一種高效煤炭地下氣化爐及其構(gòu)建方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高效煤炭地下氣化爐及其構(gòu)建方法，包括在一個(gè)四邊形煤層塊設(shè)置的點(diǎn)火通道、集氣通道、進(jìn)氣通道和出氣通道，出氣通道在四邊形煤層塊邊沿與集氣通道的水平距離在10m以上；采用后退燃燒法擴(kuò)展集氣通道的截面到2×2m2以上，多條間隔一定距離的進(jìn)氣通道與擴(kuò)展后的集氣通道在下側(cè)連通，實(shí)現(xiàn)集氣；當(dāng)集氣通道中的火區(qū)工作面后退到某個(gè)出氣孔附近時(shí)，則在該孔壓裂和逆向火力滲透燃燒，溝通出氣通道和集氣通道；本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)多個(gè)進(jìn)氣通道并聯(lián)氣化，提高了氣化爐產(chǎn)能；采用后退燃燒和逆向貫通的方法，縮短了氣化爐構(gòu)建周期；由垂直鉆孔組成的出氣系統(tǒng)布置于應(yīng)力集中區(qū)以外，提高了出氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
【專利說(shuō)明】
一種高效煤炭地下氣化爐及其構(gòu)建方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及煤炭地下氣化開采技術(shù)，特別涉及一種高效煤炭地下氣化爐及其構(gòu)建方法，適用于不同賦存狀態(tài)的煤層進(jìn)行高效地下氣化開采。
【背景技術(shù)】
[0002]無(wú)井式煤炭地下氣化是通過(guò)在原始地下煤層中施工地質(zhì)鉆孔來(lái)進(jìn)行氣化的過(guò)程。不同區(qū)域的原始煤層賦存狀態(tài)各異，現(xiàn)有單一形式的地下氣化爐在經(jīng)濟(jì)、合理的角度上無(wú)法達(dá)到煤炭資源的有效覆蓋；同時(shí)氣化通道內(nèi)直接氣化后的煤氣含灰、高溫、高壓，會(huì)造成出氣鉆孔堵塞、變形;另外常規(guī)地下氣化爐會(huì)在垂直出氣鉆孔底部形成很大的燃空區(qū)，造成鉆孔底部應(yīng)力集中，影響鉆孔穩(wěn)定出氣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提出一種高效煤炭地下氣化爐及其構(gòu)建方法，充分利用煤層定向鉆進(jìn)工藝同時(shí)構(gòu)建一體化的地下氣化爐及集氣通道、出氣系統(tǒng)。針對(duì)不同賦存規(guī)模的煤層靈活調(diào)整氣化通道條數(shù)及集氣通道長(zhǎng)度，利用集氣通道對(duì)煤氣進(jìn)行除塵、降溫、穩(wěn)壓以及均衡煤氣組分，垂直出氣鉆孔位于應(yīng)力集中區(qū)域外側(cè)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)煤層的大面積、持續(xù)化、高效能氣化。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種高效煤炭地下氣化爐，包括在一個(gè)四邊形煤層塊設(shè)置的點(diǎn)火通道、集氣通道、進(jìn)氣通道和出氣通道，其中，所述點(diǎn)火通道是一個(gè)垂直向下的鉆孔通道，點(diǎn)火通道設(shè)置在四邊形煤層塊一個(gè)邊角區(qū)域，所述鉆孔通道伸入煤層距煤層底板0.5至2m，圍繞點(diǎn)火通道設(shè)有至少兩個(gè)輔助點(diǎn)火通道，兩個(gè)輔助點(