[实用新型]用于煤炭地下气化工艺的模块化连续油管井口控制系统

说明书

本实用新型涉及一种用于煤炭地下气化工艺的模块化连续油管单元和井口控制系统，所述系统各部件的构成如下：模块化单元容器；液压动力和井口控制设备模块；井架装置和连续油管注入器模块，井架装置用于作为一体化的连续油管注入器和/或不压井起下装置和其他连续油管操作设备的支撑结构；连续油管操作模块，通过该模块内的连续油管将工艺流体输送到煤炭地下气化区域；电缆和公用事业模块，将井下仪表输送到连续油管所在的同一口井中，并配备额外的连续油管操作支持功能；各模块单独安置于模块化单元容器内并单独调试，安装现场将安置有各模块化单元容器的管线、电线和通信线路对接连通，各模块之间的连接点设置防水布和/或帐篷板以抗寒防冻。

技术领域

本实用新型涉及一种用于煤炭地下气化工艺的模块化连续油管井口控制系统，属于煤炭地下气化工艺设备技术领域。

背景技术

煤炭地下气化(ISC)是一个借助氧化剂，通过地下煤层的燃烧和气化反应，把煤直接转化为产品气的过程。产品气通常被称为合成气，可以作为燃料生产、化工生产、发电等下游工艺的原料。该工艺过程集合了建井完井、地下采煤和煤气化工艺技术，具有安全性好、投资小、效益高、污染少等优点。

一个用于氧化剂注入的钻井称为“注入井”，另外一个用于生产产品气的钻井称为“产品井”。定向钻井和垂直钻井都可作为注入井或产品井。煤炭地下气化(ISC)可能在注入井和产品井之间还需要使用到一个或多个的垂直井(例如：功能井和辅助井)。

当煤层中有注入井、产品井和水平通道将二者连接起来时，此构造被称为一个煤炭地下气化(ISC)单元或井对。ISC单元包括燃烧区，气化区和热解区。其中，燃烧区在煤层中氧化剂注入点附近；气化区以放射状形态围绕在燃烧区周围或者在燃烧区下游，煤炭在气化区被气化、部分被氧化，从而生成产品气；热解区在气化区下游，煤的热解反应一般在这里发生。高温的产品气从气化区往下游流动，并最终从产品井井口输送到地面。在煤燃烧或气化的同时，煤层中的ISC燃空区会生长变大。

通过煤炭地下气化生成的产品气(粗合成气)通常含有合成气(CO，CO₂， H₂，CH₄及其他气体的混合物)以及其他成分(固体颗粒，水，煤焦油，烃类蒸汽，其他微量组分包括H₂S，NH₄，COS等)。其成分复杂程度取决于多个方面：煤炭地下气化所使用的氧化剂(空气或其他氧化剂，比如氧气、富氧空气或蒸汽混合物)、煤层中的内在水或周边地层渗入煤层中的水、煤质、以及煤炭地下气化工艺的操作参数，包括温度，压力等。

根据已有专利文献，目前现有煤炭地下气化技术面临的具体问题包括：

1)大多数煤炭地下气化采用的连续油管氧化剂输送系统(包括井口控制设备)在设计和操作上都十分复杂，与许多独立的系统相互连接。例如：操作窗口需要一个独立的操作平台来组装和安装连续油管设备。

2)大多数煤炭地下气化连续油管系统都面临体积庞大、运输困难、现场组装耗时很长等问题。并且通常需要大型起重机和其他大型辅助设备来进行安装和调试。这样将很大程度上延长项目实施的动员和复员时间，导致项目成本的增加。

3)大多数煤炭地下气化连续油管和井口控制系统都只专注于示范项目规模，而不是最终的商业化生产和运行。依据气化炉内的资源量不同，商业化生产和运行需要将设备以1-5年的频率移动到新的气化炉。当商业化生产达产后，需同时操作和运行几百个气化炉。

4)现有技术中(CN206737863U、US7073592B2、US6554075B2、 US6763890B2)的模块化/集装箱化设计的最大缺点是它们内部的部件都需要在现场采用大量大型辅助设备来完成整体系统的组装。当现场每交付一个模块/集装箱时，绝大部分部件都将移出进行组装，而模块/集装箱自身只能用作储存容器。

实用新型内容