【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及煤层气化，尤其涉及一种煤层等离子体原位转化强化系统和方法。
技术介绍
1、煤炭地下气化技术集建井、采煤和转化为一体，可将煤层资源原位转化为油气资源，是一种新型的采煤技术，但煤炭地下气化技术依靠注氧自热式反应和气化剂扩散以及煤层受热剥落的半自然力控制，导致煤层径向气化范围非常有限，造成厚煤层径向煤炭的浪费。近期，有专利技术提出采用高能量密度高活性粒子的等离子体转化技术，为煤层转化反应同时提供气化热源以及高活性粒子，将高活性的水蒸气、二氧化碳等与煤层反应高效转化为氢气和一氧化碳高品质资源。由于煤层转化反应依靠等离子体热量辐射和高活性粒子还原反应控制，反应简化，启停方便；等离子体发生装置是电气控制，综合来看，气化面控制程度大大提高，使得煤层转化过程更为精确可控。但面对厚煤层和特厚煤层，随着反应空腔的扩大，不受约束的自由高温高活性粒子在大空间内缓慢扩散仍会降温、失活，导致径向范围内远端的厚煤层难以被反应到，在转化完成后气化通道上下两侧仍残留大量剩余煤层，造成厚煤层资源浪费。因此，需寻求方法提高活性粒子在径向动量传递速度，强化煤层径向转化，以提高径向煤层影响范围，从而提高能源资源利用率。
2、在
技术介绍
部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本专利技术背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种煤层等离子体原位转化强化系统和方法，针对目前煤层转化技术存在的煤层径向转化范围有限，导致厚煤层等资源利用率过
2、本专利技术的一种煤层等离子体原位转化强化系统包括：
3、煤层定向钻井，其由地面向地下垂直钻进形成由地表至煤层顶板的垂直通道，再逐渐向水平方向偏转形成在煤层内部的非垂直通道，
4、至少一个非煤层定向钻井，非煤层定向钻井由地面向地下垂直钻进形成地表至与煤层相隔一定距离的垂直通道，再逐渐向水平方向偏转形成贴近煤层顶板或底板的非垂直通道，
5、垂直井，其由地面向地下垂直钻进直至穿过煤层与所述煤层定向钻井连通以作为煤层气化反应产物排出至地面的通道，
6、等离子体发生装置，其可移动地设于煤层定向钻井的非垂直通道中以将反应介质生成气化煤层的活性粒子，
7、至少一组强磁组件，所述强磁组件设于所述非煤层定向钻井的非垂直通道中以产生约束所述活性粒子运动方向的磁场，使得活性粒子在煤层径向动量提高。
8、所述的一种煤层等离子体原位转化强化系统中，所述强磁组件包括电缆和由电流大小调节输出磁力强度的强磁装置，所述强磁装置长度为5~500 m。
9、所述的一种煤层等离子体原位转化强化系统中，所述强磁装置在水平方向上的不同区域产生磁场的分段控制磁场或所述强磁装置在非煤层定向钻井内随等离子体发生装置移动以实现在水平方向上不同区域产生磁场。
10、所述的一种煤层等离子体原位转化强化系统中，所述等离子体发生装置连接柔性卷曲管，并随柔性卷曲管伸缩实现在煤层中移动。
11、所述的一种煤层等离子体原位转化强化系统中，所述反应介质为二氧化碳、水、氮气、氢气、空气或富氧。
12、所述的一种煤层等离子体原位转化强化系统中，所述煤层定向钻井的非垂直通道接近煤层底部，所述非煤层定向钻井的非垂直通道接近煤层顶板。
13、所述的一种煤层等离子体原位转化强化系统中，非煤层定向钻井的非垂直通道接近煤层顶板，等离子体发生装置包括多个开孔的喷头，等离子体发生装置通过高压放电将反应介质电离成活性粒子，以通过喷头向煤层径向喷射，喷射出的活性粒子在所述磁场作用下提高煤层径向动量。
14、煤层等离子体原位转化强化系统的强化方法包括，
15、由地面向地下垂直钻进形成由地表至煤层顶板的垂直通道，再逐渐向水平方向偏转形成在煤层内部的非垂直通道，得到煤层定向钻井，由地面向地下垂直钻进形成地表至与煤层相隔一定距离的垂直通道，再逐渐向水平方向偏转形成贴近煤层顶板或底板的非垂直通道，得到非煤层定向钻井，由地面向地下垂直钻进直至穿过煤层与所述煤层定向钻井连通以得到垂直井；
