CN103573237A - 用于地下气化开采的伸缩注气点火装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于地下气化开采的伸缩注气点火装置，包括装置主体、温度压力监控配套系统(1)、电路配套系统(2)、反向注气喷射装置(3)、电点火器(4)、注气连续管(5)、压力阻隔滑动装置(6)、连接装置(7)、外层井壁套管(8)、外层保护连续管(9)和电增温装置(10)；装置主体通过连接装置与外层保护连续管的前段连接，反向注气喷射装置可360°旋转，其上设有注气喷射口，与注气连续管连接，注气喷射口的开口方向与注气连续管的注入方向相反；电点火器安装在反向注气喷射口旁，装置主体通过压力阻隔滑动系统与外层井壁套管接触。本装置采用反向注气喷射系统进行注气，提高了燃烧效率及氧气使用率，并可以往复运动。

Description

用于地下气化开采的伸缩注气点火装置

技术领域

本发明提供一种伸缩注气点火装置，尤其是用于石油、煤炭、油页岩地下气化开采过程中的伸缩注气点火装置。

背景技术

石油、煤炭、油页岩在地下气化技术开采是现在一个发展前景最广阔的尖端技术课题，通过世界各国长期的探索与努力，石油、煤炭、油页岩、页岩在地下气化技术开采已经有了长足的进步和发展，可减少煤炭开采、运输和加工对环境造成的重大污染及安全等所带来的诸多问题，是实现封闭运行、无污染物排放、获取清洁能源唯一途径。

现阶段煤炭地下点火方式主要分为化学点火、固体燃料点火、电点火等，其点火成功率相对较低，现有注气方式由于直筒式注气法易造成有效气体浪费，提高注气成本并导致产出气组份不稳定和不能实现设计要求。而点火装置和控制点火装置的自动化、现代化和创新注气方式是石油、煤炭地下气化、油页岩气化技术开采不可缺少的关键技术装置。

本发明提供一种用于石油、煤炭、油页岩地下气化开采过程中的伸缩注气点火装置，该装置在油层、煤炭、油页岩地下气化开采过程中可以采用压力差、温度差作用实现自燃点火，也可实现远程遥控电控点火，也可通过注入化学助燃剂实现化学点火，是石油、煤炭、油页岩在地下气化技术开采和实施过程中的核心装置。

技术方案

本发明提供了一种用于石油、煤炭、油页岩地下气化开采的伸缩注气点火装置。

伸缩注气点火装置，包括装置主体、温度压力监控配套系统(1)、电路配套系统(2)、反向注气喷射装置(3)、电点火器(4)、注气连续管(5)、压力阻隔滑动装置(6)、连接装置(7)、外层井壁套管(8)、外层保护连续管(9)和电增温装置(10)；装置主体为锻造工艺，通过连接装置(7)与外层保护连续管(9)连接，温度压力监控配套系统(1)、电点火器(4)、电增温装置(10)与电路配套系统(2)相连接，反向注气喷射装置(3)上设有多个注气喷射口，与注气连续管(5)连接，并接通地面注气装置；电点火器(4)安装在反向注气喷射装置(3)旁，用于氧气喷射时点火；装置主体通过压力阻隔滑动系统(6)与外层井壁套管(8)接触，其中，温度压力监控配套系统用于监测油层、煤层、油页岩中的压力、温度的数据采集工作；压力阻隔滑动系统用于防止压力泄露并作为本装置伸缩运动时的活动支撑。

反向注气喷射系统装置，注气喷射口设计为多个，反向注气喷射装置可360度旋转，注气喷射口的开口方向与注气连续管的注入方向相反，二者之间的火角小于90°，使从气体喷射口喷出的富氧或空气沿着与注气连续管相反的方向喷射至油层、煤层中，在燃烧空间内形成旋转的富氧或空气涡流，使氧气充分与油层、煤层接触。连接装置与外层保护连续管的前段相连，使伸缩注气点火装置可随着连续管的电动装置前后伸缩进行反复使用。

本发明提供的伸缩注气点火装置，利用水平井使用本装置向油层、煤层中注入高热蒸汽、助燃剂、特种催化剂，并利用电增温装置对油层、煤层进行增温增压，提高油层、煤层温度到200-400℃，向煤层中注入富氧，使用本发明的装置系统中的电点火器利用电弧电火花使油层、煤层点火燃烧。根据油层、煤层的宽度厚度及地质情况，本装置可进行通过连续启动电点火装置实现单次点火和连续多次点火，并且可通过监控数据分析后，根据地下情况实现人工控制点火。通过连续管伸缩运动方式实现本装置的往复运动，实现了伸缩过程中可移动注气方法实现点火过程，实现了油层、煤层中有效稳定连续燃烧运行。

