[发明专利]一种煤炭地下原位热解的封闭系统及其构建方法

说明书

本发明公开一种煤炭地下原位热解的封闭系统及其构建方法，包括：若干封闭单元；每个封闭单元包括底板封闭帷幕、顶板封闭帷幕和竖直封闭帷幕；底板封闭帷幕、顶板封闭帷幕和竖直封闭帷幕围绕形成一个封闭空间，将待开采煤炭包围于其中；封闭空间中设置有用于煤炭地下原位热解的布井模块；每个布井模块包括一个生产井和至少两个注入井；注入井为L型，由注入井竖直段和两个或两个以上注入井水平段构成；注入井通过注入井水平段连通生产井。本发明一方面，有利于控制煤炭热解开采的范围，防止煤炭热解产生的油气泄露以及各种污染物对地下水以及岩层产生影响，另一方面，也能隔绝地下水对热解的影响。减少了地下水对热解温度以及热解产物采出的影响。

技术领域

本发明属于煤化工领域，具体涉及一种煤炭地下原位热解的封闭系统及其构建方法。

背景技术

煤炭地下原位热解技术是指煤炭不经开采，直接在地层压力下通过热载体进行热解反应，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。虽然目前地下原位热解技术还没有广泛应用在煤炭开采上的案例。但是煤炭地下原位热解作为一种新型的煤炭开采利用技术，不仅安全环保、经济效益好，还有助于煤炭开采和煤炭深加工一体化发展。在未来的煤炭开采领域，煤炭地下原位热解必然拥有广阔的应用前景。

煤炭地下原位热解时如果不构建封闭系统，一方面，可能导致煤炭热解产生的油气泄露以及各种污染物对地下水以及岩层产生影响，另一方面，由于水的比热较大，可能煤炭热解的热量被水吸收，导致温度无法维持在热解温度范围内，影响热解产物的采出。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤炭地下原位热解的封闭系统及其构建方法，以解决煤炭地下原位热解时可能发生的污染物影响环境问题以及地下水吸热问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种煤炭地下原位热解的封闭系统，包括：若干封闭单元；

每个封闭单元包括底板封闭帷幕、顶板封闭帷幕和竖直封闭帷幕；

底板封闭帷幕、顶板封闭帷幕和竖直封闭帷幕围绕形成一个封闭空间，将待开采煤炭包围于其中；封闭空间中设置有用于煤炭地下原位热解的布井模块；每个布井模块包括一个生产井和至少两个注入井；注入井为L型，由注入井竖直段和两个或两个以上注入井水平段构成；注入井通过注入井水平段连通生产井。

本发明进一步的改进在于：煤炭待开采层包括多层时，上层封闭单元的底板封闭帷幕作为下层封闭单元的顶板封闭帷幕；相邻封闭单元的竖直封闭帷幕相连。

本发明进一步的改进在于：竖直封闭帷幕由若干第一注浆孔注浆凝固后构成；相邻第一注浆孔的间距为1m～1.5m；第一注浆孔与注入井竖直段的间距为1～5m；第一注浆孔与最下层的煤炭待开采层间距在1～2m之间；第一注浆孔的孔径为30～80mm。

本发明进一步的改进在于：底板封闭帷幕、顶板封闭帷幕通过若干第二注浆孔向煤炭待开采层的下方和上方注浆凝固后构成。

本发明进一步的改进在于：底板封闭帷幕在煤炭待开采层下方1～2m处；顶板封闭帷幕在煤层顶板处且与最上方的煤炭待开采层1～2m处。

本发明进一步的改进在于：一个布井模块由两个注入井和一个生产井呈双U型布署；或者以生产井为中心，两个及两个以上注入井竖直段围绕在生产井周围，且通过注入井水平段与生产井相连。

本发明进一步的改进在于：煤炭储层包括多个煤炭待开采层，每个煤炭待开采层的布井模块的型式布置为三角形、四边形或六边形。

一种煤炭地下原位热解的封闭系统的构建方法，包括以下步骤：

1)、将煤炭地下储层划分为在不同深度的多个煤炭待开采层，每个煤炭待开采层的厚度为0.5～5m；