CN104612653A - 一种地下气化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地下气化方法，该方法包括在一次气化后的地下气化炉内预留的煤柱上打钻孔；贯通所述钻孔与所述地下气化炉的进气孔和/或出气孔，并对所述煤柱进行气化；利用地下气化炉原有的进气孔和出气孔，通过在残留的煤柱打孔进行二次开采，该方法简单，成本低，可以借用原来地下气化炉的进气、出气等单元；适用范围广，有效解决了地下气化炉一次气化开采后，残留的煤炭资源无法回采的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及煤炭气化领域，特别涉及一种地下气化方法。
背景技术
煤炭地下气化就是将处于地下的煤进行可控制的燃烧，通过对煤的热作用及化学作用而产生可燃气体的过程。地下气化炉是由进气井、气化通道、出气井及辅助监测井所组成，气化剂从进气井注入，在气化通道内与煤层发生复杂的热化学反应，生成的煤气沿气化通道和出气井输送至地面。
目前的地下气化炉在运行期间主要注重一次开采的煤炭采收，通常由于地下气化井下气化过程相对不易控制，由于煤层被气化采空后，煤层顶板易发生垮落现象，影响地下环境，因此，气化过程中需要在地下采空区设置相应的预留煤柱，用于地下气化完对采空区进行支护。这样导致了采空区会残留相当部分的煤资源无法开采，造成地下煤炭资源回采率较低。
发明内容
为了解决目前现有的地下气化炉一次气化开采后，残留的煤炭资源无法回采的技术问题，本发明提供一种地下气化方法。
本发明提供了一种地下气化方法，包括：
在一次气化后的地下气化炉内预留的煤柱上打钻孔；
贯通所述钻孔与所述地下气化炉的进气孔和/或出气孔，并对所述煤柱进行气化。
进一步地，在所述“在一次气化后的地下气化炉内预留的煤柱上打钻孔”的步骤之前或者过程中，还包括：
排出所述地下气炉内的存气。
进一步地，所述“在一次气化后的地下气化炉内预留的煤柱上打钻孔”的步骤包括：
在所述煤柱上打第一垂直钻孔；
所述“贯通所述钻孔与所述地下气化炉的进气孔和/或出气孔，并对所述煤柱进行气化”的步骤包括：
将所述第一垂直钻孔高压压裂，使所述第一垂直钻孔与所述地下气化炉的采空区贯通；
从所述第一垂直钻孔内通气化剂，对所述煤柱气化生产煤气，所述煤气通过所述地下气化炉的进气孔和/或出气孔排出；或，从所述地下气化炉的进气孔和/或出气孔通气化剂，对所述煤柱气化生产煤气，所述煤气通过所述第一垂直钻孔排出。
进一步地，所述“从所述第一垂直钻孔内通气化剂，对所述煤柱气化生产煤气，所述煤气通过所述地下气化炉的进气孔和/或出气孔排出；”的步骤之后还包括：
采集所述地下气化炉的进气孔和/或出气孔排出的煤气干燥后的含氧气体积数百分数；
在所述含氧气体积百分数超过预定百分数时，停止从所述第一垂直钻孔内通气化剂，并排尽所述地下气化炉内的存气；
在剩余的所述煤柱上打第二垂直钻孔；
将所述第二垂直钻孔高压压裂，使所述第二垂直钻孔与所述地下气化炉的采空区贯通；
从所述第二垂直钻孔内通气化剂，对剩余的所述煤柱气化生产煤气，所述煤气通过所述地下气化炉的进气孔和/或出气孔排出；或，从所述地下气化炉的进气孔和/或出气孔通气化剂，对剩余的所述煤柱气化生产煤气，所述煤气通过所述第二垂直钻孔排出。
进一步地，所述“从所述第一垂直钻孔内通气化剂，对所述煤柱气化生产煤气，所述煤气通过所述地下气化炉的进气孔和/或出气孔排出；”的步骤之后还包括：
采集所述地下气化炉的进气孔和/或出气孔排出的煤气干燥后的含氧气体积数百分数；
在所述含氧气体积百分数超过预定百分数时，停止从所述第一垂直钻孔内通气化剂，并排尽所述地下气化炉内的存气；
在剩余的所述煤柱上打第二垂直钻孔；
将所述第二垂直钻孔高压压裂，使所述第二垂直钻孔与所述第一垂直钻孔贯通；
从所述第二垂直钻孔内通气化剂，对剩余的所述煤柱气化生产煤气，所述煤气通过所述第一垂直钻孔排出；或，从所述第一垂直钻孔通气化剂，对剩余的所述煤柱气化生产煤气，所述煤气通过所述第二垂直钻孔排出。
进一步地，所述钻孔距离所述地下气化炉的采空区边界不超过预定距离；
所述第一垂直钻孔与所述第二垂直钻孔距离在预定范围。
进一步地，所述预定百分数为1％-3％中任一百分数；和/或，
所述预定距离为10米；和/或，
所述预定范围为3米-50米。
进一步地，所述预定范围为10米-20米。
