【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及煤炭地下氣化開采領域，尤其涉及一種煤炭地下燃燒氣化與二氧化碳封存開采處理方法。
技術介紹
1、煤炭地下氣化是將地f煤炭資源直接轉化為煤氣的過程，煤炭地下氣化能夠高效地將地下煤炭資源轉化為可利用的能源，提高了采煤效率，降低了采煤成本。深部煤炭地下氣化開發前需要進行大量的地質勘察、勘測工作來確保巖層內鉆孔的穩定性，煤炭地下氣化也面臨著諸多挑戰，例如地質條件的復雜性、氣化過程中的燃燒控制、環境污染問題以及技術難題等都需要進一步解決。目前，煤炭地下氣化開采常采用從地面打出礦井的方式，然后在礦井底部進行燃燒氣化產生合成氣，燃燒氣化會向煤炭燃燒氣化區域輸送氣化劑，同時要收集包含可燃氣體的合成氣，開采后需要對燃空區進行封存保護處理，現有煤炭地下氣化開采工藝仍面臨著很多問題需要克服，導致開采難度較大、開采效率不高等問題；故此，煤炭地下氣化流程化作業就地下氣化技術應用研究的方向。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種安全高效地下氣化開采的煤炭地下燃燒氣化與二氧化碳封存開采處理方法，在單個爐采用注氣壓裂、燃燒氣化、封存閉井三個流程節點的流程化工藝，注氣壓裂采用水平壓裂注氣通道對位于上方的爐氣化待采區進行注氣壓裂處理形成壓裂縫網，水平壓裂注氣通道起到連通兩個井的作用，可以讓兩個井具有更遠的距離，減少了井數量和井對煤炭巖層影響，提高了開采安全性。
2、本專利技術的目的通過下述技術方案實現：
3、一種煤炭地下燃燒氣化與二氧化碳封存開采處理方法，其方法包括：p>
4、s1、注氣壓裂：施工爐的進氣井和出氣井，出氣井底部水平延伸至進氣井底部且不連通，通過出氣井通入壓裂氣體對爐的氣化待采區進行注氣壓裂并讓氣化待采區對應煤層形成壓裂縫網，注氣壓裂完畢后將出氣井底部水平延伸形成水平壓裂注氣通道部分并與進氣井底部相互連通；
5、s2、燃燒氣化：以爐的進氣井底端至出氣井底端為開采方向，通過進氣井通入氣化劑對爐的氣化待采區進行煤層燃燒氣化作業并經過爐的出氣并排出與收集合成氣，從合成氣中分離可燃氣體；爐的氣化待采區燃燒氣化完畢后形成燃空區，對爐的燃空區進行降溫處理；
6、s3、封存閉井：待爐的燃空區降溫完畢后，爐的出氣井、燃空區、進氣井形成待封存空間，通過進氣井向待封存空間注入以二氧化碳作為驅替氣體并通過出氣井收集混合氣體，從混合氣體中分離可燃氣體；在出氣井對混合氣體進行檢測，待混合氣體中檢測出驅替氣體占比達到p％時，停止驅替作業；然后封堵待封存空間靠近出氣井的一端，通過進氣井向待封存空間注入高壓co2氣體封存，然后在待封存空間靠近進氣井的一端封閉水泥塞并安裝設置泄露檢測裝置進行泄漏監控與報警。
7、為了更好地實現本專利技術，本專利技術包括聯合供給處理系統，所述聯合供給處理系統包括合成氣分離系統、高壓二氧化碳供給系統和氣化劑供給系統，所述高壓二氧化碳供給系統包括co2儲氣罐和與co2儲氣罐連接的高壓二氧化碳控制及壓縮機組，所述高壓二氧化碳控制及壓縮機組產生高壓co2并用作注氣壓裂使用的壓裂氣體；所述氣化劑供給系統包括水蒸氣發生裝置、氧氣生成裝置、氣化劑控制站和注氣高壓泵組，水蒸氣發生裝置用于生產水蒸氣，氧氣生成裝置用于生產氧氣，氣化劑控制站分別與水蒸氣發生裝置、氧氣生成裝置連接并以水蒸氣、氧氣為主混合配比成氣化劑輸送至注氣高壓泵組，注氣高壓泵組用于產生高壓氣化劑輸入爐的氣化待采區進行煤層燃燒氣化；所述氣分離系統用于收集煤層燃燒氣化產生的合成氣或/和驅替作業排出的混合氣體并分離得到可燃氣體。
