一种模拟深部煤层高温高压煤炭地下气化实验方法和装置.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115126468A(43)申请公布日2022.09.30(21)申请号202210409169.7(22)申请日2022.04.19(71)申请人中国矿业大学地址221000江苏省徐州市南郊翟山(72)发明人吴财芳蒋秀明周贺房孝杰高彬韩江张莎莎周丹张和伟李久庆李冠霖(74)专利代理机构南京正联知识产权代理有限公司32243专利代理师邓道花(51)Int.Cl.E21B43/295(2006.01)E21B49/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种模拟深部煤层高温高压煤炭地下气化实验方法和装置(57)摘要本发明是一种模拟深部煤层高温高压煤炭地下气化实验方法和装置。装置包括炉体、基座，炉体内有点火装置，炉体固定在所述底座上，为水平放置的中空长方体，炉体的一端封闭，另一端有密封舱盖，炉体封闭端有产气通道，炉体从外到内依次是外框架、承压层、加压囊、耐火层，炉体上有若干注气通道，穿透所述炉体向炉体内输送气化剂，加压囊有三对，三个独立的加压装置分别连通三对加压囊，所述耐火层内部放置长方体煤样。通过调节加压囊的水压。待气化的煤层可以实现在整个实验过程中一直保持稳定的围压，可以模拟深部煤炭地下气化状态下煤层的变化情况，实现温压耦合下的煤炭地下气化物理模拟实验，还原真实地层情况下温压因素对煤炭地下气化的影响。CN115126468ACN115126468A权利要求书1/1页1.一种模拟深部煤层高温高压煤炭地下气化实验装置，所述装置包括炉体、基座，所述炉体内有点火装置，其特征在于，所述炉体固定在所述底座上，为水平放置的中空长方体，炉体的一端封闭，另一端有密封舱盖，炉体封闭端有产气通道，所述炉体从外到内依次是外框架、承压层、柔性加压囊、耐火层，所述炉体上有若干注气通道，穿透所述炉体向炉体内输送气化剂，所述柔性加压囊有三对，分别是水平主方向在炉体两侧的一对加压囊，水平次方向炉体前后的一对柔性加压囊，以及竖直主方向的一对柔性加压囊，三个独立的加压装置分别连通三对柔性加压囊，所述耐火层内部放置长方体煤样。2.根据权利要求1所述模拟深部煤层高温高压煤炭地下气化实验装置，其特征在于，所述注气通道外部固定在气化剂管道框架上。3.根据权利要求1所述模拟深部煤层高温高压煤炭地下气化实验装置，其特征在于，所述炉体上安装测温热电偶，测试炉内温度。4.根据权利要求1所述模拟深部煤层高温高压煤炭地下气化实验装置，其特征在于，所述炉体内有置样托盘。5.根据权利要求4所述模拟深部煤层高温高压煤炭地下气化实验装置，其特征在于，所述置样托盘是平板，由耐火硅材料制成，底部设有滑轮。6.根据权利要求1所述模拟深部煤层高温高压煤炭地下气化实验装置，其特征在于，所述注气通道在长度方向均匀布置在炉体顶部。7.根据权利要求1所述模拟深部煤层高温高压煤炭地下气化实验装置，其特征在于，所述加压囊和耐火层均采用抗高温高弹性高分子材料。8.根据权利要求7所述模拟深部煤层高温高压煤炭地下气化实验装置，其特征在于，所述抗高温高弹性高分子材料选自聚酰胺‑酰亚胺薄膜、碳化硼薄膜、聚己二酸‑共对苯二甲酸丁二醇酯薄膜。9.一种模拟深部煤层高温高压煤炭地下气化实验方法，其特征在于，使用权利要求1‑8任何之一的实验装置，包括以下步骤：（1）制备样品，将待气化的煤切割成的若干立方体，每个立方体从中心水平钻孔形成中心通道，并从上部钻孔至一半位置与中心通道连通，形成气化通道；（2）沿着炉体长度方向水平放置若干块样品，紧密贴紧将气化通道对齐，关闭舱盖；（3）调节加压装置，分别为水平主方向加压装置、水平次方向加压装置、竖直主方向加压装置，将加压囊压力调节至设定的压力值，并保持恒定；（4）从注气通道通入气化剂，并点火，通过注气通道控制进气位置与速率，模拟气化的进程；（5）所述加压囊设定最大变形量，超过最大变形量后加压装置不再向加压囊供压，煤层那个方向上不再受挤压，水平次方向和竖直主方向上的向内最大变形为20cm，水平主方向上的向内最大变形为30cm，以模拟煤层气化后期形成空腔的状态；（6）气化过程中高热值的气体，从产气通道排出。10.根据权利要求9所述模拟深部煤层高温高压煤炭地下气化实验装置，其特征在于，所述加压囊内是气体或液体。2CN115126468A说明书1/4页一种模拟深部煤层高温高压煤炭地下气化实验方法和装置技术领域[0001]本发明涉及煤炭地下气化模拟实验技术领域，特别是涉及煤炭地下气化模拟实验装置及方法。背景技术[0002]煤炭地下气化是煤炭资源利用开发的一种重要方法和方向，将煤炭在地下原位情况下“点燃”，使煤炭发生氧化还原反应，产生大量的可燃性气体运输至地表进行利用，这是一种高效的开发手段，特别是对于埋藏较深