进一步地，所述煤柱上煤层的中心距所述地下气化炉的采空区不超过50米。
进一步地，所述地下气化炉的进气口为定向钻孔或垂直孔；和/或，
所述地下气化炉的出气口为定向钻孔或垂直孔。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明提供的一种地下气化方法，通过在一次气化后的地下气化炉内预留的煤柱上打钻孔；贯通所述钻孔与所述地下气化炉的进气孔和/或出气孔，并对所述煤柱进行气化；利用地下气化炉原有的进气孔和出气孔，通过在残留的煤柱打孔进行二次开采，该方法简单，成本低，可以借用原来地下气化炉的进气、出气等单元；适用范围广，有效解决了地下气化炉一次气化开采后，残留的煤炭资源无法回采的技术问题。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为实施例一中使用本发明实施例方法之前一次气化开采之后的地下气化炉的结构示意图；
图2为实施例一中使用本发明实施例方法的地下气化炉的结构示意图；
图3为实施例二中使用本发明实施例方法之前一次气化开采之后的地下气化炉的结构示意图；
图4为实施例二中使用本发明实施例方法的地下气化炉的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种地下气化方法，包括：在一次气化后的地下气化炉内预留的煤柱上打钻孔；贯通所述钻孔与所述地下气化炉的进气孔和/或出气孔，并对所述煤柱进行气化。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本实施例所提及的水平面均为垂直于重力方向的平面。下面结合附图，对本发明的各优选实施例作进一步说明：
实施例一
如图1-图2所示，图1为一次气化开采时地下气化炉的结构示意图；其中1#-4#均为垂直孔，1#、3#为进气孔，2#、4#为出气孔；图中有底纹分布的为采空区的地面水平投影，图中①②分别指进气孔1#、3#对应的采空区，图2为实施例一中使用本发明实施例方法的地下气化炉的结构示意图，图中1’#为垂直钻孔。
如图1-图2所示，该地下气化方法，
步骤1，在地下气化炉一次气化开采完毕以后，排尽炉内存气，在地下预留的煤柱上直接打垂直钻孔1’#；
步骤2，对垂直钻孔1’#使用高压空气压裂，使垂直钻孔1’#与地下气化炉的采空区①、②贯通，在垂直钻孔1’#压力降至0.8MPa后贯通完成，向垂直钻孔1’内通气化剂，对预留的煤柱气化生产煤气，煤气从地下气化炉的进气孔1#、3#以及地下气化炉的出气孔2#、4#排出，直至地下气化炉的进气孔1#、3#或出气孔2#、4#排出的煤气干燥后的含氧气体积数百分数超过1％后，关闭地下气化炉。
其中，该实施例中，地下气化炉的进气孔1#、3#也可以为定向钻孔。
其中，步骤2中，作为其他选择，可以从第一垂直钻孔1’#出气，从地下气化炉的进气孔1#、3#和出气孔2#、4#中全部或者部分进气化剂，对预留的煤柱气化生产煤气。
其中，步骤1中，“在地下气化炉一次开采完毕以后，排尽炉内存气”具体为，在地下气化炉一次开采完毕以后，关闭地下气化炉的进气孔1#、3#，打开出气孔阀门，进行气化炉内存气排放；该步骤可以提前进行，也可以与“在地下预留的煤柱上直接打垂直钻孔1’#”同时进行。
其中，垂直钻孔1’#的位置为距离地下气化炉的采空区边界10米范围以内。
其中，煤柱上煤层的中心距所述地下气化炉的采空区不超过50米。
其中，在步骤2中，作为其他选择，在地下气化炉的进气孔1#、3#或出气孔2#、4#排出的煤气干燥后的含氧气体积数百分数超过2％或3％后，关闭地下气化炉。
其中，步骤1中，在地下预留的煤柱上直接打第一垂直钻孔1’#，包括钻井过程、固井过程以及测试过程，直至第一垂直钻孔1’#符合要求。
实施例二
如图3-图4所示，图3为一次气化开采时地下气化炉的结构示意图；其中1#-4#均为垂直孔，1#、3#为进气孔，2#、4#为出气孔；图中有底纹分布的为采空区的地面水平投影，图中①②分别指进气孔1#、3#对应的采空区，图2为实施例一中使用本发明实施例方法的地下气化炉的结构示意图，图中1’#、2’#和3’#均为垂直钻孔。
如图3-图4所示，该地下气化方法，
步骤1，在地下气化炉一次气化开采完毕以后，排尽炉内存气，在地下预留的煤柱上直接打第一垂直钻孔1’#；
