CN115949386A - 一种地面长钻孔煤体内部燃烧流态化开采装置及工作方法 - Google Patents

一种地面长钻孔煤体内部燃烧流态化开采装置及工作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115949386A
CN115949386A CN202211633746.7A CN202211633746A CN115949386A CN 115949386 A CN115949386 A CN 115949386A CN 202211633746 A CN202211633746 A CN 202211633746A CN 115949386 A CN115949386 A CN 115949386A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pipe
combustion
coal
coal seam
oxidant
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.)
Pending
Application number
CN202211633746.7A
Other languages
English (en)
Inventor
林柏泉
徐幼平
翟成
刘厅
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 CUMT
Original Assignee
China University of Mining and Technology CUMT
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 CUMT filed Critical China University of Mining and Technology CUMT
Priority to CN202211633746.7A priority Critical patent/CN115949386A/zh
Publication of CN115949386A publication Critical patent/CN115949386A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

本发明公开了一种地面长钻孔煤体内部燃烧流态化开采装置及工作方法,涉及煤层气开采和瓦斯抽采技术领域。包括燃烧支持系统和排采系统;包括氧化剂罐、还原剂罐和点火器,以及通过井筒进入煤层钻钻孔中的燃烧管和排采管,燃烧管端部设有喷火头;排采系统包括相互管路连接的换热器和水气分离器,管路上设有阀门,换热器上设有冷媒入口和冷媒出口,换热器通过混合管连接有抽油机,抽油机与排采管连接,排采管通过抽油机抽采的气体和水通过混合管进入换热器。该系统利用氧化剂还原剂在煤层钻孔中反应放热,点燃煤层中煤体,实现钻孔内部部分煤体持续稳定受控燃烧,从而改变煤矿井工开采模式,实现矸石不出矿、人员不下井的安全绿色开采,具有重要意义。

Description

一种地面长钻孔煤体内部燃烧流态化开采装置及工作方法
技术领域
本发明涉及煤矿瓦斯抽采技术领域,尤其是一种地面长钻孔煤体内部燃烧流态化开采装置及工作方法。
背景技术
近年来,由于我国煤矿开采逐步进入深部开采阶段,地热温度高、地应力高、瓦斯抽采困难等问题尤为突出,风险增加,越来越不适合人类井下作业。目前,常规煤炭开采有露天开采和井工开采,露天开采只适用于浅埋煤层。深部煤层目前也只开采到1500米,而石油开采则可以达到9000米以深,两者最大区别在于煤炭为固态,而石油为液态。因此,将煤层由固态直接井下转化为流体,然后抽出井面,从而避免了大规模人工进行开采,消除了井下各种风险对人造成的威胁,也减少了开采过程中矸石的排放,提高了煤炭的开采效率,保护了环境。该技术的实现对煤炭开采将产生变革性的影响。
发明内容