diǎn)火通道與點(diǎn)火通道在邊角區(qū)域呈三角型布局，點(diǎn)火通道通過(guò)點(diǎn)火通道縫隙在底端與兩個(gè)輔助點(diǎn)火通道連通，所述集氣通道在距煤層底板0.5至2m處與點(diǎn)火通道連通，并水平延伸至四邊形煤層塊與點(diǎn)火通道邊角區(qū)域相鄰的另一個(gè)邊角區(qū)域然后向上至地面;所述出氣通道是多個(gè)從地面垂直向下的通道，多個(gè)出氣通道排列為一排與集氣通道平行設(shè)置，一排出氣通道在四邊形煤層塊邊沿與集氣通道的水平距離大于1m;所述進(jìn)氣通道數(shù)量少于排出氣通道數(shù)量在距煤層底板0.50到2米穿過(guò)集氣通道下側(cè)與出氣通道間隔連通;所述進(jìn)氣通道垂直于集氣通道相互平行穿過(guò)四邊形煤層塊在四邊形煤層塊相對(duì)于出氣通道邊沿的另一邊沿向上至地面，所述與進(jìn)氣通道連通的出氣通道通過(guò)出氣通道縫隙在底端與集氣通道連通，所述與進(jìn)氣通道不連通的出氣通道通過(guò)出氣通道縫隙在底端與相鄰的出氣通道連通，相鄰的出氣通道是與進(jìn)氣通道連通的出氣通道。
[0005]方案進(jìn)一步是:所述兩個(gè)輔助點(diǎn)火通道設(shè)置在集氣通道兩側(cè)。
[0006]方案進(jìn)一步是:所述出氣通道之間的距離是20m以上。
[0007]方案進(jìn)一步是:所述的點(diǎn)火通道縫隙是通過(guò)冷態(tài)壓裂的方式實(shí)現(xiàn)的，所述出氣通道縫隙是在點(diǎn)火后通過(guò)在出氣通道輸入氣壓和逆向火力滲透燃燒實(shí)現(xiàn)的。
[0008]方案進(jìn)一步是:所述點(diǎn)火通道、所述出氣通道、集氣通道垂直于地面段、進(jìn)氣通道垂直于地面段分別設(shè)置套管固井。
[0009]方案進(jìn)一步是:所述集氣通道垂直于地面段與水平段之間和進(jìn)氣通道垂直于地面段與水平段之間分別是由斜向段連接，所述斜向段采用標(biāo)準(zhǔn)石油套管固井，所述水平段下放具有強(qiáng)度的支護(hù)管。
[0010]—種高效煤炭地下氣化爐構(gòu)建方法，是在一個(gè)四邊形煤層塊設(shè)置點(diǎn)火通道、集氣通道、進(jìn)氣通道和出氣通道的方法，出氣通道是垂直于地面的通道，其中:點(diǎn)火通道在四邊形煤層塊一個(gè)邊角區(qū)域，進(jìn)氣通道進(jìn)口和出氣通道出口分別為一排、每一排為多個(gè)，一排進(jìn)氣通道進(jìn)口和一排出氣通道出口分別設(shè)置在四邊形煤層塊兩個(gè)相對(duì)的邊沿，所述集氣通道為一個(gè)，一個(gè)集氣通道設(shè)置在四邊形煤層塊出氣通道側(cè)、與點(diǎn)火通道連通，其方法是:所述集氣通道采用定向鉆孔的方式從與點(diǎn)火通道相鄰的四邊形煤層塊另一個(gè)邊角區(qū)域下鉆，首先垂直下鉆，進(jìn)入煤層后改為斜向下鉆，斜向下鉆至距煤層底板0.5至2m處后改為水平橫向鉆進(jìn)、直至與點(diǎn)火通道連通;其水平橫向段與一排出氣通道平行，距一排出氣通道水平距離大于10m，并且，在點(diǎn)火通道點(diǎn)火后從出氣通道施加氣壓形成逆向火力滲透燃燒產(chǎn)生的縫隙使集氣通道與出氣通道連通;所述進(jìn)氣通道采用定向鉆孔的方式，從與四邊形煤層塊一邊排進(jìn)氣通道進(jìn)口相對(duì)的四邊形煤層塊另一邊下鉆，首先垂直下鉆，進(jìn)入煤層后改為斜向下鉆，在距煤層底板0.50到2米后改為水平鉆進(jìn)，直至與出氣通道連通。