本装置采用反向注气喷射系统进行注气，使喷气方向与注气方向呈反方向角度，提高了燃烧效率及氧气使用率；装置集点火、注气、自动监控控制于一体；自动化控制操作，可以实现连续点火、控制点火、反复使用；大幅度降低石油、煤炭、油页岩地下气化技术开采成本及能源消耗，实现绿色环保和高效节能减排。

附图说明

附图1为伸缩注气点火装置的示意图。

图中：1、温度压力监控配套系统，2、电路配套系统，3、反向注气喷射装置，4、电点火器，5、注气连续管，6、压力阻隔滑动系统，7、连接装置，8、外层井壁套管，9、外层保护连续管，10、电增温装置。

具体实施例

如图1所示，伸缩注气点火装置，包括装置主体、温度压力监控配套系统(1)、电路配套系统(2)、反向注气喷射装置(3)、电点火器(4)、注气连续管(5)、压力阻隔滑动系统(6)、连接装置(7)、外层井壁套管(8)、外层保护连续管(9)和电增温装置(10)；装置主体为锻造工艺，通过连接装置(7)与外层保护连续管(9)的前段连接，温度压力监控配套系统(1)、电点火器(4)、电增温装置(10)与电路配套系统(2)相连接，反向注气喷射装置(3)上设有多个注气喷射口，与注气连续管(5)连接，并接通地面注气装置；电点火器(4)安装在反向注气喷射装置(3)旁，用于氧气喷射时点火；装置主体通过压力阻隔滑动系统(6)与外层井壁套管(8)接触，其中，温度压力监控配套系统用于监测油层、煤层、油页岩中的压力、温度的数据采集工作；压力阻隔滑动系统用于防止压力泄露并作为本装置伸缩运动时的活动支撑。

反向注气喷射系统中，注气喷射装置设计为可360度旋转，注气喷射口的开口方向与注气连续管的注入方向相反，二者之间的夹角为60°，使从注气喷射口喷出的富氧或空气沿着与注气连续管相反的方向喷射至油层、煤层中，在燃烧空间内形成旋转的富氧或空气涡流，使氧气充分与油层、煤层接触。连接装置与外层保护连续管相连，使伸缩注气点火装置可随着连续管的电动装置前后伸缩进行反复使用。

本发明提供的伸缩注气点火装置，利用水平井使用本装置向油层、煤层中注入高热蒸汽、助燃剂、特种催化剂，并利用电增温装置对油层、煤层进行增温增压，提高油层、煤层温度到200-400℃，向煤层中注入富氧，使用本发明的装置系统中的电点火器利用电弧电火花使油层、煤层点火燃烧。根据油层、煤层的宽度厚度及地质情况，本装置可进行通过连续启动电点火装置实现单次点火和连续多次点火，并且可通过监控数据分析后，根据地下情况实现人工控制点火。通过连续管伸缩运动方式实现本装置的往复运动，实现了伸缩过程中可移动注气点火过程，实现了油层、煤层中有效稳定连续燃烧运行。

Claims (4)

1.用于地下气化开采的伸缩注气点火装置，包括装置主体、温度压力监控配套系统(1)、电路配套系统(2)、反向注气喷射装置(3)、电点火器(4)、注气连续管(5)、压力阻隔滑动装置(6)、连接装置(7)、外层井壁套管(8)、外层保护连续管(9)和电增温装置(10)；其特征在于，装置主体通过连接装置(7)与外层保护连续管(9)连接，温度压力监控配套系统(1)、电点火器(4)、电增温装置(10)与电路配套系统(2)相连接，反向注气喷射装置(3)与注气连续管(5)连接，并接通地面注气装置；电点火器(4)安装在反向注气喷射装置(3)旁，装置主体通过压力阻隔滑动系统(6)与外层井壁套管(8)接触。

2.如权利要求1所述的伸缩注气点火装置，其特征在于，注气喷射装置可360度旋转，其上设有多个注气喷射口，注气喷射口的开口方向与注气连续管的注入方向相反，二者之间的夹角小于90°，使从注气喷射口喷出的富氧或空气沿着与注气连续管相反的方向喷射。

3.如权利要求2所述的伸缩注气点火装置，其特征在于，连接装置与外层保护连续管的前段相连，使伸缩注气点火装置可随着连续管的电动装置前后伸缩而往复运动。

4.如权利要求3所述的伸缩注气点火装置，其特征在于，伸缩注气点火装置在水平井中向油层、煤层中注入高热蒸汽、助燃剂、特种催化剂，并通过电增温装置对油层、煤层进行增温增压，提高油层、煤层温度到200-400℃，向煤层中注入富氧，电点火器利用电弧电火花使油层、煤层点火燃烧，根据油层、煤层的宽度厚度及地质情况，伸缩注气点火装置可进行通过连续启动电点火装置实现单次点火和连续多次点火，并且可通过监控数据分析后，根据地下情况实现人工控制点火。

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