技术问题:针对现有技术不足之处,提供一种简单可靠、操作方便,能够有效将钻孔中的煤体流态化,使固体转换为气体或液体,从而在地面钻孔中直接抽取有益气体或液体,实现流态化开采的地面长钻孔煤体内部燃烧流态化开采装置及工作方法,克服井工开采过程中需要人下井面临各种风险、井工开采系统复杂、矸石需要运到地表等开采问题。
技术方案:本发明通的一种地面长钻孔煤体内部燃烧流态化开采装置,包括燃烧支持系统和排采系统;
所述燃烧支持系统包括设置在地表上的用于填充氧化剂的氧化剂罐、用于填充还原剂的还原剂罐和点火器,以及通过井筒进入煤层钻钻孔中的燃烧管和排采管,燃烧管端部设有喷火头;燃烧管包括被隔热套管包裹的电缆线、氧化剂管、还原剂管以及钢丝绳,电缆线包括温感导线、点火导线,氧化剂罐和还原剂罐分别通过氧化剂管和还原剂管与喷火头连接,喷火头端部设有喷嘴,内部设有温度探头和点火针,点火针、温度探头通过点火导线、温感导线均与点火器连接;
排采系统包括相互管路连接的换热器和水气分离器,管路上设有阀门,换热器上设有冷媒入口和冷媒出口,换热器通过混合管连接有抽油机,抽油机与排采管连接,排采管端部设有筛管,排采管通过抽油机抽采的气体和水通过混合管进入换热器,之后再进入水气分离器将水和混合气体进行分离,并将水从其上设置的冷水出口排出,将混合气从其上设置的混合气出口排出。
进一步,排采系统还包括设置在地表用以缠绕燃烧管的卷扬机,卷扬机经过转向坐改变方向,卷扬机在井口配有一转向坐,转向坐上的旋转轴使卷扬机拖拽力由卷扬机和转向坐形成的切向方向转为竖向方向。
进一步,喷火头包括喷火头套管,电缆线、氧化剂管、还原剂管的端部均设置在喷火头套管内,喷火头套管的端部为锥台结构,锥台侧面的侧面上设有多个用来扩大喷火范围的喷嘴。
进一步,所述燃烧管被隔热套管包裹的氧化剂管、还原剂管截面位于燃烧管中间位置左右对称分布,点火导线和温感导线并排设置在氧化剂管、还原剂管的上端,钢丝绳位于氧化剂管、还原剂管的下端。
进一步,氧化剂罐与氧化剂管之间设有流量表、阀门和阻火器、与还原剂罐与还原剂管之间设有流量表、阀门和阻火器。
一种地面长钻孔煤体内部燃烧流态化开采装置的工作方法,具体包括以下步骤:
a、将两个阻火器分别安装到氧化剂管和还原剂管的末端,将温度探头安装到温感导线末端,点火针安装到点火导线末端,将喷火头套管与隔热套管对齐拧紧并安装喷嘴形成喷火头;并将与喷火头连接的燃烧管作为卷扬机的移动端;
b、卷扬机的固定端燃烧管分出的氧化剂管和还原剂管分别连接流量表、阀门和阻火器,最后分别连接氧化剂罐和还原剂罐;电缆线连接点火器;
c、连接完毕后开启氧化剂管和还原剂管上的阀门,并进开启点火器进行点火测试,确定点火无误;
d、利用钻机和钻杆从地面向煤层施工长钻孔并下井筒,长钻孔包括垂直段与煤层段,垂直段为打穿岩层到达煤层的垂直钻孔,煤层段为在煤层中施工的水平钻孔,其中垂直段与煤层段的夹角小于度,煤层段起始处为最低处贴近底板,而煤层段的末端位于最高处并靠近煤层顶板,从而使煤层段在煤层中形成一条倾斜的钻孔,煤层段长度不少于米;
e、将筛管安装到排采管的端部,排采管的尾部依次与抽油机,混合管、流量表、换热器、阀门、水气分离器连接,进行气密性测试,确保不漏气后,利用用钻机和钻杆将燃烧管送入到长钻孔直至孔底,将排采管送入到长钻孔的煤层段;
f、对钻孔口的井筒进行密封,固定好排采管和燃烧管外层的套管,对井筒内、排采管和套管之外的空间注入水泥砂浆密封;
g、启动抽油机,如果抽出积水,先用抽油机排除积水,然后按照氧化剂和还原剂完全燃烧的比例向钻孔中注入混合比例的气体,利用点火器控制喷火头内的点火针持续点火,直至点火器上通过温度探头传输的温度稳定在度以上,表明长钻孔内部在持续燃烧;
h、检测通过抽油机抽出后经过水气分离器的混合气出口分离出的气体成分,如果可燃的甲烷、H或CO浓度持续上升,则逐步减少还原剂的供应量,持续供应氧化剂,通过温度探头实时检测确保钻孔内部维持燃烧;
i、根据混合气出口排出的气体流量,计算煤层在燃烧过程中的消耗量,从而确定燃烧管的拖拽速度和卷扬机的转速,之后一边维持喷火头对长钻孔煤层段的燃烧,一般利用卷扬机拖拽燃烧管向垂直段移动,直至将煤层段周围的煤层都燃烧完全为止,实现钻孔内部煤体持续稳定受控燃烧,实现矸石不出矿、人员不下井的安全绿色开采;