[0011 ]方案進(jìn)一步是:所述進(jìn)氣通道數(shù)量少于排氣通道數(shù)量，進(jìn)氣通道在距煤層底板
0.50到2米穿過(guò)集氣通道下側(cè)與出氣通道間隔連通。
[0012]方案進(jìn)一步是:所述方法進(jìn)一步包括:在點(diǎn)火通道點(diǎn)火后采用后退燃燒擴(kuò)展集氣通道的截面到2X2m2以上，所述進(jìn)氣通道與擴(kuò)展后的集氣通道在下側(cè)聯(lián)通。
[0013]方案進(jìn)一步是:所述從出氣通道施加氣壓形成逆向火力滲透燃燒產(chǎn)生的縫隙使集氣通道與出氣通道連通的方法是:在氣化爐點(diǎn)火后，當(dāng)集氣通道中的火區(qū)工作面后退到接近一個(gè)出氣通道時(shí)，向這一出氣通道出口封閉逐漸輸氣加壓，預(yù)設(shè)壓力停頓點(diǎn)，在每一壓力停頓點(diǎn)、在一個(gè)設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，監(jiān)測(cè)出氣通道口停頓點(diǎn)壓力的變化，當(dāng)出氣通道口停頓點(diǎn)壓力突降，則集氣通道與出氣通道已產(chǎn)生連通。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
1、提高了煤炭資源的利用率:針對(duì)不同煤炭資源的賦存特點(diǎn)構(gòu)建地下氣化爐，靈活調(diào)整氣化通道和集氣通道的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)氣化資源利用率80%以上，大大提高了煤炭資源的利用率。
[0015]2、提高了產(chǎn)品煤氣的綜合質(zhì)量:將各條氣化通道內(nèi)的產(chǎn)品煤氣首先匯聚于集氣通道內(nèi)，利用集氣通道進(jìn)行緩沖，達(dá)到一定的除塵、降溫、穩(wěn)壓以及均衡煤氣組分效果，提高了直接產(chǎn)品煤氣的綜合質(zhì)量。
[0016]3、提高了出氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性:由垂直鉆孔組成的出氣系統(tǒng)布置于應(yīng)力集中區(qū)以夕卜，避免了地下形成空區(qū)后地層錯(cuò)動(dòng)對(duì)出氣孔底部的剪切作用，同時(shí)形成的一定長(zhǎng)度的出氣管路會(huì)達(dá)到降低煤氣溫度及高溫干餾兩側(cè)煤炭資源的效果，保證出氣鉆孔底部處于穩(wěn)定的地應(yīng)力狀態(tài)之下，并不受過(guò)高溫度影響，從根本上解決了氣化爐的不穩(wěn)定出氣問(wèn)題，提高了出氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0017]4、提高了氣化爐產(chǎn)能:由多個(gè)進(jìn)氣通道(工作面)同時(shí)并聯(lián)氣化，進(jìn)氣通道的數(shù)量可根據(jù)煤層條件和生產(chǎn)規(guī)模確定，提高了單爐產(chǎn)能。
[0018]5、縮短了氣化爐構(gòu)建周期:當(dāng)集氣通道中的火區(qū)工作面后退到某個(gè)出氣孔附近時(shí)，則在該孔壓裂和逆向火力滲透燃燒，溝通出氣通道和集氣通道;采用后退燃燒和逆向貫通的方法，縮短了氣化爐構(gòu)建周期。
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)發(fā)明作一詳細(xì)描述。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為下氣化爐結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]實(shí)施例1:
一種高效煤炭地下氣化爐，如圖1所示，包括在一個(gè)四邊形煤層塊I設(shè)置的點(diǎn)火通道I1、集氣通道04、進(jìn)氣通道01、02、03和出氣通道？1、？2、？3、？4、？5，其中，所述點(diǎn)火通道是一個(gè)垂直向下的鉆孔通道，點(diǎn)火通道設(shè)置在四邊形煤層塊一個(gè)邊角區(qū)域，所述鉆孔通道伸入煤層距煤層底板101約0.5至2m，圍繞點(diǎn)火通道5米至10米設(shè)有至少兩個(gè)輔助點(diǎn)火通道12、13，兩個(gè)輔助點(diǎn)火通道與點(diǎn)火通道在邊角區(qū)域呈三角型布局，點(diǎn)火通道通過(guò)點(diǎn)火通道縫隙在底端與兩個(gè)輔助點(diǎn)火通道連通，所述集氣通道在距煤層底板0.5至2m處與點(diǎn)火通道連通，并水平延伸至四邊形煤層塊與點(diǎn)火通道邊角區(qū)域相鄰的另一個(gè)邊角區(qū)域然后向上至地面，水平段長(zhǎng)度可根據(jù)出氣通道布置數(shù)目調(diào)整或做預(yù)留；所述出氣通道是多個(gè)從地面垂直向下的通道，鉆孔鉆至煤層底板即可，底部擴(kuò)孔并施加支護(hù)，孔徑根據(jù)產(chǎn)氣量的需要確定，鉆孔數(shù)目可調(diào)整；多個(gè)出氣通道排列為一排與集氣通道平行設(shè)置，通常在垂直于集氣通道之上至進(jìn)氣通道區(qū)域稱為應(yīng)力集中區(qū)，過(guò)去傳統(tǒng)上都是將出氣通道設(shè)置在該區(qū)域，因此經(jīng)常出現(xiàn)出氣通道在運(yùn)行的過(guò)程中出現(xiàn)堵塞的問(wèn)題，在本實(shí)施例中，所述一排出氣通道在四邊形煤層塊邊沿與集氣通道的水平距離大于10m，(例如15m)，將其布置在應(yīng)力集中區(qū)之外；如圖1所示，所述進(jìn)氣通道數(shù)量少于排出氣通道數(shù)量在距煤層底板0.50到2米穿過(guò)集氣通道下側(cè)與出氣通道間隔連通，即:P1、P3、P5分別與D1、D2、D3連通;所述進(jìn)氣通道水平垂直于集氣通道相互平行穿過(guò)四邊形煤層塊在四邊形煤層塊相對(duì)于出氣通道邊沿的另一邊沿向上至地面，所述與進(jìn)氣通道連通的出氣通道通過(guò)出氣通道縫隙在底端與集氣通道連通，所述與進(jìn)氣通道不連通的出氣通道通過(guò)出氣通道縫隙在底端與相鄰的出氣通道連通，相鄰的出氣通道是與進(jìn)氣通道連通的出氣通道。
[0022]實(shí)施例中:所述兩個(gè)輔助點(diǎn)火通道設(shè)置在集氣通道兩側(cè)。
[0023]實(shí)施例中:所述出氣通道之間的距離是20m以上，本實(shí)施例在20m至30m之間。
[0024]實(shí)施例中:所述的點(diǎn)火通道縫隙是通過(guò)冷態(tài)壓裂的方式實(shí)現(xiàn)的，所述出氣通道縫隙是在點(diǎn)火后通過(guò)在出氣通道輸入氣壓和逆向火力滲透燃燒實(shí)現(xiàn)的。
[0025]實(shí)施例中:所述點(diǎn)火通道、所述出氣通道、集氣通道垂直于地面段、進(jìn)氣通道垂直于地面段分別設(shè)置套管固井。所述集氣通道垂直于地面段與水平段之間和進(jìn)氣通道垂直于地面段與水平段之間分別是由斜向段連接，所述斜向段采用標(biāo)準(zhǔn)石油套管固井，所述水平段下放具有強(qiáng)度的支護(hù)管。在點(diǎn)火通道和出氣通道底部都有擴(kuò)孔，底部擴(kuò)孔施加支護(hù)。
