CN117529595A - 煤地下气化以及相关的系统和方法 - Google Patents

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伊万·萨皮泰考夫
塞米恩·梅芙
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Abstract

本发明公开了用于将煤气化的方法和系统。一种代表性煤气化系统(5)可以包括：(i)注入井(20)，其从地表面(50)延伸到煤层(10)的煤地下气化(UCG)反应区域(70)；(ii)生产井(45)，其与所述注入井间隔开并且从所述地表面延伸到所述UCG反应区域；以及(iii)管道(62)，其各自从所述地表面延伸到所述煤层的地带。所述管道的在所述煤层内的端部部分可以侧向地位于所述UCG反应区域外围。所述管道被配置为将主要流体从所述地表面输送到所述主要区域，所述注入井被配置为将氧化剂气体输送到所述UCG反应区域，并且所述生产井被配置为将所述产品气体从所述UCG反应区域输送到所述地表面。

Description

煤地下气化以及相关的系统和方法
相关申请交叉引用
本申请要求享有于2021年1月19日提交的美国临时专利申请第63/139,044号的权益和优先权，该美国临时专利申请通过引用整体并入本文。
技术领域
本公开涉及煤地下气化的领域。
背景技术
煤地下气化(“UCG”)是使用煤在地下煤层处生成产品气体的工业过程。通常，UCG涉及将氧化剂以及(如果需要的话)水和/或蒸汽供应到地下煤层，以点燃煤并维持气化过程。氧化剂以及可能的其他试剂通常经由从表面钻探的注入井输送到地下煤层。气化过程生成产品气体，然后可以使用从表面钻探的生产井将产品气体带到表面。产品气体主要为氢气，一氧化碳，甲烷，和二氧化碳。替代性地，可以使用矿井和相关的巷道来注入氧化剂和/或产生产品气体。所得到的提取的产品气体可以通过多种方式在商业上使用，例如，作为用于发电的燃烧燃料或者作为生产燃料，肥料，或其他化学产品的化学原料。
附图说明
将参考附图来描述本公开的实施例。然而，本公开的各种实施例不限于附图所示的布置。
图1是煤地下气化系统的示意性横截面侧视图。
图2是根据本技术的实施例的煤地下气化系统的示意性横截面平面视图。
图3是图2所示的煤地下气化系统的示意性横截面侧视图。
图4是根据本技术的实施例的用于将煤气化的方法的流程框图。
具体实施方式
I、概述
如上所述，煤地下气化(“UCG”)是将一种或多种氧化剂注入到煤层中以促进原位气化反应的过程。气化反应产生产品气体，然后可以使用从煤层延伸到表面的一个或多个生产井来提取该产品气体并将其带到表面。产品气体可以包括氢气，一氧化碳，甲烷，和/或二氧化碳，并且有时被称为“合成气(syngas)”或合成气体(synthesis gas)。产品气体的具体组成可以基于多个因素(诸如地层压力，煤层的深度，氧化剂平衡，和气化条件)而变化。
虽然UCG和其他地下气体加工技术已经被使用了几十年来生产和提取合成气，但传统的UCG系统和方法具有许多不足。例如，UCG系统通常包括各自具有设置在煤层的UCG反应区域内的端部部分的注入井和生产井，气化反应发生在UCG区域处。在经由注入井注入氧化剂气体并且点燃UCG反应区域处的煤层的煤时，注入的氧化剂气体与煤的碳分子反应以产生合成气。然而，当氧化剂气体在煤层内从注入井发散时，在UCG反应区域之外没有防溢出(containment)设备或技术来防止氧化剂气体在远离生产井的方向上行进。因此，并非所有氧化剂气体都被气化反应使用并被转化成合成气，并且一些氧化剂气体可能会将煤层的包围UCG反应区域的地带氧化，这通常是不被期望的。这进而可能会导致低产品气体产率，低氢气回收率，和经营者增加的成本。相对地，出于相同的原因，通过气化反应产生的许多产品气体未被生产井提取。即，在产品气体在UCG反应区域内生成时，产品气体在远离生产井的方向上发散，并且因此，并非所有产品气体都被提取。这进一步导致了低产率，低氢气回收率，和增加的成本。另外，未提取的产品气体可以迁移到煤层的其他区域而成为污染物。
本技术的实施例通过防止氧化剂气体，产品气体，和/或其他气体溢出UCG反应区域由此抑制它们迁移到不期望的地带来解决这些和其他问题。作为示例，本技术的实施例可以包括从地表面延伸到煤层的UCG反应区域的注入井，从地表面延伸到UCG反应区域的生产井，以及各自从地表面延伸到煤层的侧向地位于UCG反应区域外围的地带的多个管道。在一些实施例中，管道的端部部分定位在煤层中以在UCG反应区域周围形成周界或部分周界，使得经由管道输送的主要流体可以在煤层内形成至少部分地包围UCG反应区域的加压主要区域。主要区域可以有效地充当屏障和/或在高于UCG反应区域的压力的压力下操作，以防止与气化反应相关的气体溢出。这样做，本技术的实施例可以更好地确保：(i)氧化剂气体被在UCG反应区域内发生的气化反应使用，和/或(ii)产品气体经由生产井提取以增加产品气体的产率并增强氢气回收率，以及其他益处。
图1示出了UCG系统5及相关的过程。如图1所示，UCG系统5包括地下煤层10，其具有UCG反应区域70，从表面50延伸到UCG反应区域70的注入井20，和从UCG反应区域70延伸到表面50的生产井45。煤层10和/或UCG反应区域70位于地表面50下方一定距离(例如，100米(m)-1600米)处，并且是原位气化反应发生的地点。注入井20可以被配置为接收氧化剂(例如，氧气，空气，或其组合)并将氧化剂输送到UCG反应区域70，并且生产井45可以被配置为接收在UCG反应区域70处产生的产品气体55(例如，合成气)并将合成气55输送到表面50，在该表面处，产品气体55可以经受进一步加工。注入井20的端部部分25可以定位在UCG反应区域70的反应区域30处，并且生产井45的端部部分40可以定位在UCG反应区域70的生产区域32处。注入井20的端部部分25与生产井45的端部部分40之间的距离可以介于15-300米之间，并且可以根据特定的UCG反应区域70的多种因素而变化。
氧化剂15可以在大体上高压力和/或环境(或较高的)温度下从表面50供应(例如，泵送)。在一些实施例中，在气化反应的过程中，氧化剂15在UCG反应区域70处可以具有700℃-1500℃或介于其间的任何值(例如，800℃，900℃，1000℃，1200℃，1400℃等)的温度。在一些实施例中，水也可以经由注入井(例如，与氧化剂15同时)供应，并且可以使得气化反应能够产生更多产品气体55。在一些实施例中，煤层10包括充分的水(例如，因为煤层位于地下水位35下面)，并且因此不需要经由注入井20供应额外的水。在操作中，点燃煤层10的煤，并且发起气化反应，从而使得注入的氧化剂15和/或水能够促进原位气化反应并产生产品气体55。
如前所述，产品气体55可以包括氢气，一氧化碳，甲烷，和二氧化碳的混合物。在一些实施例中，产品气体55还可以包括包含各种有机化合物，氨,和硫化氢的污染物。产品气体55在以下反应1中以简化术语表示为仅氢气和一氧化碳。
3C(s)+H2O(g)+O2(g)→3CO(g)+H2(g)(反应1)
