根注水管，外径30毫米，随内套管同步连接下放，以保证内、外套管间的环形间隙均匀。注水管口距离外套底部管口5米。内套管、外套管、注水管交错焊接下放，在内套管内进行反循环注浆，将双套管换热装置固定在地层和煤层中。
由注水管注入常温水到换热装置底部，水在环形空间通过内套管壁与热煤气进行换热，使煤气温度由190℃降至80℃，循环水由常温升至65℃左右，供煤矿职工浴室使用。
当气化过程结束后，在内套管深度250米处切断内套管，回收250米长的内套管和注水管。 

Claims (8)

1.一种煤炭地下气化出气孔双套管换热装置，其特征在于，所述换热装置包括固井、双套管；所述固井是由地面向煤层打的钻孔，固井固定在地层合煤层中；钻孔内沿固井井壁放置双套管，所述双套管包括内套管和外套管，内套管和外套管之间设有间隙，外套管深度小于内套管深度，外套管底部与内套管之间设有连接板，内套管外侧设有注水管。
2.根据权利要求1所述的一种煤炭地下气化出气孔双套管换热装置，其特征在于，所述由地面向煤层打钻孔形成固井，裸孔打至煤层顶部以下煤层厚度的1/2-1/3位置；
所述钻孔内放置双套管，内套管和外套管之间设有环形间隙，环形间隙宽度至少为50毫米，外套管深度小于内套管深度30-50米，外套管底部与内套管之间焊接连接板，所述连接板为环形钢板；
所述内套管外侧均匀焊接至少2根注水管，注水管外径至少20毫米，注水管口距离外套底部管口5-10米。
3.一种煤炭地下气化出气孔双套管换热保护方法，该方法是由地面向煤层打的钻孔，形成固井固定在地层和煤层中；钻孔内沿固井井壁放置双套管，所述双套管包括内套管和外套管，内套管和外套管之间设有间隙，外套管深度小于内套管深度，外套管底部与内套管之间用连接板焊接，内套管外侧设有注水管，构成双套管换热装置；由注水管注入常温水，由内套管和外套管的间隙排出热水或水蒸气到地面使用，当气化过程结束后，在外套管底部以上切断内套管，回收内套管和注水管，所述方法步骤如下：
a.由地面向煤层打钻孔形成固井，裸孔打至煤层顶部以下煤层厚度的1/2-1/3位置；
b.在钻孔内下放双套管，内套管和外套管之间间隙宽度为50-100毫米，外套管深度小于内套管深度30-50米，外套管底部与内套管之间用环形钢板焊接；
c.在内套管外侧均匀焊接2-4根注水管，外径20-50毫米，随内套管同步连接下放，以保证内套管和外套管间的环形间隙均匀；注水管口距离外套底部管口5-10米；
d.将内套管、外套管、注水管交错焊接下放，在内套管内进行反循环注浆，将双套管换热装置固定在地层中；
e.由注水管注入常温水到换热装置底部，水在环形空间通过内套管壁与热煤气进行换热，形成热水或蒸汽，排至地面使用；
f.当气化过程结束后，在外套管底部位置以上切断内套管，回收内套管和注水管。
4.根据权利要求3所述的一种煤炭地下气化出气孔双套管换热保护方法，其特征在于，所述a步骤是在地面向煤层打钻孔形成固井，钻孔深度为85米，到煤层的下部，裸孔直径450毫米。
5.根据权利要求3所述的一种煤炭地下气化出气孔双套管换热保护方法，其特征在于，所述b步骤是在钻孔内下放双套管，外套管2直径300毫米，内套管1直径170毫米，内套管和外套管之间环形间隙宽度为65毫米，外套管深度小于内套管深度30米，外套管底部与内套管之间用环形钢板焊接。
6.根据权利要求3所述的一种煤炭地下气化出气孔双套管换热保护方法，其特征在于，所述c步骤是在内套管外侧均匀焊接3根注水管，外径30毫米，随内套管同步连接下放，以保证内套管和外套管间的环形间隙均匀，注水管口距离外套底部管口5米。
7.根据权利要求3所述的一种煤炭地下气化出气孔双套管换热保护方法，其特征在于，所述e步骤是由注水管注入常温水到换热装置底部，水在环形空间通过内套管壁与热煤气进行换热，使煤气温度由190℃降至80℃，循环水由常温升至60-70℃。
8.据权利要求3所述的一种煤炭地下气化出气孔双套管换热保护方法，其特征在于，所述f步骤是当气化过程结束后，在内套管深度50米处切断内套管，回收50米长的内套管和注水管。
CN201110429816.2A 2011-12-20 2011-12-20 一种煤炭地下气化出气孔双套管换热装置及换热保护方法 Expired - Fee Related CN102434143B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110429816.2A CN102434143B (zh) 2011-12-20 2011-12-20 一种煤炭地下气化出气孔双套管换热装置及换热保护方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110429816.2A CN102434143B (zh) 2011-12-20 2011-12-20 一种煤炭地下气化出气孔双套管换热装置及换热保护方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102434143A true CN102434143A (zh) 2012-05-02
CN102434143B CN102434143B (zh) 2014-12-17

