[发明专利]含烃矿层的地下气化方法

说明书

技术领域

本发明属于对地下矿层的再处理方法，尤其涉及一种含烃矿层的地下气化方法，目的是把固态有机物转化为可以采收的气体混合物形态的碳氢化合物，可用于从富含油母形态的固态有机物的岩层（比如油母页岩）中提取碳氢化合物（烃）。

背景技术

油母页岩含有有机物油母，它以20-140μm大小的颗粒状夹杂散布于石灰岩或其他矿物的矿物结构中。开采价值取决于岩层的能源含有量，后者又取决于油母的含量——一般在5%-65%（重量百分数）不等。工业开采的效率要看能否提取气态的和液态的载能物质（诸如具有较高热量值和贵重化工原料价值的页岩煤气和页岩油等）。矿物埋藏深度深于50m的矿床开采起来已无利可图，因为不论是井式采矿还是露天采矿费用都很高，而且，后把大量的含有矸石的原料矿物运送到加工地的运输费用也很高。在地面加工利废处理可燃矿物大量废弃物的花费也很可观。在地下，在矿物埋藏地处理矿物的方法可以降低成本，提高所得珍贵载能物质的赢利率。

油母页岩的热分解——即在不接触氧气条件下热处理矿物的方法—是在经济上具有前景的，就是按规定的制度加热到规定的温度然后实行恒温静置，静置的目的是在页岩加热范围内把热解过程充分完成。

在技术实质和达到效果方面与我们所申请的技术方案最为接近的是含烃矿层地下气化的方法（据2005.02.03发表的WO 2005/010320，俄罗斯联邦专利NO.2349745，申请号：2006101868/03，2004.04.14，优先权US60/511，994,2003.10.16）。该法包括至少钻两个具有竖向一水平向井筒的（使之通过地下岩层）生产钻孔和至少一个瓦斯排放钻孔，在生产钻孔的竖向一水平向井筒中布置电极；加热岩层；提取蒸汽——瓦斯混合气体并通过瓦斯排放钻孔将其导出。

在已知的方法中要造成至少一次断裂，使其切断至少一个或者两个生产钻孔；在裂缝中布置导电材料；使两个电极与导电材料实现接触；向两个电极通电，使电流沿裂缝通过，至少要通过一部分导电材料，并在这时释放出足够的热能以实现（最低限度）一部分有机物热解成可提取的碳氢化合物（烃）。段裂缝可以是水平向的、竖直向的或者是纵向于钻孔的。导电材料可含有具有楔入作用的充填料，比如导电水泥。导电材料充当的是电阻加热器。电流沿着由导电料组成的电阻加热器通过时，电能转换成热能，并以热传导方式传到岩层中。

在已知的方法中，对含有大量有机物的岩石实施了电力加热。现场在用的电加热器是通过把导电材料导入含有机物岩层段裂缝的方法造成的，而岩层段裂缝是采用所谓“水力断裂”的结果制得的。

在已知方法中，释放出热解所需足够的热能靠的是导电材料的比电阻，而这与大量的准备工作相关联，包括制造岩层断裂和在裂缝中布置导电材料。当电流通过时，便在岩层中产生了电阻损耗——这就是热源。这个已知方法的缺点是：所得气体混合物的单位产出率较低，过程的需电量高一级生产过程的工艺性（施工性）不高。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种可提高所得气态混合物的单位产出率，降低单产费用，气化准备工作成本低，岩层加热速度快的含烃矿层的地下气化方法。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的。

含烃矿层的地下气化方法，包括钻出至少二个带有穿过地下矿层的竖向井筒及水平向井筒的生产钻孔和至少一个瓦斯排放钻孔；在生产钻孔的竖向井筒及水平向井筒中布置电极，加热岩层；制取蒸汽与瓦斯混合气体并通过瓦斯排放钻孔取出混合气体；以按顺序温差划分区段的方式给矿层加热，第一个温差划分出的区段加热，是向布置在生产钻孔水平向井筒中的两个电极加电，在两电极之间产生电弧，直至在两电极区间，于钻孔表层得到热击穿且在电极间表层中形成电阻加热通道后，在各个温差划分区段中为矿层加热则是采用调整电极上电流强度的方法，同时对导出的混合气体的物理参数和电极电流负荷参数实施监测。

作为一种优选方案，本发明在两电极区间，于钻孔表层得到热击穿且在电极间表层中形成电阻加热通道后，在生产钻孔的水平向井筒中以1.0～2.5米/昼夜的速度相向移动电极。

作为另一种优选方案，本发明加于电极上的电流强度在80A以上。

进一步地，本发明可按步进方式对矿层加热，每当导出的气体量下降10～20%时即把电极移向下一步。

进一步地，本发明在地下矿层中穿过的生产钻孔的所有水平向井筒均以两两对称方法分布于同一平面上。

进一步地，本发明所述瓦斯排放钻孔的直径为350～450mm。

进一步地，本发明所述生产钻孔的直径为50～550mm。