CN107420082B - 孔口装置以及煤炭地下气化的进气孔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种孔口装置以及煤炭地下气化的进气孔，该孔口装置用于安装到进气孔上，进气孔上设置有外套管和设置于外套管内的内套管，内套管的端部凸出于外套管，孔口装置包括第一固定筒和第二固定筒，第一固定筒用于密封套接于外套管上；第二固定筒用于密封套接于内套管的凸出端上；第一固定筒和第二固定筒间不连通，第一固定筒和第二固定筒中一者上开设有气化剂入口，另一者上设置有线缆入口，第一固定件和第二固定件可拆卸连接。本发明提供的孔口装置以及煤炭地下气化的进气孔，第一固定筒与进气孔上的外套管形成第一通道，第二固定筒与进气孔上的内套管形成第二通道，如此以满足进气孔的复合需求。

Description

孔口装置以及煤炭地下气化的进气孔

技术领域

本发明涉及煤炭开采技术，具体涉及一种孔口装置以及煤炭地下气化的进气孔。

背景技术

煤炭地下气化技术是利用煤炭的地下原位燃烧、气化反应生产煤气或合成气的技术，在煤炭地下气化过程中，为了维持反应的进行，通常需要在煤层中设置进气钻孔、出气钻孔和相应的连接进、出气钻孔的气化通道。其中，进气孔的主要功能有三：其一为将各类气化剂(如空气、富氧、氧气、水、二氧化碳等)由地面输送至地下气化通道中；其二为将各类传感装置的线缆由此送入地下，这些传感装置用于检测各类工艺参数，如地下温度、气压、气体成分等等；其三为安装各类辅助组件，如阀门、压力表、密封组件等等。

现有技术中进气孔的孔口一般仅包括单层或者双层套管，各类输送气化剂的连续管和线缆由套管进入地下。如申请号为201410289232.3，授权公告号为2016.06.08，名称为“一种煤炭地下气化用套管及煤炭地下气化进、出气孔结构”的发明专利，其进气孔的孔口部位设置一水泥环，水泥环的内侧设置一上套管。各类气化剂以及线缆均通过上套管进入地下气化通道中。不同的输送标的对输送的要求不同，如空气和低浓度富氧(氧浓度低于50％)，可直接采用钻孔套管输送至地下气化通道，相应的地面孔口装置结构也较简单，仅需设置阀门进行煤气流向、切断、流量调节等等，此时上述的背景文件提供的孔口结构即可满足需求。而当用于输送高浓度富氧，特别是纯氧时，由于套管内壁在施工过程中被污染，一般难以用来直接输送，通常的做法是，管道事先脱脂，以使得内壁洁净度满足氧气输送要求。

现有技术的不足之处在于，单层的单层或者套管组成的进气孔的孔口装置难以满足多种复合要求的进气孔气化剂输送和线缆布置需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种孔口装置以及煤炭地下气化的进气孔，以解决现有技术中的上述不足之处。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种煤炭地下气化进气孔的孔口装置，其用于安装到进气孔上，所述进气孔上设置有外套管和设置于外套管内的内套管，所述内套管的端部凸出于所述外套管，所述孔口装置包括：

第一固定筒，其用于密封套接于所述外套管上；

第二固定筒，其用于密封套接于所述内套管的凸出端上；

所述第一固定筒和第二固定筒间不连通，所述第一固定筒和第二固定筒中一者上开设有气化剂入口，另一者上设置有线缆入口，所述第一固定件和第二固定件可拆卸连接。

上述的孔口装置，所述气化剂入口设置于所述第二固定筒的侧壁或者顶部。

上述的孔口装置，所述进气孔内还设置有氧气管道，所述氧气管道位于所述内套管的中心区域；

还包括接头组件，所述气化剂入口设置于所述第二固定筒的侧壁上，所述接头组件设置于所述第二固定筒的顶部，所述接头组件上设置有用于固定所述氧气管道的氧气通道。

上述的孔口装置，所述第一固定筒与所述第二固定筒之间设置有第一切断阀门。

上述的孔口装置，所述第二固定筒与所述接头组件之间设置有第二切断阀门。

上述的孔口装置，所述第一固定筒与所述内套管之间、以及所述第二固定筒与氧气管道之间均填充有机械密封结构。

上述的孔口装置，所述第二固定筒与所述内套管之间、以及所述接头组件与所述氧气管道之间均设置注脂密封组件。

上述的孔口装置，所述第一固定筒和/或第二固定筒上设置有抵接结构，所述第一固定筒的抵接结构抵接于所述外套管的外壁上，所述第二固定筒的抵接结构用于抵接于氧气管道的外壁上。