Family

ID=45982465

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110429816.2A Expired - Fee Related CN102434143B (zh) 2011-12-20 2011-12-20 一种煤炭地下气化出气孔双套管换热装置及换热保护方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102434143B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104747159A (zh) * 2015-02-03 2015-07-01 新奥气化采煤有限公司 井结构防漏水方法和井套管
CN105863600A (zh) * 2016-06-13 2016-08-17 山东鲁潍机械厂 一种地下煤炭气化排气管道温升保护结构及施工工艺
CN106121617A (zh) * 2016-08-24 2016-11-16 中为(上海)能源技术有限公司 用于煤炭地下气化工艺的余热回收产品井系统及操作方法
CN107091079A (zh) * 2017-06-16 2017-08-25 新疆国利衡清洁能源科技有限公司 煤炭地下气化点火装置及方法
CN107100609A (zh) * 2017-06-16 2017-08-29 新疆国利衡清洁能源科技有限公司 一种地下出气孔结构及其施工方法
FR3139380A1 (fr) 2023-08-01 2024-03-08 Cgg Services Sas Système et procédé pour l’extraction d'énergie et de ressources avec des émissions réduites

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4125289A (en) * 1976-10-28 1978-11-14 Kennecott Copper Corporation Method for in situ minefields
US5353869A (en) * 1993-03-12 1994-10-11 Union Oil Company Of California Method and apparatus for producing excessively hot hydrogeothermal fluids
CN2606869Y (zh) * 2003-01-09 2004-03-17 何满潮 一种单井采灌取能设备
WO2008124913A1 (en) * 2007-04-17 2008-10-23 Canadian Hydrothermal Recovery Technologies Inc. Injection device for injecting fluid into a well bore
CN201190559Y (zh) * 2008-05-28 2009-02-04 刘永建 超长的具有高传热特性的抽油杆热管总成

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4125289A (en) * 1976-10-28 1978-11-14 Kennecott Copper Corporation Method for in situ minefields
US5353869A (en) * 1993-03-12 1994-10-11 Union Oil Company Of California Method and apparatus for producing excessively hot hydrogeothermal fluids
CN2606869Y (zh) * 2003-01-09 2004-03-17 何满潮 一种单井采灌取能设备
WO2008124913A1 (en) * 2007-04-17 2008-10-23 Canadian Hydrothermal Recovery Technologies Inc. Injection device for injecting fluid into a well bore
CN201190559Y (zh) * 2008-05-28 2009-02-04 刘永建 超长的具有高传热特性的抽油杆热管总成

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104747159A (zh) * 2015-02-03 2015-07-01 新奥气化采煤有限公司 井结构防漏水方法和井套管
CN104747159B (zh) * 2015-02-03 2018-05-25 新奥科技发展有限公司 井结构防漏水方法和井套管
CN105863600A (zh) * 2016-06-13 2016-08-17 山东鲁潍机械厂 一种地下煤炭气化排气管道温升保护结构及施工工艺
CN105863600B (zh) * 2016-06-13 2018-05-29 山东鲁潍机械厂 一种地下煤炭气化排气管道温升保护结构及施工工艺
CN106121617A (zh) * 2016-08-24 2016-11-16 中为(上海)能源技术有限公司 用于煤炭地下气化工艺的余热回收产品井系统及操作方法
CN107091079A (zh) * 2017-06-16 2017-08-25 新疆国利衡清洁能源科技有限公司 煤炭地下气化点火装置及方法
CN107100609A (zh) * 2017-06-16 2017-08-29 新疆国利衡清洁能源科技有限公司 一种地下出气孔结构及其施工方法
CN107091079B (zh) * 2017-06-16 2023-09-08 新疆国利衡清洁能源科技有限公司 煤炭地下气化点火装置及方法
FR3139380A1 (fr) 2023-08-01 2024-03-08 Cgg Services Sas Système et procédé pour l’extraction d'énergie et de ressources avec des émissions réduites
WO2024126875A1 (en) 2023-08-01 2024-06-20 Cgg Services Sas System and method for energy and resource extraction with reduced emissions

Also Published As

Publication number Publication date
CN102434143B (zh) 2014-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102434143A (zh) 一种煤炭地下气化出气孔双套管换热装置及换热保护方法
CN101629485B (zh) 地下热能源钻井连通井开采方法
CN205690487U (zh) 一种干热岩供暖装置
US12000626B2 (en) Geothermal development system and the construction method thereof
PT1644671E (pt) Método de construção de um permutador de calor geotérmico
CN206478882U (zh) 一种u型井深层地热热传导系统
CN208205482U (zh) 一种中深层地热地下增强型换热系统
CN108332440A (zh) 一种中深层地热地下增强型换热系统及换热方法
CN103912304A (zh) 一种松软煤层本层瓦斯抽采方法
CN206803542U (zh) 一种大跨度多孔地热井系统
CN101892806B (zh) 高温高压空气喷射破岩钻井的方法及装置
CN107477895A (zh) 中深层地热井内换热器
CN110485969A (zh) 一种开采干热岩地热资源的装置及其钻孔成孔方法
GB2549832A (en) Geothermal power system
CN207540178U (zh) 中深层地热井内蓄热换热器
CN207904917U (zh) 深层埋管式预制型能源管桩
CN111664601B (zh) 一种深层地热井结构及废弃地热井的改造方法
CN201144684Y (zh) 地下气化炉出气孔管热伸缩及防漏装置
CN208765297U (zh) 一种中深层地埋管水平井换热结构
CN112576199B (zh) 一种用于地热井筒中的生产套管及其施工方法
CN208154861U (zh) 一种多斜井连通地热换热系统
CN207194865U (zh) 一种用于深层地热开采的大跨度水平对接u型井
CN215216745U (zh) 一种中深层大孔径同心型换热结构
CN204830951U (zh) 强化换热的地下深层岩层换热系统
CN207247602U (zh) 一种中深层地热能u型换热结构

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20141217

Termination date: 20211220

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee