[发明专利]一种富油煤原位热解的煤层对流加热系统及方法

说明书

一种富油煤原位热解的煤层对流加热系统及方法，包括设置于注热井或开采井底部的流体电磁加热装置，注热井与开采井之间通过致裂缝隙相连通；流体电磁加热装置包括加热腔，加热腔内部设置有加热芯，加热腔外部设置有保温层，保温层外部设置有线圈组；当流体电磁加热装置设置在注热井中时，注热井中设置有输气管道，加热腔与输气管道底部相连通，当线圈组通电时，经输气管道输送至加热腔内的压缩流体被加热芯加热后，经致裂缝隙，由开采井排出。该方法能够大大缩短煤层加热周期，提高煤层温度均匀性，获得较高的加热效率和能量利用率，且对地层环境污染较少。

技术领域

本发明涉及富油煤油气资源开发领域，具体涉及一种富油煤原位热解的煤层对流加热系统及方法。

背景技术

富油煤是指焦油产率介于7％-12％的煤炭。在我国煤炭资源保有储量中，富油煤占比达45％。通过热解可将富油煤转化为焦油和煤气等能源化工原料，从而大幅提升我国煤炭资源利用价值。目前对富油煤热解转化主要是从井下将富油煤开采至地面，经粉碎后进入地面热解设备转化成焦油、煤气和半焦。地面热解半焦反应活性较差制约了其规模化应用，且造成大量半焦堆积；同时在热解产物分离过程中伴随的废水及废气的排放，对环境造成不良影响。

富油煤原位热解是指其不经过开采，直接在地层压力下通过热载体传递热量进行热解，所得油气产物通过采集井导出地面进行后续分离及深加工的技术。与现有常规地面热解技术相比，原位开采不但不需要进行采矿和建设大型的尾气处理设施，而且可开发深层、高厚度的富油煤油气资源，具有占地面积小、开采费用低、产品质量好和环保等优点。但目前富油煤原位热解技术多处于概念性论证阶段，鲜有实验室规模及先导性实验报道。在能源日趋紧张的今天，有必要着力发展富油煤原位开采技术，为未来富油煤油气资源开发提供理论和技术储备。

富油煤原位热解需要将地下大尺度煤层加热到较高的热解温度。由于富油煤原位热解技术尚处于初期论证阶段，富油煤原位热解的大尺度煤层原位加热技术尚未见报道。而现有的油页岩或煤层气开采的原位加热方法，存在加热效率低、热量损失大，加热时间长、加热成本高，加热半径小、温度分布不均匀，易造成地层结构破坏和地下环境污染或供排气系统复杂，存在尾气污染等主要问题，是制约提高油气收采率的关键因素。

发明内容

本发明目的是为了解决富油煤原位热解时煤层加热周期长，煤层温度均匀性差以及整体能效低等问题，而提供一种富油煤原位开采对流加热系统及方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种富油煤原位热解的煤层对流加热系统，包括设置于注热井或开采井底部的流体电磁加热装置，注热井与开采井之间通过致裂缝隙相连通；流体电磁加热装置包括加热腔、加热芯、线圈组与保温层，加热腔内部设置有加热芯，加热腔外部设置有保温层，保温层外部设置有线圈组；

当流体电磁加热装置设置在注热井中时，注热井中设置有输气管道，加热腔与输气管道底部相连通，当线圈组通电时，经输气管道输送至加热腔内的压缩流体被加热芯加热后，经致裂缝隙，由开采井排出。

本发明进一步的改进在于，加热芯的材质为石墨；注热井为竖井或竖井加水平井，其布置方式为并行、排式或井网；线圈组通过电缆与电源箱相连，电源箱设置于注热井外部。

本发明进一步的改进在于，输气管道顶部与增压装置相连。

本发明进一步的改进在于，开采井内设置有采气管道，采气管道的顶部与增压装置相连。

本发明进一步的改进在于，采气管道的顶部还与参数控制系统相连，输气管道顶部还与数据采集系统相连，参数控制系统与数据采集系统相连；增压装置为压缩机或泵。

本发明进一步的改进在于，保温层呈环形。

一种富油煤原位热解的煤层对流加热方法，包括以下步骤：

1)在富油煤层钻进至少一口注热井和开采井；