[发明专利]一种可控注气点注气装置、注气工艺及气化方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤炭资源开发技术领域，尤其涉及一种可控注气点注气装置、注气工艺及气化方法。

背景技术

无井式煤炭地下气化技术主要采用定向钻孔贯通和反向燃烧技术构建气化通道，再注入空气和氧/蒸汽等气化剂进行地下气化生产煤气。其优点在于单炉产量气大；缺点在于气化燃烧区位置不稳定、气化剂漏失率高、通道过长需增加爱辅助进气孔。

针对以上问题，美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室研究开发出受控注入点后退气化工艺（CRIP），通过燃烧套管的方式使注入点后退形成新的燃烧带，如此逐段向垂直注入孔推进，见图1。点火器用引火气体硅烷点燃丙烷喷嘴，在地面拖曳移动。比利时图林地下气化试验设计注入管采用双层套管，蛇管在挠性套管内移动。蛇管内装三根热电偶电线和两根可燃的空心管，一根空心管输送三乙基硼（遇空气即燃烧）和CH₄，另一根空心管注氧，蛇管端部固定点火器。

CRIP工艺的优点是气化过程能够得到有效控制，其主要缺点是该工艺需要在定向井内不同距离位置多次点火引燃煤层再进行气化，由于注气点位置移动不连续、气化过程稳定性差，且点火注气装置结构复杂、造价高，点火过程操作复杂，控制难度大，安全系数低。

发明内容

本发明的目的在于解决以往无井式地下气化受控注入点后退工艺需多次点火且装置复杂、注气点位置移动不连续、气化过程稳定性差等一系列问题，提供一种无井式地下气化的可控注气点移动的逆向燃烧引火、气化方法，以达到提高气化过程稳定控制和安全性能，同时降低生产成本的目的。本发明还提供了一种可控注气点注气装置及注气工艺。

本发明基于定向钻进和连续油管技术，利用定向钻进和连续油管相配合方式实现注气点移动，同时调节气化剂注入参数控制逆向燃烧的原理，进而达到调控火焰工作面位置移动和燃烧速度，进行地下煤层的逆向燃烧引火、气化的目的。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的之一在于提供一种可控注气点注气装置。所述注气装置包括定向井通道，所述定向井通道中设有连续油管，所述连续油管连通氧气/富氧气体管线；所述连续油管和定向井通道的环隙连通辅助气化剂管线和蒸汽管线；所述连续油管的起端设有注气井头，末端设有喷嘴。

所述连续油管通过防喷器（盒）密封放至井内。

本发明的目的之二在于提供一种可控注气点气化注气工艺，所述注气工艺由置于定向井通道内的连续油管输送氧气/富氧气体，所述氧气/富氧气体与连续油管和定向井壁间环空输送的辅助气化剂在连续油管末端的喷嘴位置混合均匀，混合后的气化剂通过定向井通道或煤层内孔隙通道进入煤层预定气化位置。

所述氧气/富氧气体和辅助气化剂在连续油管末端的喷嘴位置，也就是钻孔或通道内混合。

本发明所述注气过程的注气点移动控制，可以通过提升、下放动作控制连续油管和喷嘴移动实现注气位置变换。

本发明所述定向井通道用定向钻进方法形成。定向钻进技术是当今世界石油勘探开发领域最先进的钻井技术之一，是由特殊井下工具、测量仪器和工艺技术有效控制井眼轨迹，使钻头沿着特定方向钻达地下预定目标的钻井工艺技术，目前在油田开发中广泛使用。采用定向钻进技术可以使地面和地下条件受到限制的油气资源得到经济、有效的开发，能够大幅度提高油气产量和降低钻井成本，有利于保护自然环境，具有显著的经济效益和社会效益。

本发明所述定向钻进方法优选采用石油或煤层气钻井技术中的定向井技术、水平井技术、侧钻井技术、径向水平井技术、分支井技术、丛式井技术或大位移井技术中的任意一种。所述定向井通道长度大于10m。

本发明所述定向井通道为无支护通道或有支护通道，在实际实施过程中依据煤岩、地质条件等因素，确定是否进行通道支护。

所述有支护通道采用筛管支护和/或套管支护，优选筛管支护或筛管和套管组合支护。在实际实施过程中需要考虑支护套管强度、煤层夹矸、煤层水等影响逆向燃烧引火速度的因素，可以选择不同支护方式。通常为提高气化剂与待引燃煤层接触面积，优选筛管支护或者筛管+套管的两种支护方式组合。

所述支护管材料为可烧蚀材料，进一步优选有机类材料，最优选玻璃钢或PE管材。实施过程中考虑强度、燃烧特性等因素，优选有机类材料，如：玻璃钢、PE管材等。

所述氧气/富氧气体由气化剂制取系统提供。所述富氧气体为氧气与氮气、二氧化碳中的一种或两种气体形成的气体混合物，其中氧气的体积浓度大于21%。