一种高效煤炭地下气化炉及其构建方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106089177A(43)申请公布日2016.11.09(21)申请号201610682180.5(22)申请日2016.08.18(71)申请人中国矿业大学（北京）地址100083北京市海淀区学院路丁11号中国矿业大学逸夫楼506B(72)发明人梁杰梁鲲史龙玺汪贻亮王莉王张卿郑林(74)专利代理机构北京国林贸知识产权代理有限公司11001代理人杜国庆李桂玲(51)Int.Cl.E21B43/295(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称一种高效煤炭地下气化炉及其构建方法(57)摘要本发明公开了一种高效煤炭地下气化炉及其构建方法，包括在一个四边形煤层块设置的点火通道、集气通道、进气通道和出气通道，出气通道在四边形煤层块边沿与集气通道的水平距离在10m以上；采用后退燃烧法扩展集气通道的截面到2×2m2以上，多条间隔一定距离的进气通道与扩展后的集气通道在下侧连通，实现集气；当集气通道中的火区工作面后退到某个出气孔附近时，则在该孔压裂和逆向火力渗透燃烧，沟通出气通道和集气通道；本发明可实现多个进气通道并联气化，提高了气化炉产能；采用后退燃烧和逆向贯通的方法，缩短了气化炉构建周期；由垂直钻孔组成的出气系统布置于应力集中区以外，提高了出气系统的稳定性。CN106089177ACN106089177A权利要求书1/2页1.一种高效煤炭地下气化炉，包括在一个四边形煤层块设置的点火通道、集气通道、进气通道和出气通道，其特征在于，所述点火通道是一个垂直向下的钻孔通道，点火通道设置在四边形煤层块一个边角区域，所述钻孔通道伸入煤层距煤层底板0.5至2m，围绕点火通道设有至少两个辅助点火通道，两个辅助点火通道与点火通道在边角区域呈三角型布局，点火通道通过点火通道缝隙在底端与两个辅助点火通道连通，所述集气通道在距煤层底板0.5至2m处与点火通道连通，并水平延伸至四边形煤层块与点火通道边角区域相邻的另一个边角区域然后向上至地面；所述出气通道是多个从地面垂直向下的通道，多个出气通道排列为一排与集气通道平行设置，一排出气通道在四边形煤层块边沿与集气通道的水平距离大于10m；所述进气通道数量少于排出气通道数量在距煤层底板0.50到2米穿过集气通道下侧与出气通道间隔连通；所述进气通道垂直于集气通道相互平行穿过四边形煤层块在四边形煤层块相对于出气通道边沿的另一边沿向上至地面，所述与进气通道连通的出气通道通过出气通道缝隙在底端与集气通道连通，所述与进气通道不连通的出气通道通过出气通道缝隙在底端与相邻的出气通道连通，相邻的出气通道是与进气通道连通的出气通道。2.根据权利要求1所述的地下气化炉，其特征在于，所述两个辅助点火通道设置在集气通道两侧。3.根据权利要求1所述的地下气化炉，其特征在于，所述出气通道之间的距离是20m以上。4.根据权利要求1所述的地下气化炉，其特征在于，所述的点火通道缝隙是通过冷态压裂的方式实现的，所述出气通道缝隙是在点火后通过在出气通道输入气压和逆向火力渗透燃烧实现的。5.根据权利要求1所述的地下气化炉，其特征在于，所述点火通道、所述出气通道、集气通道垂直于地面段、进气通道垂直于地面段分别设置套管固井。6.根据权利要求1所述的地下气化炉，其特征在于，所述集气通道垂直于地面段与水平段之间和进气通道垂直于地面段与水平段之间分别是由斜向段连接，所述斜向段采用标准石油套管固井，所述水平段下放具有强度的支护管。7.一种高效煤炭地下气化炉构建方法，是在一个四边形煤层块设置点火通道、集气通道、进气通道和出气通道的方法，出气通道是垂直于地面的通道，其中：点火通道在四边形煤层块一个边角区域，进气通道进口和出气通道出口分别为一排、每一排为多个，一排进气通道进口和一排出气通道出口分别设置在四边形煤层块两个相对的边沿，所述集气通道为一个，一个集气通道设置在四边形煤层块出气通道侧、与点火通道连通，其特征在于，所述集气通道采用定向钻孔的方式从与点火通道相邻的四边形煤层块另一个边角区域下钻，首先垂直下钻，进入煤层后改为斜向下钻，斜向下钻至距煤层底板0.5至2m处后改为水平横向钻进、直至与点火通道连通；其水平横向段与一排出气通道平行，距一排出气通道水平距离大于10m，并且，在点火通道点火后从出气通道施加气压形成逆向火力渗透燃烧产生的缝隙使集气通道与出气通道连通；所述进气通道采用定向钻孔的方式，从与四边形煤层块一边排进气通道进口相对的四边形煤层块另一边下钻，首先垂直下钻，进入煤层后改为斜向下钻，在距煤层底板0.50到2米后改为水平钻进，直至与出气通道连通。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述进气通道数量少于排气通道数量，进气通道在距煤层底板0.50到2米穿过集气通道