[发明专利]地下气化装置以及煤炭气化系统和气化方法

说明书

本发明涉及一种地下气化装置以及煤炭气化系统和气化方法，包括煤层垂直剖面上平行设置的进气井和出气井，所述进气井在煤层中设有进气输送段，所述出气井在煤层中设有出气输送段，所述进气输送段沿煤层的垂直方向设置于所述出气输送段的下方，所述煤层垂直剖面上还设有连通所述进气井和所述出气井的贯通井，所述贯通井上设有连通所述进气输送段末端和所述出气输送段末端的第三造斜段，所述第三造斜段与所述进气输送段形成的夹角呈钝角。对本发明所述进气井中高压注入气化剂时，所述煤层从下部开始燃烧，燃烧后的煤层掉落在所述进气输送段的前方，避免了煤层燃烧时形成的炙热煤层掉落在所述进气井上的问题。

技术领域

本发明涉及一种煤炭地下气化技术领域，尤其是指适用急倾斜煤层的地下气化装置以及煤炭气化系统和气化方法。

背景技术

煤炭地下气化技术主要是指煤、焦炭或者半焦等固体燃料在高温常压或者加压条件下与气化剂发生反应，转化为气体产物或少量残渣的过程。所述气化剂主要是水蒸气、空气(或者氧气)或者它们的混合气。煤炭气化过程可用于生产燃料煤气，作为工业窑炉用气或者城市煤气，也可用于制造混合气，作为合成氨、合成甲醇和合成液体燃料的原料，因此煤炭气化技术是煤化工的重要技术之一。

现在常用的煤炭气化技术是指煤炭地下气化技术，其通过巷道掘进或者钻孔掘进的方式在自然煤层内布置进、出气口、气化通道、气化区等并最终形成气化炉，然后将气化剂通入煤层内，在由所述气化通道形成的气化工作面内点燃煤层并控制煤层内煤与气化剂反应过程的气化方式。

煤炭地下气化实施过程中，如遇到急倾斜煤层(指地下开采时煤层倾角大于45°的煤层)时，由于地质构造复杂、煤层不稳定等因素，采用常规竖直井或者斜井实现气化工作面都比较困难，为了克服上述问题，现有文献(CN1651714A)公开了一种煤炭开采地下垂直气化炉建炉运行方法，该方法乃是利用石油钻井完井技术在煤层垂直剖面上平行相向钻两口及两口以上定向大斜度井或水平井，上部井作为产气井，下部井作为注入井，井内分别下入一定长度的石油专用套管或有孔(割缝)筛管，在下部井眼中还下入一定长度的同心管组合。上述文献所公开的方法虽然一定程度上可以用来气化急倾斜煤层，但是仍旧存在以下问题：由于所述上部出气井采用降斜的方式与下部进气井实现连通，在煤层的实际气化过程中，当所述进气井注气后，煤层燃烧形成的炙热煤层会落于所述进气井的注气管上，从而对所述注气管造成影响，可能发生所述注气管熔断或所述注气管上的测温探头损坏的现象，严重时导致气化无法连续进行。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中所述煤层气化过程中可能发生的气化设备损坏等问题导致气化无法连续进行从而提供一种在气化过程中不会损坏设备且能连续气化煤层的地下气化装置以及煤炭气化系统和气化方法。

为解决上述技术问题，本发明的一种地下气化装置，包括煤层垂直剖面上平行设置的进气井和出气井，所述进气井在煤层中设有进气输送段，所述出气井在煤层中设有出气输送段，所述进气输送段沿煤层的垂直方向设置于所述出气输送段的下方，所述煤层垂直剖面上还设有连通所述进气井和所述出气井的贯通井，所述贯通井上设有连通所述进气输送段末端和所述出气输送段末端的第三造斜段，所述第三造斜段与所述进气输送段形成的夹角呈钝角。

在本发明的一个实施例中，所述钝角的取值范围为115度至135度。

在本发明的一个实施例中，所述第三造斜段通过裸孔与所述进气输送段末端和所述出气输送段末端相互连通。

在本发明的一个实施例中，所述进气井还设有位于煤层上方的上覆地层中的进气段以及连接所述进气段和所述进气输送段的第一造斜段；所述出气井还设有位于上覆地层中的出气段以及连接所述出气段和所述出气输送段的第二造斜段；所述贯通井还设有位于上覆地层中与所述第三造斜段相连通的第三垂直段。

在本发明的一个实施例中，所述进气井内设有连续后退的注气装置，所述注气装置包括设于所述进气段和所述第一造斜段内的第一连续油管和设于所述进气输送段内的第二连续油管。