[发明专利]井道结构及应用该井道结构的无井式煤炭地下气化的点火系统和方法

说明书

本发明涉及井道结构及应用该井道结构的无井式煤炭地下气化的点火系统和方法，该方法过程分三步。1，在地面上往地下煤层中打两口水平段间距约1.5米的水平井。两口水平井可相向而行或并行。2，用连续油管或油管将射孔装置输送到其中一口水平井(如水平井一)的预定水平段煤层处朝水平井二方向进行定向射孔，形成两个井筒内的连通。3，将引燃装置输送到射过孔的水平井一煤层位置，通电点燃引燃装置，产生长时间的高温火焰，同时从地面供氧站向水平井一内输入大量氧气，将该处煤层引燃形成煤炭地下气化炉，产生的混合煤气从水平井二的井筒内向外输出。与现有其它方式相比，它是一种可在煤层任意位置进行快速、可靠的点火与燃烧，形成更大的地下气化炉，产生更多燃烧气体的点火方式。

技术领域

本发明属于煤炭地下气化领域，特别涉及井道结构及应用该井道结构的无井式煤炭地下气化的点火系统和方法。

背景技术

煤炭地下气化(Underground Coal Gasification，UCG)是将处于地下的煤炭进行有控制的燃烧，通过对煤的热作用及化学作用而产生可燃气体的过程。该过程主要是在地下气化炉的气化通道中实现的。

煤炭地下气化的原理及过程与地面煤气厂生产煤气的原理及过程完全相同，产品也相同，只是前者属于化学采煤方法,是将埋在深处的煤在地下点燃,燃烧转变为可燃气体CO、CH4和H2后，将气体直接输送到地面。

煤炭地下气化技术不仅可以回收矿井遗弃煤炭资源,而且还可以用于开采井工难以开采或开采经济性、安全性较差的薄煤层、深部煤层、高硫、高灰、高瓦斯煤层；地下气化燃烧后的灰渣留在地下，减少了地表下沉，无固体物质排放，煤气可以集中净化，大大减少了煤炭开采和使用过程中对环境的破坏。地下气化煤气不仅可作为燃气直接民用和发电，而且还可用于提取纯氢或作为合成油、二甲醚、氨、甲醇的原料气。因此,煤炭地下气化技术具有较好的经济效益和环境效益,可大大提高煤炭资源的利用率和利用水平,是各国洁净煤技术的重要研究和发展方向。

煤炭地下气化技术中的关键技术之一，是煤炭地下气化炉的点火问题。地下气化炉按施工方法分,可分为有井式和无井式。无井式是在地面打定向水平井和垂直井，形成地下气化炉，之后点火燃烧进行煤炭气化。

目前国内外进行无井式煤炭地下气化炉的点火方式，主要有以下5种：热空气点火、电点火、化学点火、焦炭点火、气体点火。然而，现有点火方式都存在着各种各样的问题。现有技术方法中存在开有U型井进行煤炭地下气化，但存在点火时间长、危险性大、点火不可靠、煤炭无法充分燃烧、不能在特定位置点火、燃烧空间有限等问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是：为了解决现有技术上存在的各种问题与不足，本发明设计井道结构及应用该井道结构的无井式煤炭地下气化的点火系统和方法，先打两口水平井，从其中一口水平井的水平段向另外一口水平井的水平段定方向射孔，实现两口水平井的有效连通，再用火药燃烧点燃煤层的点火，不仅能够实现可靠点火，同时实现煤炭的大面积充分燃烧，并且达到了充分回收利用资源，从一口井内输入氧气，从另一口井获得煤层合成气的效果。

本发明的技术方案是：一种井道结构，其特征在于，包括两个水平井，所述两个水平井均包括水平段和竖直段，且两个水平井的水平段均位于煤层中，且两个水平段之间通过射孔与点火引燃装置进行打通连接；

所述其中一个水平井水平段内用于放置射孔与点火引燃装置，该水平段对应的竖直段出口连接供氧系统；

所述另一个水平井水平段内用于产生气体，该水平段对应的竖直段出口连接集气系统。

本发明进一步的技术方案是：所述两个水平井的水平段相互平行。

本发明进一步的技术方案是：所述两个水平井水平段的最大距离为射孔与点火引燃装置中射孔弹的穿孔深度。

本发明进一步的技术方案是：所述其中一个水平井中放置射孔与点火引燃装置，且该射孔与点火引燃装置的位置应位于另一水平井水平段的下方。