[0026]實(shí)施例2:
一種基于實(shí)施例1所述高效煤炭地下氣化爐的構(gòu)建方法，是在一個(gè)四邊形煤層塊設(shè)置點(diǎn)火通道、集氣通道、進(jìn)氣通道和出氣通道的方法，實(shí)施例1中的內(nèi)容適用于本市實(shí)施例，因此，出氣通道是垂直于地面的通道，其中:點(diǎn)火通道在四邊形煤層塊一個(gè)邊角區(qū)域，進(jìn)氣通道進(jìn)口和出氣通道出口分別為一排、每一排為多個(gè)，一排進(jìn)氣通道進(jìn)口和一排出氣通道出口分別設(shè)置在四邊形煤層塊兩個(gè)相對(duì)的邊沿，所述集氣通道為一個(gè)，一個(gè)集氣通道設(shè)置在四邊形煤層塊出氣通道側(cè)、與點(diǎn)火通道連通，其中，所述集氣通道采用定向鉆孔的方式從與點(diǎn)火通道相鄰的四邊形煤層塊另一個(gè)邊角區(qū)域下鉆，首先垂直下鉆，進(jìn)入煤層后改為斜向下鉆，斜向下鉆至距煤層底板0.5至2m處后改為水平橫向鉆進(jìn)、直至與點(diǎn)火通道連通;其水平橫向段與一排出氣通道平行，距一排出氣通道水平距離大于10m，并且，在點(diǎn)火通道點(diǎn)火后從出氣通道施加氣壓形成逆向火力滲透燃燒產(chǎn)生的縫隙使集氣通道與出氣通道連通;所述進(jìn)氣通道采用定向鉆孔的方式，從與四邊形煤層塊一邊排進(jìn)氣通道進(jìn)口相對(duì)的四邊形煤層塊另一邊下鉆，首先垂直下鉆，進(jìn)入煤層后改為斜向下鉆，在距煤層底板0.50到2米后改為水平鉆進(jìn)，直至與出氣通道連通。
[0027]實(shí)施例中:所述點(diǎn)火通道、所述出氣通道、集氣通道垂直于地面段、進(jìn)氣通道垂直于地面段分別設(shè)置雙層套管固井，所述集氣通道斜向下段和所述進(jìn)氣通道斜向下段采用標(biāo)準(zhǔn)石油套管固井，所述水平段下放具有強(qiáng)度的支護(hù)管所述。
[0028]實(shí)施例中:所述進(jìn)氣通道數(shù)量少于排出氣通道數(shù)量，進(jìn)氣通道在距煤層底板0.50至IJ2米穿過(guò)集氣通道下側(cè)與出氣通道間隔連通。
[0029]并且:所述方法進(jìn)一步包括:在點(diǎn)火通道點(diǎn)火后采用后退燃燒擴(kuò)展集氣通道的截面到2X2m2以上，所述進(jìn)氣通道與擴(kuò)展后的集氣通道在下側(cè)聯(lián)通。
[0030]實(shí)施例中:點(diǎn)火通道設(shè)置在四邊形煤層塊一個(gè)邊角區(qū)域，所述鉆孔通道伸入煤層距煤層底板約0.5至2m，圍繞點(diǎn)火通道5米至10米設(shè)有至少兩個(gè)輔助點(diǎn)火通道12、13，兩個(gè)輔助點(diǎn)火通道與點(diǎn)火通道在邊角區(qū)域呈三角型布局，點(diǎn)火通道通過(guò)點(diǎn)火通道縫隙在底端與兩個(gè)輔助點(diǎn)火通道連通，所述的點(diǎn)火通道縫隙是通過(guò)冷態(tài)壓裂的方式實(shí)現(xiàn)的，所述冷態(tài)壓裂的方式是從一個(gè)密封的點(diǎn)火通道口插入一個(gè)氣管，從氣管向點(diǎn)火通道逐漸輸氣加壓，流量不小于150Nm3/h，在5MPa壓力內(nèi)預(yù)設(shè)壓力停頓點(diǎn)，在每一壓力停頓點(diǎn)、在一個(gè)設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，同時(shí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)火通道口停頓點(diǎn)壓力的變化和其它點(diǎn)火通道口壓力，當(dāng)其它點(diǎn)火通道口壓力升高，并輸入氣的點(diǎn)火通道口停頓點(diǎn)壓力突降，則冷態(tài)壓裂完成，點(diǎn)火通道之間已產(chǎn)生縫隙連通;壓裂過(guò)程中需實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)周邊鉆孔壓力情況。