j、当喷火头拖拽到筛管位置时,停止氧化剂、还原剂的供应,继续抽采;当点火器上的温度显示处于℃以下时,表明长钻孔内部火焰已经熄灭;此时若抽采出的混合气中可燃气体,包括甲烷、H、CO或乙烷等其它烷烃气体,浓度高于%时,继续抽采,若低于%则停止抽采;
K、继续在该井筒的基础上打水平分支井,从而在扩展长钻孔覆盖的范围,施工完成后重复步骤d至j,直至煤层设计的气化面积全部覆盖,完成煤层燃烧采气;
l、利用排采管向煤层中注水,确保燃烧后的采空区火焰全部熄灭;撤出燃烧管,对井筒进行封闭。
进一步,所述长钻孔从在岩层中大部分竖直,然后在煤层中平滑到达底板,并进一步在煤层中形成.%-%的坡度。
进一步,位于井筒内部的排采管和燃烧管在井口有不少于m的密封。
进一步,通过分支井扩展长钻孔覆盖的范围包括,通过一条垂直段在煤层中布置多条平行设置的长钻孔;或者在单条长钻孔上设置鱼骨形的分支钻孔或者树杈形分支钻孔。
进一步,扩展长钻孔覆盖的范围方式包括:在施工长钻孔时并列施工多个水平设置的平行钻孔,同时在每条平行钻孔中均设有一条燃烧管通过增加水平孔的布置间距、增加拖拽燃烧管的速度等参数,从而降低单位长度煤层内煤的消耗,形成多排扩大的钻孔,实现了对煤层的卸压增透。
有益效果:由于采用了上述技术方案,本发明能够实现钻孔周围煤体流态化开采,减少人工下井面临的各类风险,同时,可以开采各类煤层,包括极薄煤层,可以开采200米以深的各种煤层。该技术实现了采煤和煤气化的结合,实现了井下无人,井上无煤和矸石,直接提取有用气体的目标,同时大大减少了煤炭开采成本。
附图说明
图1是本发明地面长钻孔煤体内部燃烧流态化开采装置的结构示意图;
图2是本发明的喷火头示意图;
图3是本发明的燃烧管示意图;
图4是本发明在井筒的基础上多个打水平分支井长钻孔的示意图;
图5是本发明在长钻孔上构造鱼骨形钻孔的示意图;
图6是本发明构造加宽水平分支井长钻孔示意图。
图中:1—井筒,2—排采管,3—燃烧管,4—筛管,5—抽油机,6—混合管,7—流量表,8—套管,9—换热器,10—阀门,11—冷媒出口,12—水气分离器,13—混合气出口,14—冷水出口,15—转向坐,16—卷扬机,17—电缆线,18—氧化剂管,19—点火器,20—还原剂管,21—氧化剂罐,22—阻火器,23—还原剂罐,24—喷火头,25—钢丝绳,26—隔热套管,27—岩层,28—煤层,29—灰渣,30—长钻孔,24-1—点火导线,24-2—温感导线,24-3—温度探头,24-4—点火针,24-5—喷嘴,24-6—喷火头套管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施案例作进一步的描述:
如图1所示,本发明的地面长钻孔煤体内部燃烧流态化开采装置,包括燃烧支持系统和排采系统;
所述燃烧支持系统包括设置在地表上的用于填充氧化剂的氧化剂罐21、用于填充还原剂的还原剂罐23和点火器19,以及通过井筒1进入煤层钻钻孔中的燃烧管3和排采管3,燃烧管3端部设有喷火头24;燃烧管3包括被隔热套管26包裹的电缆线17、氧化剂管18、还原剂管20以及钢丝绳25,电缆线17包括温感导线24-2、点火导线24-1,氧化剂罐21和还原剂罐23分别通过氧化剂管18和还原剂管20与喷火头24连接,喷火头24端部设有喷嘴24-5,内部设有温度探头24-3和点火针24-4,点火针24-4、温度探头24-3通过点火导线24-1、温感导线24-2均与点火器19连接,如图2所示;
排采系统包括相互管路连接的换热器9和水气分离器12,管路上设有阀门10,换热器9上设有冷媒入口和冷媒出口11,换热器9通过混合管6连接有抽油机5,抽油机5与排采管2连接,排采管2端部设有筛管4,排采管2通过抽油机5抽采的气体和水通过混合管6进入换热器9,之后再进入水气分离器12将水和混合气体进行分离,并将水从其上设置的冷水出口14排出,将混合气从其上设置的混合气出口13排出;排采系统还包括设置在地表用以缠绕燃烧管3的卷扬机16,卷扬机16经过转向坐15改变方向,卷扬机16在井口配有一转向坐15,转向坐15上的旋转轴使卷扬机16拖拽力由卷扬机16和转向坐15形成的切向方向转为竖向方向;