8、作為優選，所述注氣高壓泵組出氣端連通設有氣化劑注氣管，所述合成氣分離系統進氣端連通設有采氣管，所述高壓二氧化碳控制及壓縮機組出氣端連通設有壓裂注氣管；在步驟s1的注氣壓裂階段時，讓壓裂注氣管與爐的出氣并密閉連通或讓壓裂注氣管深入至爐出氣井的水平壓裂注氣通道部分并對上方的氣化待采區進行注氣壓裂作業，爐的進氣井井口處設置氣體傳感器進行就否有壓裂氣體的出氣檢測；
9、在步驟s2的燃燒氣化階段時，撤掉爐的進氣井的氣體傳感器，讓氣化劑注氣管與爐的進氣井密閉連通或讓氣化劑注氣管深入至爐的水平壓裂注氣通道部分跟隨開采方向推進，讓采氣管與爐的出氣井密閉連通，爐的氣化待采區中燃燒氣化產生的合成氣經過采氣管進入合成氣分離系統并分離得到可燃氣體。
10、作為優選，所述氣分離系統還連接有用戶及儲存端，氣分離系統分離得到的可燃氣體輸送至用戶及儲存端；所述氣分離系統分別與co2儲氣罐、氣化劑控制站連接，所述氣分離系統分離得到的co2氣體分別輸送至co2儲氣罐、氣化劑控制站，氣化劑控制站還在以水蒸氣、氧氣為主的氣化劑對應配比加入co2氣體作為新的氣化劑；在步驟s3封存閉井階段中待封存空間的氣體驅替時，讓氣化劑控制站僅配比co2氣體并通過氣化劑注氣管注入高壓co2氣體，讓采氣管與爐的出氣井密閉連通，爐的待封存空間驅替出的混合氣體經過采氣管進入合成氣分離系統并分離得到可燃氣體。
11、作為優選，在爐的氣化待采區注氣壓裂前，先對爐的出氣井底部采用封隔器進行注氣壓裂階段的封隔作業，壓裂注氣管前段部分為注氣分布管，注氣分布管置于水產壓裂注氣通道部分并連通設有若干個分流噴嘴，各個分流噴嘴在爐的氣化待采區底部分布設置，注氣分布管的各個分流噴嘴注入高壓co2至氣化待采區內部的煤層并讓煤層形成壓裂縫網。
12、作為優選，爐的進氣井或/和出氣井采用鉆井工具施工，爐的出氣井底部水平延伸采用安裝有鉆頭導向系統的鉆井工具進行水平延伸施工；所述爐的進氣井和出氣井在工作階段中均采用套管加固保護。
13、作為優選，所述安裝有鉆頭導向系統的鉆井工具包括鉆頭和安裝于鉆頭后端起到動力驅動鉆頭的彎螺桿動力鉆具、起到鉆頭水平延伸施工牽引動力的水平壓裂注氣通道井下牽引器，所述鉆頭導向系統包括配合安裝于鉆頭上起到鉆頭轉向或導向的鉆頭導向工具。
14、作為優選，所述爐的燃空區降溫還包括如下檢測方法：在爐的進氣井設置有用于監測燃空區溫度的溫度傳感器，當溫度傳感器降低至環境溫度時，爐的燃空區閑置降溫完畢。
15、本專利技術能夠實現所有爐按照流程化工藝連續跟進作業，具體方法如下：
16、選取煤炭開采區域，規劃煤炭開采區域連續性推進作業的爐并按照爐的先后順序依次編號記為爐一、爐二、爐三、……、爐n，每個爐均按照注氣壓裂、燃燒氣化、封存閉井三個流程節點的流程化工藝；