正常情況下煤層會(huì)在5MPa以內(nèi)(流量不小于150Nm3/h)的高壓空氣作用下，導(dǎo)通煤層天然裂隙、孔隙，過(guò)程速率一般為I?2m/d，煤層天然裂隙、孔隙發(fā)生連通后，氣體由預(yù)貫通鉆孔滲透至周邊鉆孔，表現(xiàn)出壓力的突降(壓降為0.003?0.009MPa/m)，此即為冷態(tài)壓裂階段;其中:壓力停頓點(diǎn)可以設(shè)置在IMPa壓力、2MPa壓力或3 MPa壓力點(diǎn)，設(shè)定的時(shí)間可以是6小時(shí)、12小時(shí)或24小時(shí)，可以將壓力跳躍下降視為壓力突降。
[0031]實(shí)施例中:所述從出氣通道施加氣壓形成逆向火力滲透燃燒產(chǎn)生的縫隙使集氣通道與出氣通道連通的方法是:在氣化爐點(diǎn)火后，當(dāng)集氣通道中的火區(qū)工作面后退到接近一個(gè)出氣通道時(shí)，向這一出氣通道出口封閉逐漸輸氣加壓，預(yù)設(shè)壓力停頓點(diǎn)，在每一壓力停頓點(diǎn)、在一個(gè)設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，監(jiān)測(cè)出氣通道口停頓點(diǎn)壓力的變化，當(dāng)出氣通道口停頓點(diǎn)壓力突降，則集氣通道與出氣通道已產(chǎn)生連通，在逐漸輸氣加壓的過(guò)程由于集氣通道中火區(qū)的火力會(huì)在有微小縫隙時(shí)形成逆向滲透燃燒加快縫隙的形成。
[0032]本實(shí)施例的運(yùn)用是:點(diǎn)火通道I1U2和I3冷態(tài)壓裂后下放點(diǎn)火器，在集氣通道D4通道內(nèi)下放分離控制注氣點(diǎn)裝置，由1:開始引火，逐步構(gòu)建集氣通道，集氣通道構(gòu)建過(guò)程中I1、I2和I3作為出氣孔，同時(shí)通過(guò)在從出氣通道施加氣壓形成逆向火力滲透燃燒產(chǎn)生的縫隙或者出氣過(guò)程中驗(yàn)證煤層裂隙發(fā)育方向，最終的集氣通道控制規(guī)模約為大于2X2m2;在D^D2和D3(或一條或兩條)通道內(nèi)下放分離控制注氣點(diǎn)裝置至集氣通道D4底部，利用強(qiáng)制氧化方式及D4內(nèi)部高溫引火，D4中線控制通道規(guī)格大于2 X 2m2，D4右側(cè)至垂直鉆孔P1、P3 JPP5底部不主動(dòng)燃燒;形成穩(wěn)定氣化區(qū)、集氣區(qū)和出氣系統(tǒng)后，可將垂直鉆孔1:、12和I3繼續(xù)作為出氣孔或者視情況調(diào)整為排水孔。