喷火头24包括喷火头套管24-6,电缆线17、氧化剂管18、还原剂管20的端部均设置在喷火头套管24-6内,喷火头套管24-6的端部为锥台结构,锥台侧面的侧面上设有多个用来扩大喷火范围的喷嘴24-5所述燃烧管3被隔热套管26包裹的氧化剂管18、还原剂管20截面位于燃烧管3中间位置左右对称分布,点火导线24-1和温感导线24-2并排设置在氧化剂管18、还原剂管20的上端,钢丝绳25位于氧化剂管18、还原剂管20的下端;氧化剂罐21与氧化剂管18之间设有流量表7、阀门10和阻火器22、与还原剂罐23与还原剂管20之间设有流量表7、阀门10和阻火器22。
一种地面长钻孔煤体内部燃烧流态化开采装置的工作方法,具体包括以下步骤:
a、将两个阻火器22分别安装到氧化剂管18和还原剂管20的末端,将温度探头24-3安装到温感导线24-2末端,点火针24-4安装到点火导线24-1末端,将喷火头套管24-6与隔热套管26对齐拧紧并安装喷嘴24-5形成喷火头24;并将与喷火头24连接的燃烧管作为卷扬机16的移动端;
b、卷扬机16的固定端燃烧管3分出的氧化剂管18和还原剂管20分别连接流量表7、阀门10和阻火器22,最后分别连接氧化剂罐21和还原剂罐23;电缆线17连接点火器19;
c、连接完毕后开启氧化剂管18和还原剂管20上的阀门10,并进开启点火器19进行点火测试,确定点火无误;
d、利用钻机和钻杆从地面向煤层28施工长钻孔30并下井筒1,长钻孔30包括垂直段与煤层段,垂直段为打穿岩层27到达煤层28的垂直钻孔,煤层段为在煤层28中施工的水平钻孔,其中垂直段与煤层段的夹角小于90度,煤层段起始处为最低处贴近底板,而煤层段的末端位于最高处并靠近煤层28顶板,从而使煤层段在煤层28中形成一条倾斜的钻孔,煤层段长度不少于50米;
e、将筛管4安装到排采管2的端部,排采管2的尾部依次与抽油机5,混合管6、流量表7、换热器9、阀门10、水气分离器12连接,进行气密性测试,确保不漏气后,利用用钻机和钻杆将燃烧管3送入到长钻孔30直至孔底,将排采管2送入到长钻孔30的煤层段;
f、对钻孔口的井筒1进行密封,固定好排采管2和燃烧管3外层的套管8,对井筒1内、排采管2和套管8之外的空间注入水泥砂浆密封;
g、启动抽油机,如果抽出积水,先用抽油机5排除积水,然后按照氧化剂和还原剂完全燃烧的比例向钻孔中注入混合比例的气体,利用点火器19控制喷火头24内的点火针24-4持续点火,直至点火器19上通过温度探头24-3传输的温度稳定在500度以上,表明长钻孔30内部在持续燃烧;
h、检测通过抽油机5抽出后经过水气分离器12的混合气出口13分离出的气体成分,如果可燃的甲烷、H2或CO浓度持续上升,则逐步减少还原剂的供应量,持续供应氧化剂,通过温度探头24-3实时检测确保钻孔内部维持燃烧;
i、根据混合气出口13排出的气体流量,计算煤层28在燃烧过程中的消耗量,从而确定燃烧管3的拖拽速度和卷扬机的转速,之后一边维持喷火头24对长钻孔30煤层段的燃烧,一般利用卷扬机16拖拽燃烧管3向垂直段移动,直至将煤层段周围的煤层都燃烧完全为止,实现钻孔内部煤体持续稳定受控燃烧,实现矸石不出矿、人员不下井的安全绿色开采;
j、当喷火头24拖拽到筛管4位置时,停止氧化剂、还原剂的供应,继续抽采;当点火器19上的温度显示处于100℃以下时,表明长钻孔30内部火焰已经熄灭;此时若抽采出的混合气中可燃气体,包括甲烷、H2、CO或乙烷等其它烷烃气体,浓度高于30%时,继续抽采,若低于30%则停止抽采;
K、继续在该井筒1的基础上打水平分支井,从而在扩展长钻孔30覆盖的范围,施工完成后重复步骤d至j,直至煤层设计的气化面积全部覆盖,完成煤层燃烧采气;
l、利用排采管2向煤层28中注水,确保燃烧后的采空区火焰全部熄灭;撤出燃烧管3,对井筒进行封闭。
所述长钻孔30从在岩层27中大部分竖直,然后在煤层28中平滑到达底板,并进一步在煤层中形成0.5%-5%的坡度;位于井筒1内部的排采管2和燃烧管3在井口有不少于3m的密封。