上述的孔口装置，所述第一固定筒和第二固定筒上均设置有所述气化剂入口和所述线缆入口。

一种煤炭地下气化的进气孔，包括孔口，还包括上述的孔口装置。

在上述技术方案中，本发明提供的煤炭地下气化进气孔的孔口装置，第一固定筒与进气孔上的外套管形成第一通道，第二固定筒与进气孔上的内套管形成第二通道，两个通道分别输送或者容纳不同的标的，如此以满足进气孔的复合需求。

由于上述孔口装置具有上述技术效果，包含该孔口装置的进气孔也应具有相应的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种实施例提供的孔口装置的结构示意图；

图2为本发明另一种实施例提供的孔口装置的结构示意图；

图3为本发明再一种实施例提供的孔口装置的结构示意图；

图4为本发明再一种实施例提供的孔口装置的结构示意图。

附图标记说明：

1、外套管；2、内套管；3、氧气管道；4、第一固定筒；5、第二固定筒；6、气化剂入口；7、线缆入口；8、第一切断阀门；9、第二切断阀门；10、机械密封结构；11、注脂密封组件；12、抵接结构；13、电缆密封器；14、法兰；15、接头组件；16、控制阀门；17、气化剂管道；18、连通管道；19、连接螺栓；20、丝扣。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

本发明提供的煤炭地下气化进气孔的孔口装置，其安装于煤炭地下气化的进气孔的孔口上，该进气孔的孔口上设置有双层套管结构：外套管1和内套管2，内套管2内套于外套管1中，外套管1和内套管2之间具有环空结构，内套管2、以及外套管1和内套管2之间的环空结构分别用于输送或安装不同的标的，其中内套管2的端部凸出于外套管1，即内套管2有一段伸出于外套管1的外部。

需要说明的是，这里内套管2和外套管1仅是相对而言，在进气孔的孔口部位，有可能外套管1的外侧还设置有更外层的套管，内套管2的内部也还可以设置有更内层的套管。

如1-2所示，本发明一个实施例提供的所述孔口装置包括第一固定筒4和第二固定筒5，第一固定筒4用于密封套接于所述外套管1上；第二固定筒5用于密封套接于所述内套管2的凸出端上；所述第一固定筒4和第二固定筒5间不连通，所述第一固定筒4和第二固定筒5中一者上开设有气化剂入口6，另一者上设置有线缆入口7，所述第一固定件和第二固定件可拆卸连接。

具体的，安装到地表的进气孔的孔口上后，第二固定筒5位于上方，第一固定筒4位于下方，第二固定筒5套接于内套管2的凸出端上，第一固定筒4套接于外套管1上。

较为优选的，第二固定筒5的内壁套接于内套管2的外壁上，可选的，第二固定筒5内套于内套管2的内壁上，或者第二固定筒5上设置符合的双层套管机构，内套管2插入双层套管机构之间，即第二固定筒5同时内套和外套于内套管2上。第二固定筒5可通过丝扣20连接内套管2，如此实现稳固连接。

本实施例中，第一固定筒4套接于外套管1上，同第二固定筒5与内套管2的套接方式类似的，第一固定筒4可以内套、外套或者同时内套和外套于外套管1上。

本实施例中，第一固定筒4的中部或底部套接外套管1，其顶部与第二固定筒5可拆卸连接，如螺接、卡接、铆接等等，较为优选，两者的端部通过法兰14进行连接。第一固定筒4和第二固定筒5之间不连通，即第一固定筒4和外套管1与内套管2之间形成的环空结构、与内套管2的内部通道之间不连通，两者可以独立输送不同的气化剂而不混合。

本实施例中，第一固定筒4的内壁与内套管2的外壁之间形成一环空结构，第一固定筒4上可开设气化剂入口6和线缆入口7中的至少一者，气化剂入口6和线缆入口7为开设于第一固定筒4侧壁上的通孔，气化剂入口6可连接连通管道18和控制阀门16等机构，通过连通管道18和控制阀门16向第一固定筒4与内套管2之间的环空结构中输入气化剂，进而由内套管2和外套管1间的环空将气化剂输入地下煤炭燃烧区中。线缆入口7用于穿入线缆，同样通过第一固定筒4与内套管2之间的环空结构，进而由内套管2和外套管1间的环空将线缆送到地下煤炭燃烧区中，线缆入口7上可设置电缆密封器13如丝堵、阀门、压力表等等以密封通孔。