[0033]本實(shí)施例的優(yōu)勢(shì)在于:利用先進(jìn)的煤層定向鉆進(jìn)工藝，同時(shí)針對(duì)不用賦存條件的煤層構(gòu)建一體化的地下氣化爐及集氣通道、出氣系統(tǒng)，容易實(shí)施，施工周期短;集氣通道可以對(duì)各氣化通道的煤氣進(jìn)行除塵、降溫、穩(wěn)壓，均衡組分；出氣系統(tǒng)位于應(yīng)力集中區(qū)域外側(cè)，能夠避免孔底垮塌;并可根據(jù)氣化規(guī)模的不同，靈活地調(diào)整氣化通道條數(shù)、集氣通道長(zhǎng)度及出氣孔數(shù)目。從根本上解決了煤炭資源氣化利用率低和直接產(chǎn)品煤氣含塵、高溫、高壓、組分不一及出氣孔底部不穩(wěn)定等相關(guān)問(wèn)題，保證了氣化爐的長(zhǎng)期、穩(wěn)定、高效運(yùn)行。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高效煤炭地下氣化爐，包括在一個(gè)四邊形煤層塊設(shè)置的點(diǎn)火通道、集氣通道、進(jìn)氣通道和出氣通道，其特征在于，所述點(diǎn)火通道是一個(gè)垂直向下的鉆孔通道，點(diǎn)火通道設(shè)置在四邊形煤層塊一個(gè)邊角區(qū)域，所述鉆孔通道伸入煤層距煤層底板0.5至2m，圍繞點(diǎn)火通道設(shè)有至少兩個(gè)輔助點(diǎn)火通道，兩個(gè)輔助點(diǎn)火通道與點(diǎn)火通道在邊角區(qū)域呈三角型布局，點(diǎn)火通道通過(guò)點(diǎn)火通道縫隙在底端與兩個(gè)輔助點(diǎn)火通道連通，所述集氣通道在距煤層底板0.5至2m處與點(diǎn)火通道連通，并水平延伸至四邊形煤層塊與點(diǎn)火通道邊角區(qū)域相鄰的另一個(gè)邊角區(qū)域然后向上至地面;所述出氣通道是多個(gè)從地面垂直向下的通道，多個(gè)出氣通道排列為一排與集氣通道平行設(shè)置，一排出氣通道在四邊形煤層塊邊沿與集氣通道的水平距離大于1m;所述進(jìn)氣通道數(shù)量少于排出氣通道數(shù)量在距煤層底板0.50到2米穿過(guò)集氣通道下側(cè)與出氣通道間隔連通;所述進(jìn)氣通道垂直于集氣通道相互平行穿過(guò)四邊形煤層塊在四邊形煤層塊相對(duì)于出氣通道邊沿的另一邊沿向上至地面，所述與進(jìn)氣通道連通的出氣通道通過(guò)出氣通道縫隙在底端與集氣通道連通，所述與進(jìn)氣通道不連通的出氣通道通過(guò)出氣通道縫隙在底端與相鄰的出氣通道連通，相鄰的出氣通道是與進(jìn)氣通道連通的出氣通道。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下氣化爐，其特征在于，所述兩個(gè)輔助點(diǎn)火通道設(shè)置在集氣通道兩側(cè)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下氣化爐，其特征在于，所述出氣通道之間的距離是20m以上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下氣化爐，其特征在于，所述的點(diǎn)火通道縫隙是通過(guò)冷態(tài)壓裂的方式實(shí)現(xiàn)的，所述出氣通道縫隙是在點(diǎn)火后通過(guò)在出氣通道輸入氣壓和逆向火力滲透燃燒實(shí)現(xiàn)的。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下氣化爐，其特征在于，所述點(diǎn)火通道、所述出氣通道、集氣通道垂直于地面段、進(jìn)氣通道垂直于地面段分別設(shè)置套管固井。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下氣化爐，其特征在于，所述集氣通道垂直于地面段與水平段之間和進(jìn)氣通道垂直于地面段與水平段之間分別是由斜向段連接，所述斜向段采用標(biāo)準(zhǔn)石油套管固井，所述水平段下放具有強(qiáng)度的支護(hù)管。7.