17、當爐一注氣壓裂階段中或完畢時，跟進施工爐二的出氣井；當爐一燃燒氣化過程中，通過爐二的出氣井對爐二的氣化待采區進行注氣壓裂；當爐一燃燒氣化完畢時，以爐一的出氣井作為爐二的進氣井，跟進進行爐二的點火汽化，同時跟進施工爐三的出氣井；當爐一降溫完畢進入封存閉井階段時，封堵爐一靠近出氣井一端的出氣通道；當爐二燃燒氣化完畢時，以爐二的出氣井作為爐三的進氣井，跟進進行爐三的注氣壓裂，同時跟進施工爐四的出氣井，爐二轉入封存閉井階段；
18、按照上述方法依次實現后續爐的注氣壓裂、燃燒氣化、封存閉井三個流本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種煤炭地下燃燒氣化與二氧化碳封存開采處理方法，其特征在于：其方法包括：
2.根據權利要求1所述的煤炭地下燃燒氣化與二氧化碳封存開采處理方法，其特征在于：包括聯合供給處理系統，所述聯合供給處理系統包括合成氣分離系統(7)、高壓二氧化碳供給系統和氣化劑供給系統，所述高壓二氧化碳供給系統包括CO2儲氣罐(5)和與CO2儲氣罐(5)連接的高壓二氧化碳控制及壓縮機組(6)，所述高壓二氧化碳控制及壓縮機組(6)產生高壓CO2并用作注氣壓裂使用的壓裂氣體；所述氣化劑供給系統包括水蒸氣發生裝置(2)、氧氣生成裝置(3)、氣化劑控制站(1)和注氣高壓泵組(4)，水蒸氣發生裝置(2)用于生產水蒸氣，氧氣生成裝置(3)用于生產氧氣，氣化劑控制站(1)分別與水蒸氣發生裝置(2)、氧氣生成裝置(3)連接并以水蒸氣、氧氣為主混合配比成氣化劑輸送至注氣高壓泵組(4)，注氣高壓泵組(4)用于產生高壓氣化劑輸入爐的氣化待采區進行煤層燃燒氣化；所述氣分離系統(7)用于收集煤層燃燒氣化產生的合成氣或/和驅替作業排出的混合氣體并分離得到可燃氣體。
3.根據權利要求2所述的煤炭地下燃燒氣化與
4.根據權利要求2所述的煤炭地下燃燒氣化與二氧化碳封存開采處理方法，其特征在于：所述氣分離系統(7)還連接有用戶及儲存端(8)，氣分離系統(7)分離得到的可燃氣體輸送至用戶及儲存端(8)；所述氣分離系統(7)分別與CO2儲氣罐(5)、氣化劑控制站(1)連接，所述氣分離系統(7)分離得到的CO2氣體分別輸送至CO2儲氣罐(5)、氣化劑控制站(1)，氣化劑控制站(1)還在以水蒸氣、氧氣為主的氣化劑對應配比加入CO2氣體作為新的氣化劑；
5.根據權利要求3所述的煤炭地下燃燒氣化與二氧化碳封存開采處理方法，其特征在于：在爐的氣化待采區注氣壓裂前，先對爐的出氣井底部采用封隔器進行注氣壓裂階段的封隔作業，壓裂注氣管(61)前段部分為注氣分布管(9)，注氣分布管(9)置于水平壓裂注氣通道部分并連通設朽若干個分流噴嘴(16)，各個分流噴嘴(16)在爐的氣化待采區底部分布設置，注氣分布管(9)的各個分流噴嘴(16)注入高壓CO2至氣化待采區內部的煤層并讓煤層形成壓裂裂縫網。
6.根據權利要求1所述的煤炭地下燃燒氣化與二氧化碳封存開采處理方法，其特征在于：爐的進氣井或/和出出氣井采用鉆井工具施工，爐的出氣井底部水平延伸采用安裝有鉆頭導向系統的鉆井工具進行水平延伸施工；所述爐的進氣井和出氣井在工作階段中均采用套管(10)加固保護。
7.根據權利要求6所述的煤炭地下燃燒氣化與二氧化碳封存開采處理方法，其特征在于：所述安裝有鉆頭導向系統的鉆井工具包括鉆頭(11)和安裝于鉆頭(11)后端起到動力驅動鉆頭(11)的彎螺桿動力鉆具(13)、起到鉆頭(11)水平延伸施工牽引動力的水平壓裂注氣通道井下牽引器(14)，所述鉆頭導向系統包括配合安裝于鉆頭(11)上起到鉆頭轉向或導向的鉆頭導向工具(12)。