相应的，第二固定筒5上也可开设气化剂入口6和线缆入口7中的至少一者，气化剂入口6和线缆入口7为开设于第一固定筒4侧壁上的通孔，第二固定筒5与内套管2的内部通道相连通，由此将气化剂和线缆由内套管2送入地下，气化剂入口6和线缆入口7可以是一个，也可以是多个，可以开设于第二固定筒5的顶部，也可以开设于第二固定筒5的侧部。

本实施例中，优选的，第一固定筒4上还可设置抵接结构12，抵接结构12的端部抵接于内套管2的外壁上，抵接结构12可以各类能够抵接内套管2外壁的结构，如杆状结构、块状结构等等，较为优选的，抵接结构12为顶丝，通过螺旋结构的转动，实现顶丝对内套管2抵接幅度和力度的调节。抵接结构12可以有多个，多个抵接结构12分别抵接于内套管2周向上的不同方向上，如此均衡抵接压力。

本实施例中，进一步的，还可在第一固定筒4与内套管2的环空之间设置机械密封结构10，如此防止内套管2和外套管1间的气体由第一固定筒4的顶端泄露。更进一步的，还可在第二固定筒5与内套管2的接触部位设置注脂密封组件11，如注脂阀和脂密封通道，通过注射密封脂密封第二固定筒5与内套管2的连接部分，如此通过机械密封结构10与注脂密封组件11实现双重密封，且两种密封的密封方式不同，可以在单一密封遇到不利的密封情况时保证密封效果。

本实施例中，更进一步的，还包括辅助固定结构，辅助固定结构的两端分别连接于第一固定筒4的内壁与内套管2的外壁上，如第一固定筒4与内套管2上设置有凸台或者凹槽类结构，环状的固定结构与凸台或者凹槽类结构相连接，机械密封装置10如密度垫等设置于辅助固定结构上。如此通过辅助固定结构一方面提升第一固定筒4与内套管2的连接强度，另一方面为机械密封装置10提供安装基准，使得密封效果更好。

本发明实施例提供的煤炭地下气化进气孔的孔口装置，第一固定筒4与进气孔上的外套管1形成第一通道，第二固定筒5与进气孔上的内套管2形成第二通道，两个通道分别输送或者容纳不同的标的，如此以满足进气孔的复合需求。

如图3所示，本实施例另一实施例提供的煤炭地下气化进气孔的孔口装置，其它结构可参见前述实施例，其主要不同之处在于，第二固定筒5的顶部未设置气化剂入口6和线缆入口7，而是连接了一个接头组件15，接头组件15上设置有用于固定所述氧气管道3的氧气通道，对应的，该氧气管道3设置于进气孔内，氧气管道3位于所述内套管2的中心区域，氧气管道3用于输送富氧或者纯氧，富氧和纯氧对管道的要求较高，如此通过最内层的管道予以输送。

接头组件15可以各类能够封闭第二固定筒5端部的结构，如块状结构、板状结构等等，较为优选的，其为法兰14机构，通过法兰14连接于第二固定筒5的顶部。

本实施例中，较为优选的，还可在第二固定筒5与氧气管道3的环空之间设置机械密封结构10，如此防止第二固定筒5和内套管2间的气体由第二固定筒5的顶端泄露。更进一步的，还可在接头组件15与氧气管道3的接触部位设置注脂密封组件11，如注脂阀和脂密封通道，通过注射密封脂密封接头组件15与氧气管道3的连接部分，如此通过机械密封结构10与注脂密封组件11实现双重密封，且两种密封的密封方式不同，可以在单一密封遇到不利的密封情况时保证密封效果。

本实施例中，更优选的，第二套管的顶端为缩口结构，机械密封结构10设置于该缩口结构中，缩口结构可以降低第二固定筒5与氧气管道3间的环空面积，一方面降低机械密封结构10的用料，另一方面也降低泄露的概率。