如图4、图5和图6所示,通过分支井扩展长钻孔30覆盖的范围包括,通过一条垂直段在煤层28中布置多条平行设置的长钻孔30;或者在单条长钻孔30上设置鱼骨形的分支钻孔或者树杈形分支钻孔;扩展长钻孔30覆盖的范围方式包括:在施工长钻孔30时并列施工多个水平设置的平行钻孔,同时在每条平行钻孔中均设有一条燃烧管3通过增加水平孔的布置间距、增加拖拽燃烧管3的速度等参数,从而降低单位长度煤层内煤的消耗,形成多排扩大的钻孔,实现了对煤层的卸压增透。

Claims (10)

1.一种地面长钻孔煤体内部燃烧流态化开采装置,其特征在于,包括燃烧支持系统和排采系统;
所述燃烧支持系统包括设置在地表上的用于填充氧化剂的氧化剂罐(21)、用于填充还原剂的还原剂罐(23)和点火器(19),以及通过井筒(1)进入煤层钻钻孔中的燃烧管(3)和排采管(3),燃烧管(3)端部设有喷火头(24);燃烧管(3)包括被隔热套管(26)包裹的电缆线(17)、氧化剂管(18)、还原剂管(20)以及钢丝绳(25),电缆线(17)包括温感导线(24-2)、点火导线(24-1),氧化剂罐(21)和还原剂罐(23)分别通过氧化剂管(18)和还原剂管(20)与喷火头(24)连接,喷火头(24)端部设有喷嘴(24-5),内部设有温度探头(24-3)和点火针(24-4),点火针(24-4)、温度探头(24-3)通过点火导线(24-1)、温感导线(24-2)均与点火器(19)连接;
排采系统包括相互管路连接的换热器(9)和水气分离器(12),管路上设有阀门(10),换热器(9)上设有冷媒入口和冷媒出口(11),换热器(9)通过混合管(6)连接有抽油机(5),抽油机(5)与排采管(2)连接,排采管(2)端部设有筛管(4),排采管(2)通过抽油机(5)抽采的气体和水通过混合管(6)进入换热器(9),之后再进入水气分离器(12)将水和混合气体进行分离,并将水从其上设置的冷水出口(14)排出,将混合气从其上设置的混合气出口(13)排出。
2.根据权利要求1所述地面长钻孔煤体内部燃烧流态化开采装置,其特征在于,排采系统还包括设置在地表用以缠绕燃烧管(3)的卷扬机(16),卷扬机(16)经过转向坐(15)改变方向,卷扬机(16)在井口配有一转向坐(15),转向坐(15)上的旋转轴使卷扬机(16)拖拽力由卷扬机(16)和转向坐(15)形成的切向方向转为竖向方向。
3.根据权利要求1所述地面长钻孔煤体内部燃烧流态化开采装置,其特征在于,喷火头(24)包括喷火头套管(24-6),电缆线(17)、氧化剂管(18)、还原剂管(20)的端部均设置在喷火头套管(24-6)内,喷火头套管(24-6)的端部为锥台结构,锥台侧面的侧面上设有多个用来扩大喷火范围的喷嘴(24-5)。
4.根据权利要求1所述地面长钻孔煤体内部燃烧流态化开采装置,其特征在于,所述燃烧管(3)被隔热套管(26)包裹的氧化剂管(18)、还原剂管(20)截面位于燃烧管(3)中间位置左右对称分布,点火导线(24-1)和温感导线(24-2)并排设置在氧化剂管(18)、还原剂管(20)的上端,钢丝绳(25)位于氧化剂管(18)、还原剂管(20)的下端。
5.根据权利要求1所述地面长钻孔煤体内部燃烧流态化开采装置,其特征在于,氧化剂罐(21)与氧化剂管(18)之间设有流量表(7)、阀门(10)和阻火器(22)、与还原剂罐(23)与还原剂管(20)之间设有流量表(7)、阀门(10)和阻火器(22)。
6.一种根据权利要求1-5所述地面长钻孔煤体内部燃烧流态化开采装置的工作方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
a、将两个阻火器(22)分别安装到氧化剂管(18)和还原剂管(20)的末端,将温度探头(24-3)安装到温感导线(24-2)末端,点火针(24-4)安装到点火导线(24-1)末端,将喷火头套管(24-6)与隔热套管(26)对齐拧紧并安装喷嘴(24-5)形成喷火头(24);并将与喷火头(24)连接的燃烧管作为卷扬机(16)的移动端;
b、卷扬机(16)的固定端燃烧管(3)分出的氧化剂管(18)和还原剂管(20)分别连接流量表(7)、阀门(10)和阻火器(22),最后分别连接氧化剂罐(21)和还原剂罐(23);电缆线(17)连接点火器(19);