8.根據權利要求1所述的煤炭地下燃燒氣化與二氧化碳封存開采處理方法，其特征在于：所述爐的燃空區降溫還包括如下檢測方法：在爐的進氣井設置有用于監測燃空區溫度的溫度傳感器(23)，當溫度傳感器(23)降低至環境溫度時，爐的燃空區閑置降溫完畢。
9.根據權利要求1～8任一項所述的煤炭地下燃燒氣化與二氧化碳封存開采處理方法，其特征在于：還包括如下方法：
10.根據權利要求9所述的煤炭地下燃燒氣化與二氧化碳封存開采處理方法，其特征在于：所有爐按照前一個爐的出氣井作為后一個爐的進氣井按順序完成流程化工藝；煤炭開采區域的所有爐按爐順序以直線方式連續跟進或呈S形方式連續跟進。
...【技術特征摘要】
1.一種煤炭地下燃燒氣化與二氧化碳封存開采處理方法，其特征在于：其方法包括：
2.根據權利要求1所述的煤炭地下燃燒氣化與二氧化碳封存開采處理方法，其特征在于：包括聯合供給處理系統，所述聯合供給處理系統包括合成氣分離系統(7)、高壓二氧化碳供給系統和氣化劑供給系統，所述高壓二氧化碳供給系統包括co2儲氣罐(5)和與co2儲氣罐(5)連接的高壓二氧化碳控制及壓縮機組(6)，所述高壓二氧化碳控制及壓縮機組(6)產生高壓co2并用作注氣壓裂使用的壓裂氣體；所述氣化劑供給系統包括水蒸氣發生裝置(2)、氧氣生成裝置(3)、氣化劑控制站(1)和注氣高壓泵組(4)，水蒸氣發生裝置(2)用于生產水蒸氣，氧氣生成裝置(3)用于生產氧氣，氣化劑控制站(1)分別與水蒸氣發生裝置(2)、氧氣生成裝置(3)連接并以水蒸氣、氧氣為主混合配比成氣化劑輸送至注氣高壓泵組(4)，注氣高壓泵組(4)用于產生高壓氣化劑輸入爐的氣化待采區進行煤層燃燒氣化；所述氣分離系統(7)用于收集煤層燃燒氣化產生的合成氣或/和驅替作業排出的混合氣體并分離得到可燃氣體。
3.根據權利要求2所述的煤炭地下燃燒氣化與二氧化碳封存開采處理方法，其特征在于：所述注氣高壓泵組(4)出氣端連通設有氣化劑注氣管(41)，所述合成氣分離系統(7)進氣端連通設有采氣管(71)，所述高壓二氧化碳控制及壓縮機組(6)出氣端連通設有壓裂注氣管(61)；在步驟s1的注氣壓裂階段時，讓壓裂注氣管(61)與爐的出氣井密閉連通或讓壓裂注氣管(61)深入至爐出氣井的水平壓裂注氣通道部分并對上方的氣化待采區進行注氣壓裂作業，爐的進氣井井口處設置氣體傳感器(18)進行是否有壓裂氣體的出氣檢測；
4.根據權利要求2所述的煤炭地下燃燒氣化與二氧化碳封存開采處理方法，其特征在于：所述氣分離系統(7)還連接有用戶及儲存端(8)，氣分離系統(7)分離得到的可燃氣體輸送至用戶及儲存端(8)；所述氣分離系統(7)分別與co2儲氣罐(5)、氣化劑控制站(1)連接，所述氣分離系統(7)分離得到的co2氣體分別輸送至co2儲氣罐(5)、氣化劑控...
【專利技術屬性】
技術研發人員：滕騰，張靖，王玉明，李一凡，任行陽，楊世強，
申請(專利權)人：中國礦業大學北京，
類型：發明
國別省市：
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