CN1651714A - 煤炭开采地下垂直气化炉建炉运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种煤炭开采地下垂直气化炉建炉运行方法。该方法乃是利用石油钻井完井技术在煤层垂直剖面上平行相向钻两口及两口以上定向大斜度井或水平井，上部井作为产气井，下部井作为注入井，井内分别下入一定长度的石油专用套管或有孔(割缝)筛管，在下部井眼中还下入一定长度的同心管组合。其主要优点是：可保证煤层实现垂直气化，燃烧容易形成大断面，长通道，系统效率高；可有效防止煤层燃烧后坍塌和注入井、产气井堵塞，不受煤层中小断层影响，燃烧连续；便于布新井和新建地下气化炉，剩余煤炭较少，资源效率高。该方法可以有效解决深层煤炭开采难题，宜于推广应用。
Description
技术领域：
本发明涉及一种用于采用石油钻井完井技术建立煤炭开采用地下气化炉的方法。
背景技术：
煤炭开采过程中通常需要建立煤炭地下气化炉，使煤炭燃烧气化以利于开采。现场采用的煤炭地下气化炉有巷道式和钻井式两大类，前者适合于可人工开采的煤层，后者则用于无法使用人工开采的深层煤炭。目前，煤炭生产中采用的钻井式煤炭地下气化炉炉型虽然多种多样，但都采用水平气化燃烧方式，其缺点是炉腔易坍塌，易堵塞气流通道，燃烧不连续，且当煤层中存在小断层时会导致气化失败，影响煤炭开采的正常进行。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种采用石油钻井完井技术建立煤炭地下气化炉解决人工无法建炉的煤炭地下气化难题并能克服煤炭气化水平燃烧过程中炉腔易塌、燃烧不连续、受小断层影响而导致气化失败等缺陷的煤炭开采地下垂直气化炉建炉运行方法。
本发明提供的煤炭地下气化炉建炉运行方法是这样实现的。此种方法乃是利用石油钻井完井技术在煤层垂直剖面上平行相向钻两口及两口以上定向大斜度井或水平井，上部井作为产气井，下部井作为注入井，井内分别下入一定长度的石油专用套管或有孔(割缝)筛管，在下部井眼中还下入一定长度的同心管组合。煤层地下垂直气化炉建成后，将下入注入井的同心管下端探过最后一个阻燃短节5m，以防止燃断和煤渣堵塞。待第一个燃烧段初步完成后，将注入同心管收缩到倒数第二个阻燃短节前5m，进行第二个燃烧段的煤炭气化。以此类推，对煤层垂直剖面上各个燃烧段的煤炭逐段气化，直至达到开采方案设计的要求。本发明的实施步骤及技术要点如下：
1、钻下部井(即注入井)。选用30D或3200钻机，先钻直井部分；至煤层顶部盖层或以上部位开始定向钻进，钻遇目的层后进入水平段或大位移井段钻进；下入石油专用套管或有孔(割缝)筛管不固井完井。其中，下部井煤层中井眼尺寸为215～311mm，下入177.8～244.0mm石油专用套管或有孔(割缝)筛管，不用水泥固井，且每间隔20～30m加装一阻燃短节，井眼下端部5～15m为裸眼，视煤层物性可扩孔到700mm。
2、钻上部井(产气井)。利用30D或3200钻机先钻直井部分；至煤层顶部盖层或以上部位开始定向钻进，至与下部井垂直距离10～60m后进入水平段或大位移井段相向钻进；下入石油套管或有孔(割缝)筛管不固井完井；钻到一定距离后开始降斜，与下部井相交或连通，下端部20～80m裸眼完井。至此，煤层地下气化炉建成。
3、运行参数计算。建炉燃烧到一定时间后，形成的煤层气化炉断面积(S，m2)为：S＝W×H
式中，W-煤层横向燃烧控制宽度，m；
H-底部井眼到顶部井眼垂直距离，m。
煤炭气化量(Q，104Nm3)为：Q＝L×S
式中，L-煤层中井眼水平位移长度，m；
S-煤层气化炉断面积，m2。
本发明提供的煤炭开采地下垂直气化炉建炉运行方法主要优点是：可保证煤层实现垂直气化，此种气化方式符合燃烧规律，容易形成大断面，长通道，气化炉系统效率高；可有效防止煤层燃烧后坍塌和注入井、产气井堵塞；不受煤层中小断层影响，燃烧连续；便于布新井和新建地下气化炉，剩余煤炭较少，资源效率高。该方法可以有效解决深层煤炭开采难题，宜于推广应用。
附图说明：
附图为本发明提供的煤炭开采地下垂直气化炉结构示意图。
具体实施方式：以下结合实施例和附图对本发明的实施予以进一步说明。
实施例：如图所示，选用3200钻机先后钻下部井1号井和上部井2号井。钻下部井时，按前述程序先钻直井部分，在煤层顶部盖层部位开始定向钻进，钻遇目的层后进入大斜度段钻进，下入石油专用套管不固井完井，三阶段井身结构如下：
171/2″(444.5mm)钻头×133/8″(340mm)套管×200m；
121/2″(311mm)钻头×95/8″(244.5mm)套管×1490m；
81/2″(215.9mm)钻头×7″(178mm)筛管×(1440-1740)m。
钻上部井时，钻至与下部井垂直距离10～60m进入水平段或大位移井段相向钻进，下入石油专用套管或筛管不固井完井，钻到一定距离后开始降斜(下倾角10～15°)，与下部井相交连通，下端部以裸眼完井。
Claims (1)
1、一种煤炭开采地下垂直气化炉建炉运行方法，其特征在于：该方法乃是利用石油钻井完井技术在煤层垂直剖面上平行相向钻两口及两口以上定向大斜度井或水平井，上部井作为产气井，下部井作为注入井，井内分别下入一定长度的石油专用套管或有孔筛管，在下部井眼中还下入一定长度的同心管组合；其实施步骤及技术要点如下：
(1)、钻下部井 选用30D或3200钻机，先钻直井部分，至煤层顶部盖层或以上部位开始定向钻进，钻遇目的层后进入水平段或大位移井段钻进，下入石油专用套管或有孔筛管，不固井完井；其中，下部井煤层中井眼尺寸为215～311mm，下入177.8～244.0mm石油专用套管或有孔筛管，不用水泥固井，且每间隔20～30m加装一阻燃短节，井眼下端部5～15m为裸眼，视煤层物性可扩孔到700mm；
(2)、钻上部井 利用30D或3200钻机先钻直井部分，至煤层顶部盖层或以上部位开始定向钻进，至与下部井垂直距离10～60m后进入水平段或大位移井段相向钻进，下入石油套管或有孔(割缝)筛管不固井完井，钻到一定距离后开始降斜，与下部井相交或连通，下端部20～80m裸眼完井，至此，煤层地下气化炉建成；
(3)、运行参数计算 建炉燃烧到一定时间后，形成的煤层地下垂直气化炉断面积(S，m2)为：S＝W×H
式中，W-煤层横向燃烧控制宽度，m；
H-底部井眼到顶部井眼垂直距离，m；
煤炭气化量(Q，104Nm3)为：Q＝L×S
式中，L-煤层中井眼水平位移长度，m；
S-煤层气化炉断面积，m2。
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