在实践中，经由气化反应产生的产品气体55朝向生产区域32流动且然后经由生产井45流到表面50。提取的产品气体55然后可以根据期望的最终用途或商业应用而被处理(例如，纯化)和/或经受进一步加工。
II、煤地下气化系统和相关的方法
如前所述，本技术的实施例包括对传统UCG系统的改进。图2是代表性UCG系统100的示意性横截面平面视图，并且图3是图2所示的UCG系统100的示意性横截面侧视图。同时参考图2和图3，系统100包括注入井20和生产井45，其各自从地表面50(图3)延伸到煤层10，相应的注入井20和生产井45的端部部分25，40(图3)定位在煤层10的UCG反应区域70中,或在煤层10的UCG反应区域70处。如参考图1描述的，注入井20被配置为将氧化剂15输送到煤层10，并且生产井45被配置为将在UCG反应区域70处产生的产品气体55输送到地表面50(图3)。
继续参考图2和图3，系统100可以包括多个流体管道62(例如，井，矿井等)。管道62中的每个管道可以从地表面50(图3)延伸到煤层10的地带，并且具有侧向地定位在(i)UCG反应区域70和/或(ii)相应的注入井20和生产井45的端部部分25，40(图3)外围的端部部分60。如图2所示，管道62的端部部分60可以包围相应的注入井20和生产井45的端部部分25，40，使得管道端部部分60在井端部部分25，40和/或UCG反应区域周围形成周界。在一些实施例中，管道端部部分60可以布置在煤层10内以形成大体上圆形，卵形，矩形,或多边形形状。另外地或可选择的，在一些实施例中，管道端部部分60不完全包围相应的注入井20和生产井45的端部部分25，40，而是仅部分地包围井端部部分25，40。
管道62可以被配置为经由管道端部部分60接收主要流体80并将主要流体80从地表面50输送到煤层10。主要流体80可以包括二氧化碳(例如，气态或液态二氧化碳)，超临界流体(例如，超临界二氧化碳)，水(例如，蒸汽)，有机材料(例如，有机溶剂，聚合物)，无机材料，和/或其组合。一旦被注入，主要流体80就可以从管道端部部分60中的每个管道端部部分分散到煤层10中，以使周围地带大体上饱和并形成主要区域65。主要区域65包括煤层10的煤或煤基质以及主要流体80，在主要区域中，主要流体80可以包括：(i)按主要区域65的开放裂缝空间的体积和/或孔隙体积计至少30％，40％，50％，60％，70％，或80％，和/或(ii)按主要区域65的重量计至少5％，10％，15％，20％，25％(例如，通过吸附煤以及填充孔隙和开放裂缝空间)。这样，经由管道62中的各个管道注入到煤层10的主要流体80将在多个方向上从对应的管道端部部分60分散，使得主要区域65形成在管道62中的每个管道的管道端部部分60周围。注入主要流体80可以使：(i)煤层的煤或煤基质粒度增大，(ii)煤层10的夹板裂缝闭合，和/或(iii)煤层10的各个煤颗粒之间的空隙或孔隙空间被填充。换句话说，虽然在主要流体80被注入之前，煤层10可以在各个煤颗粒之间具有第一空隙或孔隙空间，但是在注入主要流体80之后，主要区域65可以具有小于第一孔隙空间的第二孔隙空间。
由于注入主要流体80而在UCG反应区域70周围形成的主要区域65可以有效地防止氧化剂15，产品气体55，以及UCG反应区域70内存在的其他气体溢出。换句话说，主要区域65可以创建低渗透率或大体上不可渗透的壳套或屏障带，该壳套或屏障抑制流体从UCG反应区域70迁移到煤层10的在主要区域65外围的地带。这样做，主要区域65可以改善经由系统100产生的产品气体55的总产率，改善氧化剂15的转化率，增强氢气回收率，和/或改善产品气体55的质量，以及其他益处。作为示例，在水被注入到包围UCG反应区域的煤层中的实际试验中，产品气体的氢气含量按mol/mol计从10-15％增加到18-26％。
注入主要流体80和/或氧化剂15可以发生在预定压力下，例如，以在UCG反应区域70，主要区域65，和/或周围的煤层10之间创建压力差。在一些实施例中，主要流体80是在至少100巴，110巴，120巴，130巴，140巴，150巴，或160巴，或者在100-160巴的范围或其间的任何递增范围(例如，145-155巴)内的压力下注入的。在一些实施例中，使用压缩机，泵，或位于地表面50(图3)处的其他调节装备来控制主要流体80的注入压力。另外地或可选择的，在一些实施例中，基于产品气体55(例如，经由生产井45接收的产品气体55的流速和/或组成)来控制注入压力。注入主要流体80的压力可以大体上高于或等于主要区域65的压力(P2)。在一些实施例中，氧化剂15在不多于50巴，60巴，70巴，或80巴，或者在50-80巴的范围或其间的任何递增范围内的压力下注入。注入氧化剂15的压力可以大体上高于或等于UCG反应区域70的压力(P0)。例如，由于注入井20的液压阻力，氧化剂15在井端部部分25处的压力小于在注入井20的顶部处的注入压力。这样，主要区域65的压力(P2)高于UCG反应区域70的压力(P0)。煤层10的未处理地带的静水储层压力(P1)可以变化，但在一些实施例中可以为约140巴，150巴，或160巴，或者在140-160巴的范围或其间的任何递增范围内。静水压力(P1)始终高于UCG反应区域70的压力(P0)。煤层10，主要区域65，和UCG反应区域70的压力创建压力剖面，在压力剖面中，防止氧化剂15，产品气体55，以及UCG反应区域70内存在的其他气体溢出主要区域65和/或抑制其侧向地迁移到该主要区域65之外。因此，这些气体更有效地用作反应物和/或经由生产井45提取。
在一些实施例中，主要流体80的注入压力和/或氧化剂15的注入压力(以及其中的UCG反应区域70的压力(P0))基于煤层10的深度，该深度进而确定煤层10的静水压力(P1)。例如，UCG反应区域70的压力(P0)(例如，气化压力)是介于氧化剂15的注入压力与经由生产井45提取产品气体55的生产压力之间的值。主要流体80的注入压力和/或主要区域65的压力(P2)高于煤层10的静水压力(P1)，该静水压力进而高于UCG反应区域70的压力(P0)，例如，以维持系统100中的流体的液压压力梯度并朝向UCG反应区域70引导氧化剂15和/或产品气体55。将主要流体80的注入压力和/或主要区域65的压力(P2)设定为高于静水压力P1，以确保主要流体80流到煤层10(例如，煤层的孔隙体积和/或裂缝)中。系统100可以在煤层10内包括一个或多个传感器，其被配置为测量UCG反应区域70，主要区域65，和/或煤层10的压力。
在一些实施例中，主要流体80以与主要区域65和煤层10之间(例如，主要区域压力(P2)和静水压力(P1)之间)的压力差成比例的流速注入到注入井20。在操作中，可能有益的是设定主要流体80的流速以维持主要区域65与煤层10之间的最小压力差(例如，10巴，15巴，20巴，30巴，40巴，50巴，75巴，100巴等)，同时还保持主要流体80的注入压力和/或UCG反应区域70的压力(P0)相对较低，以最小化压缩成本。另外地或可选择地，在一些实施例中，将主要流体80的注入压力设定为高于静水压力(P1)预定百分比(例如，10％，15％，20％，或25％)。在一些实施例中，主要流体的注入压力介于煤层在UCG反应区域的深度处的静水压力(P1)与静岩压力(例如，由上覆材料的重量施加的压力)之间和/或基于该静水压力和该静岩压力。在这样的实施例中，静岩压力可以为至少300巴，350巴，400巴等。