c、连接完毕后开启氧化剂管(18)和还原剂管(20)上的阀门(10),并进开启点火器(19)进行点火测试,确定点火无误;
d、利用钻机和钻杆从地面向煤层(28)施工长钻孔(30)并下井筒(1),长钻孔(30)包括垂直段与煤层段,垂直段为打穿岩层(27)到达煤层(28)的垂直钻孔,煤层段为在煤层(28)中施工的水平钻孔,其中垂直段与煤层段的夹角小于90度,煤层段起始处为最低处贴近底板,而煤层段的末端位于最高处并靠近煤层(28)顶板,从而使煤层段在煤层(28)中形成一条倾斜的钻孔,煤层段长度不少于50米;
e、将筛管(4)安装到排采管(2)的端部,排采管(2)的尾部依次与抽油机(5),混合管(6)、流量表(7)、换热器(9)、阀门(10)、水气分离器(12)连接,进行气密性测试,确保不漏气后,利用用钻机和钻杆将燃烧管(3)送入到长钻孔(30)直至孔底,将排采管(2)送入到长钻孔(30)的煤层段;
f、对钻孔口的井筒(1)进行密封,固定好排采管(2)和燃烧管(3)外层的套管(8),对井筒(1)内、排采管(2)和套管(8)之外的空间注入水泥砂浆密封;
g、启动抽油机,如果抽出积水,先用抽油机(5)排除积水,然后按照氧化剂和还原剂完全燃烧的比例向钻孔中注入混合比例的气体,利用点火器(19)控制喷火头(24)内的点火针(24-4)持续点火,直至点火器(19)上通过温度探头(24-3)传输的温度稳定在500度以上,表明长钻孔(30)内部在持续燃烧;
h、检测通过抽油机(5)抽出后经过水气分离器(12)的混合气出口(13)分离出的气体成分,如果可燃的甲烷、H2或CO浓度持续上升,则逐步减少还原剂的供应量,持续供应氧化剂,通过温度探头(24-3)实时检测确保钻孔内部维持燃烧;
i、根据混合气出口(13)排出的气体流量,计算煤层(28)在燃烧过程中的消耗量,从而确定燃烧管(3)的拖拽速度和卷扬机的转速,之后一边维持喷火头(24)对长钻孔(30)煤层段的燃烧,一般利用卷扬机(16)拖拽燃烧管(3)向垂直段移动,直至将煤层段周围的煤层都燃烧完全为止,实现钻孔内部煤体持续稳定受控燃烧,实现矸石不出矿、人员不下井的安全绿色开采;
j、当喷火头(24)拖拽到筛管(4)位置时,停止氧化剂、还原剂的供应,继续抽采;当点火器(19)上的温度显示处于100℃以下时,表明长钻孔(30)内部火焰已经熄灭;此时若抽采出的混合气中可燃气体,包括甲烷、H2、CO或乙烷等其它烷烃气体,浓度高于30%时,继续抽采,若低于30%则停止抽采;
K、继续在该井筒(1)的基础上打水平分支井,从而在扩展长钻孔(30)覆盖的范围,施工完成后重复步骤d至j,直至煤层设计的气化面积全部覆盖,完成煤层燃烧采气;
l、利用排采管(2)向煤层(28)中注水,确保燃烧后的采空区火焰全部熄灭;撤出燃烧管(3),对井筒进行封闭。
7.根据权利要求6所述的工作方法,其特征在于,所述长钻孔(30)从在岩层(27)中大部分竖直,然后在煤层(28)中平滑到达底板,并进一步在煤层中形成0.5%-5%的坡度。
8.根据权利要求6所述的工作方法,其特征在于,位于井筒(1)内部的排采管(2)和燃烧管(3)在井口有不少于3m的密封。
9.根据权利要求6所述的工作方法,其特征在于,通过分支井扩展长钻孔(30)覆盖的范围包括,通过一条垂直段在煤层(28)中布置多条平行设置的长钻孔(30);或者在单条长钻孔(30)上设置鱼骨形的分支钻孔或者树杈形分支钻孔。
10.根据权利要求7所述的工作方法,其特征在于,扩展长钻孔(30)覆盖的范围方式包括:在施工长钻孔(30)时并列施工多个水平设置的平行钻孔,同时在每条平行钻孔中均设有一条燃烧管(3)通过增加水平孔的布置间距、增加拖拽燃烧管(3)的速度等参数,从而降低单位长度煤层内煤的消耗,形成多排扩大的钻孔,实现了对煤层的卸压增透。