—種高效煤炭地下氣化爐構(gòu)建方法，是在一個(gè)四邊形煤層塊設(shè)置點(diǎn)火通道、集氣通道、進(jìn)氣通道和出氣通道的方法，出氣通道是垂直于地面的通道，其中:點(diǎn)火通道在四邊形煤層塊一個(gè)邊角區(qū)域，進(jìn)氣通道進(jìn)口和出氣通道出口分別為一排、每一排為多個(gè)，一排進(jìn)氣通道進(jìn)口和一排出氣通道出口分別設(shè)置在四邊形煤層塊兩個(gè)相對(duì)的邊沿，所述集氣通道為一個(gè)，一個(gè)集氣通道設(shè)置在四邊形煤層塊出氣通道側(cè)、與點(diǎn)火通道連通，其特征在于，所述集氣通道采用定向鉆孔的方式從與點(diǎn)火通道相鄰的四邊形煤層塊另一個(gè)邊角區(qū)域下鉆，首先垂直下鉆，進(jìn)入煤層后改為斜向下鉆，斜向下鉆至距煤層底板0.5至2m處后改為水平橫向鉆進(jìn)、直至與點(diǎn)火通道連通;其水平橫向段與一排出氣通道平行，距一排出氣通道水平距離大于10m，并且，在點(diǎn)火通道點(diǎn)火后從出氣通道施加氣壓形成逆向火力滲透燃燒產(chǎn)生的縫隙使集氣通道與出氣通道連通;所述進(jìn)氣通道采用定向鉆孔的方式，從與四邊形煤層塊一邊排進(jìn)氣通道進(jìn)口相對(duì)的四邊形煤層塊另一邊下鉆，首先垂直下鉆，進(jìn)入煤層后改為斜向下鉆，在距煤層底板0.50到2米后改為水平鉆進(jìn)，直至與出氣通道連通。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述進(jìn)氣通道數(shù)量少于排氣通道數(shù)量，進(jìn)氣通道在距煤層底板0.50到2米穿過(guò)集氣通道下側(cè)與出氣通道間隔連通。9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括:在點(diǎn)火通道點(diǎn)火后采用后退燃燒擴(kuò)展集氣通道的截面到2 X 2m2以上，所述進(jìn)氣通道與擴(kuò)展后的集氣通道在下側(cè)聯(lián)通。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述從出氣通道施加氣壓形成逆向火力滲透燃燒產(chǎn)生的縫隙使集氣通道與出氣通道連通的方法是:在氣化爐點(diǎn)火后，當(dāng)集氣通道中的火區(qū)工作面后退到接近一個(gè)出氣通道時(shí)，向這一出氣通道出口封閉逐漸輸氣加壓，預(yù)設(shè)壓力停頓點(diǎn)，在每一壓力停頓點(diǎn)、在一個(gè)設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，監(jiān)測(cè)出氣通道口停頓點(diǎn)壓力的變化，當(dāng)出氣通道口停頓點(diǎn)壓力突降，則集氣通道與出氣通道已產(chǎn)生連通。
【文檔編號(hào)】E21B43/295GK106089177SQ201610682180
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年8月18日 公開號(hào)201610682180.5, CN 106089177 A, CN 106089177A, CN 201610682180, CN-A-106089177, CN106089177 A, CN106089177A, CN201610682180, CN201610682180.5
【發(fā)明人】梁杰, 梁鯤, 史龍璽, 汪貽亮, 王莉, 王張卿, 鄭林
【申請(qǐng)人】中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)