如前所述，将主要流体80注入到煤层10中可以使对应的煤粒度增大(例如，膨胀)。不受理论约束，该粒度增大可能是由于相对于煤层10中通常存在的其他流体(例如，水和/或甲烷)，煤对主要流体80(例如，二氧化碳)具有更高的亲和力。例如，对主要流体80的更高亲和力可以使二氧化碳和/或主要流体80的其他成分附着或吸附到煤层，并由此使煤膨胀。由于这样的膨胀，煤层10的相邻煤颗粒之间的相对孔隙空间有利地减小并允许主要区域65有效地充当屏障，以阻止或抑制UCG反应区域70中存在的气体和流体(例如，氧化剂气体15，水，甲烷，碳氢化合物，一氧化碳，二氧化碳，和氢气)迁移到主要区域65之外(例如，侧向地在该主要区域外围)。这样做，更大量的这些气体仍然可用于在UCG反应区域70内发生反应和/或从该UCG反应区域中提取，并且因此可以(i)增加产品气体55的产量，(ii)增强氢气回收率，和/或(iii)大体上改善系统100的有效性。
注入到煤层10中的主要流体80的类型可以影响主要区域65的某些特性并产生不同的益处。例如，在主要流体80包括二氧化碳的其他实施例中，注入主要流体80可以使煤层10的煤基质膨胀(如前所述)，并在UCG反应区域70周围形成封存帽或屏障。封存帽可以帮助控制(contain)煤层区域中地下水的扩散并且由此除了先前描述的生产益处外还具有一个或多个环境益处。根据该特定煤层10的未处理地带的静水压力(P1)和/或主要区域65和/或封存帽的静水压力(P1)与压力(P2)之间的压力差，封存帽可以作为屏障保持在原地很长时间段(例如，几个月，几年，或几十年)。换句话说，只要周围的煤层10的地下水饱和并且静水压力(P1)保持恒定，二氧化碳就不会从煤中解吸并且将继续以相同的量储存。如果静水压力随时间推移而减小，则二氧化碳将部分地解吸并且继续与静水压力(P1)平衡地储存。由于深煤层中的静水压力(P1)倾向于保持恒定，并且一旦被UCG操作扰乱就倾向于随时间推移而恢复其原始值，碳可以无限期地储存在煤层10中。另外地或可选择的，在主要流体80包括二氧化碳的这样的实施例中，二氧化碳可以与UCG反应区域70中存在的煤反应(例如，通过该煤减少)以形成一氧化碳，如下文的反应2中表示的。另外，一氧化碳可以根据水-气变换反应进一步与UCG反应区域70中存在的水蒸气反应(如下文的反应3中表示的)，以形成额外的氢气。这样，注入主要流体80可以增强氢气回收率并且改善产品气体55的产率。在一些实施例中，二氧化碳不充当用于在UCG反应区域70内发生气化反应的反应物。
CO2(g)+C(s)→2CO(g)(反应2)
CO(g)+H2O(g)→CO2(g)+H2(g)(反应3)
作为注入到煤层10中的主要流体80的类型可以如何影响主要区域65的某些特性的另一示例，在主要流体80包括超临界二氧化碳的其他实施例中，相对于使用非超临界二氧化碳作为主要流体80，可以增强煤层10的煤基质对二氧化碳的吸附，并且对应的主要区域65的所得到的压力(P2)可以相对较高。当在极端深度下工作时，使用超临界流体作为主要流体80可以特别有益于例如确保主要区域65的压力(P2)大于煤层10的静水压力(P1)，并且因此创建压力梯度(如本文的其他地方描述的)，以防止氧化剂15，产品气体55，以及UCG反应区域70内存在的其他气体的溢出并大体上增加经由生产井45提取的产品气体55的产率。
作为注入到煤层10中的主要流体80的类型可以如何影响主要区域65的某些特性的另一示例，在主要流体80包括水的其他实施例中，注入主要流体80可以使包围或至少部分地包围UCG反应区域70的煤基质用水饱和或部分饱和。不受理论约束，主要流体80的注入的水预期占据煤层的孔隙空间和/或裂缝(例如，在各个煤颗粒之间)，并且将煤润湿以形成将水维持在孔隙空间和/或裂缝中的力(例如，表面张力)。因此，煤基质的孔隙空间相对于未处理煤层的煤基质的孔隙空间减小，并且创建了本文的其他地方描述的不可渗透屏障或壳套，以抑制氧化剂15，产品气体55，以及在UCG反应区域70内存在的其他气体迁移到在主要区域65外围的地带。另外地或可选择的，形成为主要流体80的水蒸气进入UCG反应区域70并且可以充当用于在UCG反应区域70内发生的气化反应(反应1)和水-气变换反应(反应3)的反应物。相应地，注入水作为主要流体80的一部分可以改善产品气体55的产率和/或增强氢气回收率。
在一些实施例中，将主要流体80注入到煤层10中可以形成次要区域77，该次要区域(i)在UCG反应区域70外围和/或至少部分地包围UCG反应区域，并且(ii)由主要区域65至少部分地包围。如前所述，煤层10的煤对主要流体80的较高亲和力可以使煤层10中存在的其他流体移位和/或使煤释放该流体。这可以与如前所述的煤层10的煤的膨胀同时发生。例如，注入到煤层10中的主要流体80的二氧化碳可以附着或吸附到煤层10的对应的煤并且使煤将煤使其具有较低亲和力的次要流体75移位。次要流体75可以包括水，甲烷，其他碳氢化合物，和/或其组合。次要区域77的压力可以类似于主要区域的压力(P1)，该压力(P1)可以对应于主要流体80的注入压力。这样，在从主要区域65朝向UCG反应区域70的方向上减小的压力差可以朝向UCG反应区域70驱动次要流体75。次要流体75可以充当反应物以进一步促进在UCG反应区域70内发生的煤气化反应(例如，反应1和3)。因此，释放次要流体75(由于在UCG反应区域70外围注入主要流体80而产生)可以进一步促进煤气化反应并由此改善产品气体55的产率和/或增强氢气回收率。在一些实施例中，通过主要流体80的注入压力来控制生成的次要流体的量。此外，因为次要流体可以影响产品气体55的组成，所以在一些实施例中，可以使用控制主要流体80(例如，组成，注入压力等)来调整产品气体55的产率和/或组成。
执行了对应于本技术的实施例的示例性测试。在测试中，在地下水饱和的225米的深度处的煤层中建立空气吹制UCG反应器。煤层的静水压力为大约1,550千帕(kPa)。UCG反应器在700kPa的压力下采用稳定的注入和生产流速操作45天。产品气体含有大约15％氢气和4.5％甲烷。水在第46天在2,850kPa的压力下以每小时1.5吨的速率注入到位于UCG反应器附近的煤层中，并且在稳定条件下持续10天。此时段期间的UCG反应器压力保持不变。在第49天，产品气体中的氢气和甲烷含量增加并且保持升高，直到第61天，其中平均浓度为21％氢气和6.5％甲烷。在相同时段(第49天到第61天)期间，平均干产品气体流速增加3.5％。
图4是根据本技术的实施例的用于将煤气化的方法400的流程框图。方法400可以包括：经由多个管道(例如，管道62)将主要流体(例如，主要流体80)注入到在地表面(例如，地表面50)下面的煤层(例如，煤层10)的地带(过程部分402)。注入主要流体可以发生在至少100巴，110巴，120巴，130巴，140巴，150巴，或160巴的压力下。
方法400还可以包括：经由注入井(例如，注入井20)将氧化剂(例如，氧化剂15)注入到煤层的UCG反应区域(例如，UCG反应区域70)以支持气化反应或使得气化反应能够发生(过程部分404)。气化反应可以包括本文描述的反应1，2，或3中的一个或多个反应，并且可以产生包括氢气，一氧化碳，或二氧化碳中的至少两种的产品气体(例如，产品气体55)。在一些实施例中，注入主要流体发生在注入氧化剂气体之前，例如，以允许主要流体有充分的时间使至少部分地包围UCG反应区域的地带饱和并由此形成屏障带(例如，主要区域65)。在一些实施例中，注入主要流体与注入氧化剂气体同时地发生。
方法400还可以包括：经由生产井(例如，生产井45)从UCG反应区域中提取产品气体的至少一部分(过程部分406)。在一些实施例中，提取产品气体可以包括：监测产品气体(例如，连续地或间歇地)以测量产品气体的组成和/或质量并确定是否需要作出调整。例如，如果提取的产品气体表明质量，纯度，和/或产率随时间推移而劣化，则过程可以包括对主要流体的注入进行调整。例如，主要流体注入压力，注入的主要流体的量，和/或主要流体的组成可以各自进行调整并影响产品气体。
方法400还可以包括：其中，管道的端部部分(例如，管道端部部分62)侧向地位于UCG反应区域70和/或注入井和生产井中的每一个的端部部分62外围(过程部分408)。将管道的端部部分侧向地设置在UCG反应区域外围可以形成被配置为至少部分地包围UCG反应区域和/或防止氧化剂和产品气体溢出UCG反应区域的压力剖面。
III、结论
对本领域技术人员而言将显而易见的是，在不脱离本公开的基本原理的情况下，可以对上述实施例的细节作出更改。在一些情况下，众所周知的结构和功能尚未被示出或详细描述，以避免不必要地模糊对本技术的实施例的描述。尽管方法的步骤可以在本文中按特定顺序呈现，但其他实施例可以按不同的顺序执行步骤。例如，注入主要流体可以在注入氧化剂气体之前，之后，或与其同时发生。类似地，在特定实施例的情境中公开的本技术的某些方面可以在其他实施例中组合或消除。此外，虽然可能已经在那些实施例的情境中公开了与本技术的某些实施例相关的优点，但其他实施例也可以展现这样的优点，并且并非所有实施例都必须要展现这样的优点或本文公开的其他优点以落入本技术的范围内。相应地，本公开和相关的技术可以涵盖本文未明确示出或描述的其他实施例，并且本发明不受除所附权利要求书之外的限制。
贯穿本公开，除非上下文中另外明确地指出，否则单数术语“一(a)”，“一种(an)”，以及“所述(the)”包括复数指示物。术语“和/或”在参考两个或更多个项的列表使用时应被解释为包括(a)列表中的任何单个项，(b)列表中的所有项，或(c)列表中的项的任何组合。另外，术语“包含(comprising)”，“包括(including)”和具有(having)应当被解释为意指至少包括所列举的(一个或多个)特征，使得不排除任何更大数量的相同特征和/或额外类型的其他特征。
本文中提及“一个实施例”，“实施例”，“一些实施例”或类似表述意味着，结合实施例描述的特定特征，结构，操作，或特性可以被包括在本技术的至少一个实施例中。因此，本文中这样的短语或表述的出现不一定都涉及同一实施例。此外，各种特定的特征，结构，操作，或特性可以以任何合适的方式组合在一个或多个实施例中。
除非另外指出，否则表达说明书和权利要求中使用的数值(例如，压力，温度等)的所有数字都应被理解为在所有情况下均由术语“约”或“大约”修饰。术语“约”或“大约”在参考值使用时应被解释为意指在所陈述的值的10％内。相应地，除非相反地指出，否则以下说明书和所附权利要求中阐明的数值参数是可以根据寻求通过本技术获得的期望特性而变化的近似值。至少，并且不是试图将等同原则的应用限制于权利要求的范围，至少应当按照报告的有效数字的数量并且通过应用普通的四舍五入技术来解释每个数值参数。另外，本文公开的所有范围均应被理解为涵盖其中包含的任何和所有子范围。例如，范围“1至10”包括介于(并包括)最小值1与最大值10之间的任何和所有子范围，即，最小值等于或大于1并且最大值等于或小于10的任何和所有子范围(例如，5.5至10)。
上文阐明的本公开不应被解释为反映任何权利要求都需要比该权利要求中列举的特征更多的特征这一意图。相反，正如以下权利要求反映的，创造性方面在于任何单个前述公开的实施例的少于所有特征的组合。因此，在本具体实施方式之后的权利要求在此明确并入本具体实施方式，其中每项权利要求独立地作为单独的实施例。本公开包括独立权利要求与其从属权利要求的所有排列。
例如，根据下文描述的各种方面来说明本技术。为方便起见，将本技术的各方面的各种示例描述为带编号示例(1，2，3等)。这些作为示例提供并且不限制本技术。应当注意的是，从属示例中的任何从属示例均可以以任何组合进行组合，并且放置到相应的独立示例中。其他示例可以以类似的方式呈现。
1.一种将煤气化的方法，所述方法包括：
经由多个流体井将主要流体注入到在地表面下方的煤层的地带，其中，注入所述主要流体使主要区域形成在所述煤层内；
经由注入井将氧化剂气体注入到所述煤层的煤地下气化(UCG)反应区域，以支持产生包括氢气，一氧化碳，二氧化碳，或甲烷中的至少两种的产品气体的气化反应，所述UCG反应区域被所述主要区域至少部分地包围；以及
经由生产井从所述UCG反应区域中提取所述产品气体的至少一部分。
2.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，所述流体井的端部部分设置在所述煤层内并且各自侧向地位于所述注入井和所述生产井中的每一个的端部部分外围。
3.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，所述流体井的端部部分限定至少部分地包围所述注入井和所述生产井的周界。
4.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，所述流体井设置在所述注入井和所述生产井周围和/或外围。
5，根据此处条款中任一项所述的方法，其中，注入所述主要流体发生在注入所述氧化剂气体之前。
6.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，注入所述主要流体与注入所述氧化剂气体同时发生。
7.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，注入所述主要流体抑制所述氧化剂气体和/或所述产品气体从所述UCG反应区域迁移到所述煤层的位于所述主要区域外围的地带。
8.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，注入所述主要流体包括：在大于所述煤层的静水储层压力的第一操作压力下注入所述主要流体，并且其中，注入所述氧化剂气体包括：在小于所述第一操作压力和所述静水储层压力中的每一个的第二操作压力下注入所述氧化剂气体。
9.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，注入所述主要流体包括：注入所述主要流体，使得所述主要区域在高于所述煤层的静水储层压力的第一操作压力下操作，并且其中，注入所述氧化剂气体包括：注入所述氧化剂气体，使得所述UCG反应区域在低于所述第一操作压力和所述静水储层压力中的每一个的第二操作压力下操作。
10.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，注入所述主要流体包括：在至少100巴，110巴，120巴，130巴，140巴，150巴，或160巴的操作压力下注入所述主要流体。
11.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，注入所述氧化剂气体包括：在不超过50巴，60巴，70巴，或80巴的第二操作压力下注入所述氧化剂。
12.根据此处条款中任一项所述的系统，其中，所述主要区域完全包围所述UCG反应区域。
13.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，所述煤层包括煤，并且其中，经由所述流体井注入所述主要流体使所述煤层的所述煤释放甲烷或水中的至少一种并形成次要区域，所述次要区域至少部分地包围所述UCG反应区域并且由所述主要区域至少部分地包围。
14.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，所述煤层包括煤，并且其中，经由所述流体井注入所述主要流体使所述煤层的所述主要区域内的所述煤膨胀或粒度增大。
15.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，经由所述流体井注入所述主要流体使次要区域形成在所述UCG反应区域与所述主要区域之间，所述次要区域包括煤，甲烷，和水。
16.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，经由所述流体井注入所述主要流体使次要区域形成，所述次要区域环绕所述UCG反应区域并且所述主要区域环绕所述次要区域。
17.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，经由所述流体井注入所述主要流体使次要区域形成在所述主要区域与所述UCG反应区域之间，其中，所述UCG反应区域在第一压力下操作，所述次要区域在高于所述第一压力的第二压力下操作，并且所述主要区域在高于所述第二压力的第三压力下操作。
18.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，所述主要流体包括至少50％，60％，70％，80％，或90％的二氧化碳浓度。
19.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，所述主要流体包括超临界流体。
20.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，所述主要流体包括二氧化碳，并且其中，所述主要区域具有按重量计至少5％，10％，15％，20％，或25％的二氧化碳浓度。
21.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，所述主要流体包括二氧化碳，并且其中，注入包括二氧化碳的所述主要流体在所述UCG反应区域周围的所述主要区域处形成封存帽。
22.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，所述主要流体包括水，并且其中，所述主要区域的开放裂缝空间和/或孔隙体积具有按体积计至少50％，60％，70％，80％，或90％的水浓度。
23，根据此处条款中任一项所述的方法，其中，所述主要流体是水，并且其中，经由所述流体井注入水使甲烷从所述主要区域朝向所述UCG反应区域移位。
24.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，所述主要流体包括水，并且其中，经由所述流体井注入水使所述产品气体的氢气和/或一氧化碳浓度增加。
25.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，所述煤层的未处理地带具有第一孔隙空间，并且其中，所述主要区域具有小于所述第一孔隙空间的第二孔隙空间。
26.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，注入所述主要流体使所述主要流体占据所述煤层的孔隙空间的至少一部分。
27.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，所述主要区域用所述主要流体饱和。
28.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，所述氧化剂气体包括至少50％，60％，70％，80％，或90％氧气。
29.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，所述氧化剂气体包括氧气和水。
30.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，所述流体井包括至少三个，四个，五个，六个，七个，八个，九个，或10个流体井。
31.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，所述流体井的端部部分定位在所述煤层内并且形成大体上圆形，卵形，矩形，或多边形形状。
32.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，所述注入井是多个井中的一个井，和/或所述生产井是多个生产井中的一个生产井。
33.一种将煤气化的方法，所述方法包括：
经由多个流体井将主要流体注入到在地表面下方的煤层的地带；
经由注入井将氧化剂气体注入到所述煤层的煤地下气化(UCG)反应区域，以支持产生包括氢气，一氧化碳，或二氧化碳中的至少两种的产品气体的气化反应；以及
经由生产井从所述UCG反应区域中提取所述产品气体的至少一部分，
其中，所述流体井的端部部分侧向地位于所述UCG反应区域以及所述注入井和所述生产井中的每一个的端部部分外围。
34.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，注入所述主要流体在所述煤层内形成主要区域，并且其中，所述UCG反应区域由所述主要区域至少部分地包围。
35.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，所述流体井的所述端部部分限定大体上包围所述注入井和所述生产井的周界。
36.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，注入所述主要流体发生在注入所述氧化剂气体之前。
37.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，注入所述主要流体与注入所述氧化剂气体同时发生。
38.根据先前的条款中任一项所述的方法，其中，注入所述主要流体抑制所述氧化剂气体和/或所述产品气体从所述UCG反应区域迁移到所述煤层的位于由所述流体井的所述端部部分限定的周界外围的地带。
39.根据先前的条款中任一项所述的方法，其中，注入所述主要流体包括：在大于所述煤层的静水储层压力的第一操作压力下注入所述主要流体，并且其中，注入所述氧化剂气体包括：在小于所述第一操作压力和所述静水储层压力中的每一个的第二操作压力下注入所述氧化剂气体。
40.根据先前的条款中任一项所述的方法，其中，注入所述主要流体包括：在至少100巴，110巴，120巴，130巴，140巴，150巴，或160巴的操作压力下注入所述主要流体。
41.根据先前的条款中任一项所述的方法，其中，注入所述氧化剂气体包括：在不超过50巴，60巴，70巴，或80巴的第二操作压力下注入所述氧化剂气体。
42.根据此处条款中任一项所述的方法，其中：
所述煤层包括煤，
经由所述流体井注入所述主要流体形成至少部分地包围所述UCG反应区域的主要区域，并且使所述煤层的所述煤释放甲烷或水中的至少一种并形成次要区域，并且
所述次要区域至少部分地包围所述UCG反应区域并且由所述主要区域至少部分地包围。
43.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，所述煤层包括煤，并且其中，经由所述流体井注入所述主要流体使所述煤层的所述煤膨胀。
44.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，所述主要流体包括至少50％，60％，70％，80％，或90％的二氧化碳浓度。
45.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，所述主要流体包括超临界流体。
46.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，所述主要流体包括二氧化碳，并且其中，注入包括二氧化碳的所述主要流体在所述UCG反应区域周围形成封存帽。
47.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，所述主要流体是水，并且其中，经由所述流体井注入水使甲烷在朝向所述UCG反应区域的方向上从所述煤层的煤移位。
48.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，所述主要流体包括水，并且其中，经由所述流体井注入水使所述产品气体的氢气和/或一氧化碳浓度增加。
49.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，所述煤层的未处理地带具有第一孔隙空间，并且其中，注入所述主要流体使所述煤层的对应区域具有小于所述第一孔隙空间的第二孔隙空间。
50.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，注入所述主要流体使所述主要流体占据所述煤层的孔隙空间的至少一部分。
51.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，注入所述主要流体使所述煤层的对应区域用所述主要流体大体上饱和。
52.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，所述氧化剂气体包括至少50％，60％，70％，80％，或90％氧气。
53.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，所述氧化剂气体包括氧气和水。
54.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，所述流体井包括至少三个，四个，五个，六个，七个，八个，九个，或10个流体井。
55.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，所述流体井的端部部分定位在所述煤层内并且形成大体上圆形，卵形，矩形，或多边形形状。
56.根据此处条款中任一项所述的方法，其中，所述注入井是多个井中的一个井，和/或所述生产井是多个生产井中的一个生产井。
57.一种煤地下气化(UCG)系统，包括：
注入井，其从地表面延伸到煤层的煤地下气化(UCG)反应区域，其中，所述UCG反应区域被定位为在存在氧气的情况下经由气化反应产生产品气体，并且其中，所述注入井被定位为将氧化剂气体从所述地表面输送到所述煤层；
生产井，其与所述注入井间隔开并且从所述地表面延伸到所述UCG反应区域，所述生产井被定位为将所述产品气体从所述UCG反应区域输送到所述地表面；以及
流体井，其各自从所述地表面延伸到所述煤层的从所述UCG反应区域向外的地带，所述流体井被定位为将主要流体从所述地表面输送到所述主要区域。
58.根据此处条款中任一项所述的UCG系统，其中，所述流体井的端部部分设置在所述煤层内并且侧向地位于所述注入井和所述生产井的端部部分外围。
59.根据此处条款中任一项所述的UCG系统，其中，所述流体井的端部部分设置在所述煤层内并且位于所述注入井和所述生产井的端部部分外围，并且其中，所述流体井的所述端部部分限定至少部分地包围所述UCG反应区域的周界。
60.根据此处条款中任一项所述的UCG系统，其中，在操作中，被输送到所述煤层的所述地带的所述主要流体至少部分地限定至少部分地包围所述UCG反应区域的主要区域，所述主要区域具有比所述UCG反应区域的主要流体浓度更高的主要流体浓度。
61.根据此处条款中任一项所述的UCG系统，其中，在操作中，输送到所述煤层的所述地带的所述主要流体至少部分地限定至少部分地包围所述UCG反应区域的主要区域，所述主要区域具有比所述煤层的侧向地位于所述主要区域外围的地带的主要流体浓度更高的主要流体浓度。
62.根据此处条款中任一项所述的UCG系统，其中，在操作中，被输送到所述煤层的所述地带的所述主要流体至少部分地限定主要区域，所述主要区域抑制(i)被输送到所述UCG反应区域的所述氧化剂气体和/或(ii)经由所述UCG反应区域产生的所述产品气体迁移到所述煤层的侧向地位于所述主要区域之外的地带。
63.根据此处条款中任一项所述的UCG系统，其中，在操作中，被输送到所述煤层的所述地带的所述主要流体至少部分地限定主要区域，并且其中，所述主要区域具有高于所述煤层的静水储层压力的第一操作压力，并且所述UCG反应区域具有小于所述第一操作压力并且小于所述静水储层压力的第二操作压力。
64.根据此处条款中任一项所述的UCG系统，其中，在操作中，被输送到所述煤层的所述地带的所述主要流体至少部分地限定主要区域，并且其中，所述主要区域具有至少100巴，110巴，120巴，130巴，140巴，150巴，或160巴的第一操作压力，并且所述UCG反应区域具有不多于50巴，60巴，70巴，或80巴的第二操作压力。
65.根据此处条款中任一项所述的UCG系统，其中，在操作中，(i)被输送到所述煤层的所述地带的所述主要流体至少部分地限定主要区域，并且(ii)经由所述流体井输送所述主要流体使甲烷和/或水从所述煤层的相邻地带中释放并形成次要区域，其中，所述次要区域至少部分地包围所述UCG反应区域，并且所述主要区域至少部分地包围所述次要区域。
66.根据此处条款中任一项所述的UCG系统，其中，在操作中，(i)被输送到所述煤层的所述地带的所述主要流体至少部分地限定主要区域，并且(ii)经由所述流体井输送所述主要流体使甲烷和/或水从所述煤层的相邻地带中释放并形成次要区域，其中，所述UCG反应区域在第一压力下操作，所述次要区域在高于所述第一压力的第二压力下操作，并且所述主要区域在高于所述第二压力的第三压力下操作。
67.根据此处条款中任一项所述的UCG系统，其中，所述主要流体包括至少50％，60％，70％，80％，或90％的二氧化碳浓度。
68.根据此处条款中任一项所述的UCG系统，其中，所述主要流体包括超临界流体。
69.根据此处条款中任一项所述的UCG系统，其中，所述主要流体是二氧化碳和/或水。
70.根据此处条款中任一项所述的UCG系统，其中，所述主要流体不是所述气化反应或在所述UCG反应区域内发生的任何其他反应的反应物。
71.根据此处条款中任一项所述的UCG系统，其中，所述氧化剂包括至少50％，60％，70％，80％，或90％氧气。
72.根据此处条款中任一项所述的UCG系统，其中，所述氧化剂包括氧气和水。
73.根据此处条款中任一项所述的UCG系统，其中，所述产品气体是包括氢气，一氧化碳，二氧化碳，和甲烷的合成气体。
74.根据此处条款中任一项所述的UCG系统，其中，所述流体井包括至少三个，四个，五个，六个，七个，八个，九个，或10个流体井。
75.根据此处条款中任一项所述的UCG系统，其中，所述流体井包括多个流体井，并且其中，所述流体井的端部部分定位在所述煤层内并且形成大体上圆形，卵形，矩形，或多边形形状。
76.根据此处条款中任一项所述的UCG系统，其中，所述注入井是多个井中的一个井，和/或所述生产井是多个生产井中的一个生产井。
77.一种用于从地下煤层中提取产品气体的方法，所述方法包括：
经由多个主要流体井将主要流体从主要流体源注入到所述煤层中的多个流体注入位置中，注入到所述多个流体注入位置中的所述主要流体处于主要流体压力下，所述多个主要流体井中的每个主要流体井从所述主要流体源延伸到所述多个流体注入位置中的一个流体注入位置，其中，所述多个流体注入位置大体上设置在煤地下气化(“UCG”)反应器的外围周围，所述UCG反应器包括所述煤层的反应区域和生产区域，由此使注入的主要流体使靠近所述多个流体注入位置设置的煤饱和，由此大体上在所述UCG反应器周围形成屏障带，其中，所述屏障带有助于防止气体和流体溢出所述UCG反应器；
经由从表面延伸到所述反应区域的注入井将氧化剂注入到所述煤层的所述反应区域中，其中，所述氧化剂包括氧气或空气，并且其中，所述氧化剂被注入到所述反应区域中；
使所述煤层的所述反应区域中的所述氧化剂和煤在存在水或蒸汽的情况下经受原位气化反应以产生所述产品气体，在此之后，所述产品气体从所述反应区域流到所述煤层的所述生产区域；以及
经由从所述煤层的所述生产区域延伸到所述表面的生产井提取所述产品气体，其中，所述产品气体是合成气。
78.根据条款77所述的方法，其中，所述主要流体是超临界二氧化碳或水中的一种或多种。
79.根据条款77或78中任一项所述的方法，另外包括：经由所述注入井将蒸汽或水注入到所述反应区域中。
80.根据条款77至79中任一项所述的方法，其中，将所述主要流体注入到所述煤层中的所述多个流体注入位置中，使吸附在所述煤层内的甲烷和水作为次要流体移位到所述UCG反应器中，并且其中，所述次要流体促进所述气化反应。
81.根据条款77至80中任一项所述的方法，其中，维持所述主要流体压力高于所述UCG反应器中的反应器压力以及储层压力两者，所述储层压力是包围所述屏障带的所述煤层中的静水压力，以创建压力梯度，由此抑制所述氧化剂和所述产品气体从所述UCG反应器中流出。
82.根据条款81所述的方法，其中，维持所述主要流体压力高于所述UCG反应器中的反应器压力以及储层压力两者，所述储层压力是包围所述屏障带的所述煤层中的所述静水压力，以创建压力梯度，由此抑制所述氧化剂，所述产品气体和所述次要流体从所述UCG反应器中流出。
83.根据条款81或82所述的方法，其中，调节所述主要流体压力以控制主要流体和次要流体到所述UCG反应器中的流速。
84.根据条款81所述的方法，其中，控制所述UCG反应器中的反应器压力，使得维持储层压力与所述反应器压力之间的正压力差以驱动次要流体流到所述UCG反应器中，所述储层压力是包围所述屏障带的所述煤层中的所述压力。
85.根据条款81至84中任一项所述的方法，另外包括：
监测从所述生产井中提取的所述产品气体的测量组成；以及
响应于所述产品气体的所述测量组成来调节注入所述主要流体的步骤，以改善在所述原位气化反应中产生的所述产品气体的产率或质量。
86.根据条款81所述的方法，其中，调节所述主要流体压力以控制次要流体从所述煤层的移位以及次要流体到所述UCG反应器中的流速。
87.根据条款81所述的方法，其中，控制所述主要流体压力以及所述UCG反应器中的反应器压力，以创建压力梯度，由此引导所述次要流体在朝向所述UCG反应器的方向上流动。
88.一种用于从地下煤层中提取产品气体的系统，所述系统包括：
煤地下气化系统；以及
多个流体井；
其中，所述煤地下气化系统包括：
注入井，其从地表面延伸到所述煤层的反应区域，所述注入井被定位为将包括氧气和/或空气的氧化剂注入到所述反应区域中，由此使所述反应区域中的所述氧化剂和煤在存在水或蒸汽的情况下经受原位气化反应以产生产品气体，其中，所述产品气体是合成气，在此之后，所述产品气体
从所述反应区域流到所述煤层的生产区域；以及
生产井，其从所述生产区域延伸到所述地表面，被定位为提取所述产品气体；
并且其中，所述多个流体井中的每个流体井从主要流体源延伸到所述煤层中的多个流体注入位置中的一个流体注入位置，其中，所述多个流体注入位置大体上设置在煤地下气化(“UCG”)反应器的外围周围，所述UCG反应器包括所述煤层的所述反应区域和所述生产区域，其中，所述多个流体井被定位为将主要流体从所述主要流体源注入到所述多个流体注入位置中，以使靠近所述多个流体注入位置设置的煤饱和，并形成大体上包围所述UCG反应器的屏障带，其中，所述屏障带促进在所述原位气化反应期间防止气体和流体溢出所述UCG反应器。
89.根据条款88所述的系统，其中，所述主要流体是超临界二氧化碳或水。

Claims (30)

1.一种将煤气化的方法，所述方法包括：
经由多个管道将主要流体注入到位于地表面下方的煤层的地带，其中，注入所述主要流体使主要区域形成在所述煤层内；
经由注入井将氧化剂气体注入到所述煤层的煤地下气化(UCG)反应区域，以支持产生包括氢气，一氧化碳,或二氧化碳中的至少两种的产品气体的气化反应，所述UCG反应区域由所述主要区域至少部分地包围；以及
经由生产井从所述UCG反应区域中提取所述产品气体的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述管道的端部部分设置在所述煤层内并且各自侧向地位于所述注入井和所述生产井中的每一个的端部部分外围。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述管道的端部部分限定至少部分地包围所述注入井和所述生产井的周界。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，注入所述主要流体抑制所述氧化剂气体和/或所述产品气体从所述UCG反应区域迁移到所述煤层的位于所述主要区域外围的地带。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，注入所述主要流体发生在高于所述煤层的静水储层压力的第一操作压力下，并且其中，注入所述氧化剂气体发生在低于所述第一操作压力和所述静水储层压力中的每一个的第二操作压力下。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，注入所述主要流体包括：在至少150巴的操作压力下注入所述主要流体。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述主要区域具有第一压力，所述煤层具有小于所述第一压力的第二压力，并且所述UCG反应区域具有小于所述第二压力的第三压力。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述煤层包括煤，并且其中，经由所述管道注入所述主要流体使所述煤层的所述煤释放甲烷或水中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所释放的甲烷或水中的至少一种形成次要区域，所述次要区域至少部分地包围所述UCG反应区域并且由所述主要区域至少部分地包围。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述煤层包括煤并且所述主要流体包括二氧化碳，并且其中，经由所述管道注入所述主要流体使所述煤层的所述主要区域内的所述煤粒度增大。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述主要流体包括二氧化碳，并且其中，所述主要区域具有至少10％的二氧化碳浓度。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述主要流体包括水，并且其中，所述主要区域的孔隙空间包括至少30％水。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述主要流体包括超临界流体。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述管道的端部部分定位在所述煤层内并且形成大体上圆形，卵形，矩形，或多边形形状。
15.一种将煤气化的方法，所述方法包括：
经由多个管道将主要流体注入到位于地表面下方的煤层的地带；
经由注入井将氧化剂气体注入到所述煤层的煤地下气化(UCG)反应区域，以支持产生包括氢气，一氧化碳，或二氧化碳中的至少两种的产品气体的气化反应；以及
经由生产井从所述UCG反应区域中提取所述产品气体的至少一部分，
其中，所述管道的端部部分从所述UCG反应区域以及所述注入井和所述生产井中的每一个的端部部分侧向地向外。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，注入所述主要流体在所述煤层内形成主要区域，并且其中，所述UCG反应区域由所述主要区域至少部分地包围。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述管道的所述端部部分限定大体上包围所述注入井和所述生产井的周界。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，注入所述主要流体发生在注入所述氧化剂气体之前。
19.根据权利要求15所述的方法，其中，注入所述主要流体包括：在大于所述煤层的静水储层压力的第一操作压力下注入所述主要流体，并且其中，注入所述氧化剂气体包括：在小于所述第一操作压力和所述静水储层压力中的每一个的第二操作压力下注入所述氧化剂气体。
20.一种煤地下气化(UCG)系统，包括：
注入井，其从地表面延伸到煤层的煤地下气化(UCG)反应区域，其中，所述UCG反应区域被定位为在存在氧气的情况下经由气化反应产生产品气体，并且其中，所述注入井被定位为将氧化剂气体从所述地表面输送到所述煤层；
生产井，其与所述注入井间隔开并且从所述地表面延伸到所述UCG反应区域，所述生产井被定位为将所述产品气体从所述UCG反应区域输送到所述地表面；以及
管道，其各自从所述地表面延伸到所述煤层的从所述UCG反应区域侧向地向外的地带，所述管道被定位为将主要流体从所述地表面输送到所述煤层。
21.根据权利要求20所述的UCG系统，其中，所述管道的端部部分设置在所述煤层内并且侧向地位于所述注入井和所述生产井的端部部分外围。
22.根据权利要求20所述的UCG系统，其中，所述管道的端部部分设置在所述煤层内并且位于所述注入井和所述生产井的端部部分外围，并且其中，所述管道的所述端部部分限定至少部分地包围所述UCG反应区域的周界。
23.根据权利要求20所述的UCG系统，其中，在操作中，被输送到所述煤层的所述地带的所述主要流体至少部分地限定至少部分地包围所述UCG反应区域的主要区域，所述主要区域具有比所述UCG反应区域的主要流体浓度更高的主要流体浓度。
24.根据权利要求23所述的UCG系统，其中，在操作中，所述主要流体抑制所述氧化剂气体和/或产品气体从所述UCG反应区域迁移到所述煤层的位于所述主要区域外围的地带。
25.根据权利要求20所述的UCG系统，其中，在操作中，(i)被输送到所述煤层的所述地带的所述主要流体至少部分地限定主要区域，并且(ii)经由所述管道输送所述主要流体使甲烷和/或水从所述煤层的相邻地带中释放并形成次要区域。
26.根据权利要求25所述的UCG系统，其中，所述次要区域至少部分地包围所述UCG反应区域，并且所述主要区域至少部分地包围所述次要区域。
27.根据权利要求25所述的UCG系统，其中，在操作中，所述主要区域具有第一压力，所述煤层具有小于所述第一压力的第二压力，并且所述UCG反应区域具有小于所述第二压力的第三压力。
28.根据权利要求20所述的UCG系统，其中，所述主要流体包括二氧化碳.水或超临界流体中的至少一种。
29.根据权利要求20所述的UCG系统，其中，所述管道的端部部分定位在所述煤层内并且形成大体上圆形，卵形，矩形，或多边形形状。
30.根据权利要求20所述的UCG系统，其中，在操作中，所述主要区域具有第一压力，所述煤层具有小于所述第一压力的第二压力，并且所述UCG反应区域具有小于所述第二压力的第三压力。
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