CN202211633746.7A 2022-12-19 2022-12-19 一种地面长钻孔煤体内部燃烧流态化开采装置及工作方法 Pending CN115949386A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211633746.7A CN115949386A (zh) 2022-12-19 2022-12-19 一种地面长钻孔煤体内部燃烧流态化开采装置及工作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211633746.7A CN115949386A (zh) 2022-12-19 2022-12-19 一种地面长钻孔煤体内部燃烧流态化开采装置及工作方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115949386A true CN115949386A (zh) 2023-04-11

Family

ID=87288956

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211633746.7A Pending CN115949386A (zh) 2022-12-19 2022-12-19 一种地面长钻孔煤体内部燃烧流态化开采装置及工作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115949386A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102477857B (zh) 一种煤炭地下气化贯通方法
CN104251133B (zh) 一种可控注气点注气装置、注气工艺及气化方法
CN107642346B (zh) 一种海底浅层非成岩天然气水合物领眼回拖射流开采方法及开采装置
CN103670338B (zh) 一种煤层气与煤共采方法
CN100420824C (zh) 深层地下煤炭气化工艺方法
US8091626B1 (en) Downhole combustion unit and process for TECF injection into carbonaceous permeable zones
CN107939370B (zh) 一种条带式煤炭地下气化系统及生产方法
CN104563991B (zh) 一种煤炭地下气化炉的气化方法
CN104763368A (zh) 大直径潜孔锤用孔口密封装置及其反循环施工工艺
WO2024103622A1 (zh) 一种基于水平井甲烷原位燃爆压裂的煤系气开发方法
CN108301811A (zh) 一种低渗透性煤层瓦斯高效抽采方法
CN110159245A (zh) 分布式注排气通道窄条带煤炭地下气化炉生产系统及方法
CN110029968A (zh) 用于钻取水合物微小井眼并快速完井的装置及工作方法
CN112392484A (zh) 一种不动管柱的二氧化碳相变致裂增透装置及工作方法
CN109252833B (zh) 一种天然气水合物开采方法
CN117662101B (zh) 矿井下长距离压裂-注砂-测井一体化设备及方法
CA1206411A (en) Oil recovery by in situ combustion
CN106150471B (zh) 用于煤炭地下气化工艺的对接式气化炉与操作方法
WO2021179684A1 (zh) 一种地下气化炉的预控结构、气化炉及气化方法
CN113914846A (zh) 一种应用双羽状水平井改善煤炭地下气化气腔发育的方法
CN212027764U (zh) 一种地下气化炉的预控结构及气化炉
WO2013153388A2 (en) Improved underground coal gasification methods, systems and apparatus
CN117108258A (zh) 一种煤矿井下厚煤层大区域超前瓦斯精准治理方法
CN115949386A (zh) 一种地面长钻孔煤体内部燃烧流态化开采装置及工作方法
CN205990906U (zh) 用于煤炭地下气化工艺的对接式气化炉

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination