[发明专利]一种地下气化同位素示踪方法

说明书

技术领域

本发明涉及同位素示踪测量领域，尤其涉及一种地下气化同位素示踪方法。

背景技术

煤炭地下气化是在地面以下几百米深的煤层中，通过非开采的方式从地下煤层中获取煤气的方法。该方法由于无需在地下设立工作场所，所以处于地下的气化炉完全是在未知的状态下运行，想要对气化炉进行测量和控制，只能通过在气化炉的进气井口和出气井口之间投入示踪剂进行跟踪测量的方法，以获得所需的工艺参数，从而对其进行控制。

现有的示踪剂的类型通常分为离子类、有机类、惰性气体类以及放射性类。由于煤层中含有复杂的有机物和大量的矿物，且存在较高的温度，所以上述提到的大多数示踪剂都无法满足地下气化技术中对于示踪剂的需要，例如有机类示踪剂（如甲醛、乙醇、异丙醇、氚化正丁醇、氚化乙醇等）在地下气化过程中容易遇到高温发生分解，且分解后生成的产物复杂，使得采出气体难于定量分析；离子类（如SCN^-、NO₃^-、Br^-、I^-）由于在地下气化中的生成物不确定，所以不能有效地用于分析地下的气化特征；惰性气体类化学性质稳定、不易生成化合物，用其标记地下气体流速、地下燃空区体积效果虽好，但用其标记气化反应却有很大程度的困难。由此可知，到目前为止还没有找出适合于标记地下气化的示踪剂，也没有找出利用该种示踪剂来正确获得气化炉中的化学变化以调节气化中的工艺参数，使其能够实现稳定产气的方法。

发明内容

本发明实施例提供了一种地下气化同位素示踪方法，以获得气化炉中的气化情况。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种地下气化同位素示踪方法，包括：

将同位素标记的同种反应物与未标记的所述同种反应物混合，并加入到地下燃空区中进行反应；

对所述反应得到的反应产物中的参加反应的同位素标记的元素的量进行检测，并计算得出参与反应的未标记的所述同种反应物的量。

可选的，所述方法具体为：

a)将同位素标记的同种反应物与未标记的所述同种反应物按比例均匀混合，并通过进气井口输入到地下燃空区中；

b)从通入所述a)中的两种所述同种反应物开始，每隔固定的一段时间在出气井口收集一次反应产物；

c)对所述反应产物进行检测，分析得到所述反应产物中参加反应的同位素标记的元素的量；

d)根据所述参加反应的同位素标记的元素的量，计算得出参加反应的未标记的所述同种反应物的量。

可选的，在所述计算得出参加反应的未标记的所述同种反应物的量之后，还包括：

计算所述参加反应的未标记的所述同种反应物的量与输入的未标记的所述同种反应物的量的比值，当所述比值≥规定值时，认为满足工况需要；当所述比值＜所述规定值时，则需通过调整输入的所述同种反应物的量，使其满足工况需要。

可选的，所述同位素选自放射性同位素和稳定性同位素中的一种或两种。

可选的，

当所述同种反应物均为水时，所述同位素为所述放射性同位素；

当所述同种反应物为二氧化碳时，所述同位素为所述稳定性同位素；

当所述同种反应物为水和二氧化碳时，所述同位素为所述放射性同位素和所述稳定性同位素。

可选的，所述放射性同位素选自²H或³H中的一种，所述稳定性同位素选自¹³C、¹⁴C、¹⁸O或¹⁷O中的一种。

可选的，所述d)具体为：

1）利用所述c)中分析得到的所述参加反应的同位素标记的元素的量，先计算得出m_参同/m_输同的比值，并将所述比值记为k₁；

2）利用反应前在进气井口输入的所述同位素标记的所述同种反应物和未标记的所述同种反应物的比例关系，由公式m_参同/m_输同=m_参未/m_输未=k₁，计算得出参与反应的未标记同位素的所述同种反应物的量；

其中，

m_参同为参与反应的同位素标记的所述同种反应物的量；

m_输同为反应前输入的同位素标记的所述同种反应物的量；