16、强磁组件设于所述非煤层定向钻井的非垂直通道中，等离子体发生装置可移动地设于煤层定向钻井的非垂直通道中，开启电源调试强磁组件以及调试等离子体发生装置，分别移动强磁组件和等离子体发生装置在移动至目标区域内，使等离子体发生装置与垂直井水平距离为10~100 m；
17、等离子体发生装置注入反应介质并启动，由垂直井出口测试出口煤气组分、流量、温度数据，当垂直井出口煤气组分、流量、温度达标，启动强磁组件使得等离子体发生生成的活性粒子在煤层径向动量提高，并逐步调整电流大小，使强磁组件功率保持在50%~60%之间，逐步调整等离子体发生装置的反应介质流量以及功率，保持生产负荷在50%~60%之间，开始煤层转化生产；当垂直井的出口煤气流量持续下降后，提高等离子体发生装置的反应介质流量、功率以及强磁组件功率，使转化反应负荷提高至80%~100%，继续生产至等离子体发生装置和垂直井之间覆盖的煤层转化完毕后，等离子体发生装置和强磁组件后撤10~100m，继续煤层转化生产，如此循环直至结束。
18、在上述技术方案中，本专利技术提供的一种煤层等离子体原位转化强化系统及方法，具有以下有益效果：通过径向磁约束等离子体转化、磁约束耦合等离子体射流出口径向开孔、以及转移型等离子体转化等提高高温高活性粒子在煤层径向动量传递速度，强化煤层径向转化，以提高径向煤层影响范围，从而提高煤炭等能源资源利用率，本专利技术通过在煤层径向的强磁作用，约束等离子体射流方向，强化活性粒子径向动量，提高煤层径向气化范围，可应用于厚煤层转化开采；通过强磁装置耦合等离子体射流出口径向开孔，进一步强化活性粒子径向动量，提高煤层径向气化范围，可应用于特厚煤层转化开采；利用转移弧等离子体引导活性粒子在煤层径向流动，以提高煤层径向强化转化范围，可应用于厚煤层转化开采，还可用于煤炭、泥炭、油砂、煤矸石、油页岩、稠油层等碳基能源的开发和利用。
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1.一种煤层等离子体原位转化强化系统，其特征在于，其包括，
2.根据权利要求1所述的一种煤层等离子体原位转化强化系统，其特征在于，所述强磁组件包括电缆和由电流大小调节输出磁力强度的强磁装置，所述强磁装置长度为5~500 m。
3.根据权利要求2所述的一种煤层等离子体原位转化强化系统，其特征在于，所述强磁装置在水平方向上的不同区域产生磁场的分段控制磁场或所述强磁装置在非煤层定向钻井内随等离子体发生装置移动以实现在水平方向上不同区域产生磁场。
4.根据权利要求1所述的一种煤层等离子体原位转化强化系统，其特征在于，所述等离子体发生装置连接柔性卷曲管，并随柔性卷曲管伸缩实现在煤层中移动。
5.根据权利要求1所述的一种煤层等离子体原位转化强化系统，其特征在于，所述反应介质为二氧化碳、水、氮气、氢气、空气或富氧。
6.根据权利要求1所述的一种煤层等离子体原位转化强化系统，其特征在于，所述煤层定向钻井的非垂直通道接近煤层底部，所述非煤层定向钻井的非垂直通道接近煤层顶板。
7.根据权利要求1所述的一种煤层等离子体原位转化强化
8.一种利用权利要求1-7中任一项所述的一种煤层等离子体原位转化强化系统的强化方法，其特征在于，其包括，
...【技术特征摘要】
1.一种煤层等离子体原位转化强化系统，其特征在于，其包括，
2.根据权利要求1所述的一种煤层等离子体原位转化强化系统，其特征在于，所述强磁组件包括电缆和由电流大小调节输出磁力强度的强磁装置，所述强磁装置长度为5~500 m。
3.根据权利要求2所述的一种煤层等离子体原位转化强化系统，其特征在于，所述强磁装置在水平方向上的不同区域产生磁场的分段控制磁场或所述强磁装置在非煤层定向钻井内随等离子体发生装置移动以实现在水平方向上不同区域产生磁场。
4.根据权利要求1所述的一种煤层等离子体原位转化强化系统，其特征在于，所述等离子体发生装置连接柔性卷曲管，并随柔性卷曲管伸缩实现在煤层中移动。
5.根据权利要求1所述的一种煤层...
【专利技术属性】
技术研发人员：戚川，刘淑琴，王国勇，林雄超，王炜彬，刘岳明，
申请(专利权)人：矿业大学北京内蒙古研究院，
类型：发明
国别省市：
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