[实用新型]一种地下出气孔结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及煤炭气化地下施工技术领域，具体而言，涉及一种地下出气孔结构。

背景技术

近年来，煤炭地下气化和煤层气热采技术在国内外取得了众多成果，此类技术无需人工进入地下工作面，而主要利用热作用、化学反应等形成高温反应工作面，将有效的混合可燃气体排采到地面，最终产品均是高温气体，温度可达几百摄氏度。高温气体的排出通道通过地质钻孔实现，现有技术为钻孔内施放单层钢套管，套管外壁由固井水泥与岩、水层密封，气体直接由内壁排出。

现有技术的钻孔结构在地层稳定、温度变化不大的情况下，是可以保证稳定出气和地下水不进入内管的，但实际生产过程中地层错移和套管膨缩是不可避免的。地下煤层气化过程中势必会产生空区，即便出气孔底部不直接燃烧并合理控制空区范围而不产生大面积垮落，可一旦空区形成后顶部岩层即会产生弯曲下沉，此时处于岩层中的钻孔势必产生错移，同样煤层气热采也会形成空区；套管通过固井方式固定于地层中之后，其温度一般就为周边地层实际温度，地层每加深100米，温度升高3摄氏度，一旦生产开始，几百摄氏度的高温气体进入套管后，钢套管即会产生膨胀，同时造成外部的固井水泥环产生一样的效应。地层错移的同时外加套管膨缩，会使固井水泥开裂、脱落，套管被拉伸、错位，产生缝隙，这会导致漏气或者地下水进入生产工作面，造成出气压力紊乱、出气量不稳定、工作面温度降低，严重的会造成生产的中断，甚至终止。

实用新型内容

鉴于此，本实用新型提出了一种地下出气孔结构及其施工方法，旨在解决上述问题。

本实用新型提出了一种地下出气孔结构，其特征在于，包括外管和内管，所述外管和内管共同构建出气通道，该内管设置于外管内部，所述外管用于平衡地压和隔离水层，所述内管用于高温气体排采；还包括测温装置，用于监测钻孔底部温度。

进一步地，上述的地下出气孔结构，其特征在于，所述外管和所述内管之间留有空隙，外管和内管间还设置有缓冲装置。

进一步地，上述的地下出气孔结构，其特征在于，内、外管的顶部和底部均设置有密封结构，所述密封结构用于密封外管内管间的空隙。

进一步地，上述的地下出气孔结构，其特征在于，所述外管底部末端装有内限位装置，所述内管底部末端装有外限位装置，所述内、外限位装置的配合卡住内管。

进一步地，上述的地下出气孔结构，其特征在于，所述内、外限位装置截面为坡形，两装置配合还用于密封内、外管底部间的空隙。

进一步地，上述的地下出气孔结构，其特征在于，所述内、外部的顶部密封结构为法兰。

进一步地，上述的地下出气孔结构，其特征在于，所述顶部密封结构还包括密封圈。

进一步地，上述的地下出气孔结构，其特征在于，所述外管下入煤层顶板以下，下入深度为煤层总厚度的三分之一。

进一步地，上述的地下出气孔结构，其特征在于，外管侧壁上设置有孔，所述孔用于下放测温装置。

本实用新型的有益效果：

1、外管及固井水泥外侧平衡地压、隔离含水层，内侧不受温度变化造成的膨缩影响，大大提高了套管抵御外部地压及水层的能力，同时增加了套管防护功能的使用寿命。

2、内管内侧通过高温气体，外侧不受地压及含水层影响，大大提高了套管抵御内部膨缩的能力，同时增加了套管出气功能的使用寿命。

3、内、外两层套管的顶、底部均设置为密封结构，达到双层防护，不会因为其中一层出现问题而失去防护、排采作用，使用年限至少是常规出气孔的3倍以上。

4、内管外部装设的缓冲装置，在起到便于下放作用的同时，加固了套管间丝扣连接能力，同时在内管受热膨胀过程中起到一定的缓冲保护作用。

5、两层套管中空部位底部放置测温装置，在保护了测温装置的同时，能够直接监测钻孔底部温度的变化情况。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本实用新型出气孔整体结构示意图；

图2是本实用新型出气孔底部结构示意图；

图3是本实用新型出气孔外套管底部结构示意图；

图4是本实用新型出气孔内套管底部结构立体图；

图5是本实用新型出气孔内套管底部结构截面图；

图6是本实用新型出气孔外管底部限位密封装置结构俯视图；