本实施例中，较为优选的，第二固定筒5上还可设置抵接结构12，抵接结构12的端部抵接于氧气管道3的外壁上，抵接结构12可以各类能够抵接氧气管道3外壁的结构，如杆状结构、块状结构等等，较为优选的，抵接结构12为顶丝，通过螺旋结构的转动，实现顶丝对氧气管道3抵接幅度和力度的调节。抵接结构12可以有多个，多个抵接结构12分别抵接于氧气管道3周向上的不同方向上，如此均衡抵接压力。

如图4所示，本发明再一个实施例提供的煤炭地下气化进气孔的孔口装置，其第一固定筒4与外套管1的相互结构、第二固定筒5与内套管2间的相互、以及氧气通道的结构等可以参考图1、2、3所示的前两个实施例。本实施例的主要改进之处在于，所述第一固定筒4与所述第二固定筒5之间设置有第一切断阀门8，和/或所述第二固定筒5与所述接头组件15之间设置有第二切断阀门9，通过切断阀门，将接头组件15、第二固定筒5及其附属组件以及第一固定筒4及其附属组件分隔成三个模块，如此安装时较为方便，更为重要的，当需要更换其中一个部分时，可以通过切断阀门实现切断整个管道，如此可以单独进行其中一个部分的更换而无需涉及其它部分，如此在进行功能扩展、替换以及删除时方便操作。

本实施例中，当设置第一切断阀门8、第二切断阀门9类结构时，第二固定筒5内可以活动设置氧气管道3，此时可以在第二固定筒5上方设置防喷盒，如此不需要对氧气管道3进行固定。

本发明实施例还提供一种煤炭地下气化的进气孔，包括孔口，孔口上设置有上述的双层套管结构：外套管1和内套管2，内套管2内套于外套管1中，外套管1和内套管2之间具有环空结构，内套管2、以及外套管1和内套管2之间的环空结构分别用于输送或安装不同的标的，其中内套管2的端部凸出于外套管1，即内套管2有一段伸出于外套管1的外部。还包括上述的孔口装置，上述孔口装置安装在上述的孔口上。

在上述技术方案中，由于上述孔口装置具有上述技术效果，包含该孔口装置的进气孔也应具有相应的技术效果。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (8)

1.一种煤炭地下气化进气孔的孔口装置，其用于安装到进气孔上，所述进气孔上设置有外套管和设置于外套管内的内套管，所述内套管的端部凸出于所述外套管，其特征在于，所述孔口装置包括：

第一固定筒，其用于密封套接于所述外套管上；

第二固定筒，其用于密封套接于所述内套管的凸出端上；

所述第一固定筒和第二固定筒间不连通，所述第一固定筒和第二固定筒中一者上开设有气化剂入口，另一者上设置有线缆入口，所述第一固定筒和第二固定筒可拆卸连接；

所述第一固定筒与进气孔上的外套管形成第一通道，第二固定筒与进气孔上的内套管形成第二通道，两个通道分别输送或者容纳不同的标的，如此以满足进气孔的复合需求；

所述进气孔内还设置有氧气管道，所述氧气管道位于所述内套管的中心区域；还包括接头组件，所述气化剂入口设置于所述第二固定筒的侧壁上，所述接头组件设置于所述第二固定筒的顶部，所述接头组件上设置有用于固定所述氧气管道的氧气通道。

2.根据权利要求1所述的孔口装置，其特征在于，所述第一固定筒与所述第二固定筒之间设置有第一切断阀门。

3.根据权利要求1所述的孔口装置，其特征在于，所述第二固定筒与所述接头组件之间设置有第二切断阀门。

4.根据权利要求1所述的孔口装置，其特征在于，所述第一固定筒与所述内套管之间、以及所述第二固定筒与氧气管道之间均填充有机械密封结构。

5.根据权利要求4所述的孔口装置，其特征在于，所述第二固定筒与所述内套管之间、以及所述接头组件与所述氧气管道之间均设置注脂密封组件。

6.根据权利要求1所述的孔口装置，其特征在于，所述第一固定筒和/或第二固定筒上设置有抵接结构，所述第一固定筒的抵接结构抵接于所述外套管的外壁上，所述第二固定筒的抵接结构抵接于氧气管道的外壁上。

7.根据权利要求1所述的孔口装置，其特征在于，所述第一固定筒和第二固定筒上均设置有所述气化剂入口和所述线缆入口。

8.一种煤炭地下气化的进气孔，包括孔口，其特征在于，还包括权利要求1-7任一项所述的孔口装置。

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