步骤2，对第一垂直钻孔1’#使用高压空气压裂，使第一垂直钻孔1’#与地下气化炉的采空区①、②贯通，在第一垂直钻孔1’#压力降至0.8MPa后贯通完成，向第一垂直钻孔1’#内通气化剂，对预留的煤柱气化生产煤气，煤气从地下气化炉的进气孔1#、3#以及地下气化炉的出气孔2#、4#排出，直至地下气化炉的进气孔1#、3#或出气孔2#、4#排出的煤气干燥后的含氧气体积数百分数超过1％后，关闭地下气化炉。
步骤3，排尽关闭后的地下气化炉内存气，继续在剩余的煤柱上直接打第二垂直钻孔2’#；
步骤4，对第二垂直钻孔2’#使用高压空气压裂，使第二垂直钻孔2’#与地下气化炉的采空区①、②贯通，在第二垂直钻孔2’#压力降至0.8MPa后贯通完成，向第二垂直钻孔2’#内通气化剂，对剩余的煤柱气化生产煤气，煤气从地下气化炉的进气孔1#、3#以及地下气化炉的出气孔2#、4#排出，直至地下气化炉的进气孔1#、3#或出气孔2#、4#排出的煤气干燥后的含氧气体积数百分数超过1％后，关闭地下气化炉。
步骤5，排尽关闭后的地下气化炉内存气，继续在剩余的煤柱上直接打第三垂直钻孔3’#；
步骤6，对第三垂直钻孔3’#使用高压空气压裂，使第三垂直钻孔3’#与地下气化炉的采空区①、②贯通，在第三垂直钻孔3’#压力降至0.8MPa后贯通完成，向第三垂直钻孔3’内通气化剂，对剩余的煤柱气化生产煤气，煤气从地下气化炉的进气孔1#、3#以及地下气化炉的出气孔2#、4#排出，直至地下气化炉的进气孔1#、3#或出气孔2#、4#排出的煤气干燥后的含氧气体积数百分数超过1％后，关闭地下气化炉。
依次反复，直至气化完剩余的所有煤柱，然后将地下气化炉完全闭炉。
其中，该实施例中，地下气化炉的进气孔1#、3#也可以为定向钻孔。
其中，在步骤2中，作为其他选择，可从第一垂直钻孔1’#出气，从地下气化炉的进气孔1#、3#和出气孔2#、4#中全部或者部分进气化剂，对预留的煤柱气化生产煤气。
在步骤4中，作为其他选择，可以从第二垂直钻孔2’#出气，从地下气化炉的进气孔1#、3#和出气孔2#、4#中全部或者部分进气化剂，对预留的煤柱气化生产煤气；或，可以从第二垂直钻孔2’#出气，从第一垂直钻孔1’#进气化剂，对预留的煤柱气化生产煤气；或从第一垂直钻孔1’#出气，从第二垂直钻孔2’#进气化剂，对预留的煤柱气化生产煤气。
在步骤6中，作为其他选择，可以从第三垂直钻孔3’#出气，从地下气化炉的进气孔1#、3#和出气孔2#、4#中全部或者部分进气化剂，对预留的煤柱气化生产煤气；或从第三垂直钻孔3’#出气，从第一垂直钻孔1’#和/或第二垂直钻孔2’#进气化剂，对预留的煤柱气化生产煤气；或从第一垂直钻孔1’#和/或第二垂直钻孔2’#出气，从第三垂直钻孔3’#进气化剂，对预留的煤柱气化生产煤气。
其中，步骤1中，“在地下气化炉一次开采完毕以后，排尽炉内存气”具体为，在地下气化炉一次开采完毕以后，关闭地下气化炉的进气孔1#、3#，打开出气孔阀门，进行气化炉内存气排放；该步骤可以提前进行，也可以与“在地下预留的煤柱上直接打第一垂直钻孔1’#”同时进行。
其中，煤柱上煤层的中心距所述地下气化炉的采空区超过50米。
其中,作为其他选择，第一垂直钻孔1’#、第二垂直钻孔2’#和第三垂直钻孔3’#可以一次打完再开采残留煤柱。。
其中，第一垂直钻孔1’#、第二垂直钻孔2’#和第三垂直钻孔3’#的位置均为距离地下气化炉的采空区边界10米范围以内。
其中，第一垂直钻孔1’#、第二垂直钻孔2’#和第三垂直钻孔3’#中相邻垂直钻孔间距在3-50米之间；优选第一垂直钻孔1’#、第二垂直钻孔2’#和第三垂直钻孔3’#中相邻垂直钻孔间距在10-20米之间。
其中，在步骤2中，作为其他选择，地下气化炉的进气孔1#、3#或出气孔2#、4#排出的煤气干燥后的含氧气体积数百分数超过2％或3％后，关闭地下气化炉。
在步骤4中，作为其他选择，地下气化炉的进气孔1#、3#或出气孔2#、4#排出的煤气干燥后的含氧气体积数百分数超过2％或3％后，关闭地下气化炉。
在步骤5中，作为其他选择，地下气化炉的进气孔1#、3#或出气孔2#、4#排出的煤气干燥后的含氧气体积数百分数超过2％或3％后，关闭地下气化炉。
其中，步骤1中，在地下预留的煤柱上直接打第一垂直钻孔1’#，包括钻井过程、固井过程以及测试过程，直至第一垂直钻孔1’#符合要求。
步骤3中，在剩余的煤柱上直接打第二垂直钻孔2’#，包括钻井过程、固井过程以及测试过程，直至第二垂直钻孔2’#符合要求。
步骤4中，在剩余的煤柱上直接打第三垂直钻孔3’#，包括钻井过程、固井过程以及测试过程，直至第三垂直钻孔3’#符合要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种地下气化方法，其特征在于，包括：
在一次气化后的地下气化炉内预留的煤柱上打钻孔；
贯通所述钻孔与所述地下气化炉的进气孔和/或出气孔，并对所述煤柱进行气化。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述“在一次气化后的地下气化炉内预留的煤柱上打钻孔”的步骤之前或者过程中，还包括：
排出所述地下气炉内的存气。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述“在一次气化后的地下气化炉内预留的煤柱上打钻孔”的步骤包括：
在所述煤柱上打第一垂直钻孔；
所述“贯通所述钻孔与所述地下气化炉的进气孔和/或出气孔，并对所述煤柱进行气化”的步骤包括：
将所述第一垂直钻孔高压压裂，使所述第一垂直钻孔与所述地下气化炉的采空区贯通；
从所述第一垂直钻孔内通气化剂，对所述煤柱气化生产煤气，所述煤气通过所述地下气化炉的进气孔和/或出气孔排出；或，从所述地下气化炉的进气孔和/或出气孔通气化剂，对所述煤柱气化生产煤气，所述煤气通过所述第一垂直钻孔排出。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述“从所述第一垂直钻孔内通气化剂，对所述煤柱气化生产煤气，所述煤气通过所述地下气化炉的进气孔和/或出气孔排出；”的步骤之后还包括：
采集所述地下气化炉的进气孔和/或出气孔排出的煤气干燥后的含氧气体积数百分数；
在所述含氧气体积百分数超过预定百分数时，停止从所述第一垂直钻孔内通气化剂，并排尽所述地下气化炉内的存气；
在剩余的所述煤柱上打第二垂直钻孔；
将所述第二垂直钻孔高压压裂，使所述第二垂直钻孔与所述地下气化炉的采空区贯通；
从所述第二垂直钻孔内通气化剂，对剩余的所述煤柱气化生产煤气，所述煤气通过所述地下气化炉的进气孔和/或出气孔排出；或，从所述地下气化炉的进气孔和/或出气孔通气化剂，对剩余的所述煤柱气化生产煤气，所述煤气通过所述第二垂直钻孔排出。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述“从所述第一垂直钻孔内通气化剂，对所述煤柱气化生产煤气，所述煤气通过所述地下气化炉的进气孔和/或出气孔排出；”的步骤之后还包括：
采集所述地下气化炉的进气孔和/或出气孔排出的煤气干燥后的含氧气体积数百分数；
在所述含氧气体积百分数超过预定百分数时，停止从所述第一垂直钻孔内通气化剂，并排尽所述地下气化炉内的存气；
在剩余的所述煤柱上打第二垂直钻孔；
将所述第二垂直钻孔高压压裂，使所述第二垂直钻孔与所述第一垂直钻孔贯通；
从所述第二垂直钻孔内通气化剂，对剩余的所述煤柱气化生产煤气，所述煤气通过所述第一垂直钻孔排出；或，从所述第一垂直钻孔通气化剂，对剩余的所述煤柱气化生产煤气，所述煤气通过所述第二垂直钻孔排出。
6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述钻孔距离所述地下气化炉的采空区边界不超过预定距离；
所述第一垂直钻孔与所述第二垂直钻孔距离在预定范围。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预定百分数为1％-3％中任一百分数；和/或，
所述预定距离为10米；和/或，
所述预定范围为3米-50米。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述预定范围为10米-20米。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述煤柱上煤层的中心距所述地下气化炉的采空区不超过50米。
10.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述地下气化炉的进气口为定向钻孔或垂直孔；和/或，
所述地下气化炉的出气口为定向钻孔或垂直孔。
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