【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及煤炭地下气化开采领域，尤其涉及一种煤炭地下燃烧气化与二氧化碳封存开采处理方法。
技术介绍
1、煤炭地下气化是将地f煤炭资源直接转化为煤气的过程，煤炭地下气化能够高效地将地下煤炭资源转化为可利用的能源，提高了采煤效率，降低了采煤成本。深部煤炭地下气化开发前需要进行大量的地质勘察、勘测工作来确保岩层内钻孔的稳定性，煤炭地下气化也面临着诸多挑战，例如地质条件的复杂性、气化过程中的燃烧控制、环境污染问题以及技术难题等都需要进一步解决。目前，煤炭地下气化开采常采用从地面打出矿井的方式，然后在矿井底部进行燃烧气化产生合成气，燃烧气化会向煤炭燃烧气化区域输送气化剂，同时要收集包含可燃气体的合成气，开采后需要对燃空区进行封存保护处理，现有煤炭地下气化开采工艺仍面临着很多问题需要克服，导致开采难度较大、开采效率不高等问题；故此，煤炭地下气化流程化作业就地下气化技术应用研究的方向。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种安全高效地下气化开采的煤炭地下燃烧气化与二氧化碳封存开采处理方法，在单个炉采用注气压裂、燃烧气化、封存闭井三个流程节点的流程化工艺，注气压裂采用水平压裂注气通道对位于上方的炉气化待采区进行注气压裂处理形成压裂缝网，水平压裂注气通道起到连通两个井的作用，可以让两个井具有更远的距离，减少了井数量和井对煤炭岩层影响，提高了开采安全性。
2、本专利技术的目的通过下述技术方案实现：
3、一种煤炭地下燃烧气化与二氧化碳封存开采处理方法，其方法包括：p>
4、s1、注气压裂：施工炉的进气井和出气井，出气井底部水平延伸至进气井底部且不连通，通过出气井通入压裂气体对炉的气化待采区进行注气压裂并让气化待采区对应煤层形成压裂缝网，注气压裂完毕后将出气井底部水平延伸形成水平压裂注气通道部分并与进气井底部相互连通；
5、s2、燃烧气化：以炉的进气井底端至出气井底端为开采方向，通过进气井通入气化剂对炉的气化待采区进行煤层燃烧气化作业并经过炉的出气并排出与收集合成气，从合成气中分离可燃气体；炉的气化待采区燃烧气化完毕后形成燃空区，对炉的燃空区进行降温处理；
6、s3、封存闭井：待炉的燃空区降温完毕后，炉的出气井、燃空区、进气井形成待封存空间，通过进气井向待封存空间注入以二氧化碳作为驱替气体并通过出气井收集混合气体，从混合气体中分离可燃气体；在出气井对混合气体进行检测，待混合气体中检测出驱替气体占比达到p％时，停止驱替作业；然后封堵待封存空间靠近出气井的一端，通过进气井向待封存空间注入高压co2气体封存，然后在待封存空间靠近进气井的一端封闭水泥塞并安装设置泄露检测装置进行泄漏监控与报警。
7、为了更好地实现本专利技术，本专利技术包括联合供给处理系统，所述联合供给处理系统包括合成气分离系统、高压二氧化碳供给系统和气化剂供给系统，所述高压二氧化碳供给系统包括co2储气罐和与co2储气罐连接的高压二氧化碳控制及压缩机组，所述高压二氧化碳控制及压缩机组产生高压co2并用作注气压裂使用的压裂气体；所述气化剂供给系统包括水蒸气发生装置、氧气生成装置、气化剂控制站和注气高压泵组，水蒸气发生装置用于生产水蒸气，氧气生成装置用于生产氧气，气化剂控制站分别与水蒸气发生装置、氧气生成装置连接并以水蒸气、氧气为主混合配比成气化剂输送至注气高压泵组，注气高压泵组用于产生高压气化剂输入炉的气化待采区进行煤层燃烧气化；所述气分离系统用于收集煤层燃烧气化产生的合成气或/和驱替作业排出的混合气体并分离得到可燃气体。
8、作为优选，所述注气高压泵组出气端连通设有气化剂注气管，所述合成气分离系统进气端连通设有采气管，所述高压二氧化碳控制及压缩机组出气端连通设有压裂注气管；在步骤s1的注气压裂阶段时，让压裂注气管与炉的出气并密闭连通或让压裂注气管深入至炉出气井的水平压裂注气通道部分并对上方的气化待采区进行注气压裂作业，炉的进气井井口处设置气体传感器进行就否有压裂气体的出气检测；
9、在步骤s2的燃烧气化阶段时，撤掉炉的进气井的气体传感器，让气化剂注气管与炉的进气井密闭连通或让气化剂注气管深入至炉的水平压裂注气通道部分跟随开采方向推进，让采气管与炉的出气井密闭连通，炉的气化待采区中燃烧气化产生的合成气经过采气管进入合成气分离系统并分离得到可燃气体。
10、作为优选，所述气分离系统还连接有用户及储存端，气分离系统分离得到的可燃气体输送至用户及储存端；所述气分离系统分别与co2储气罐、气化剂控制站连接，所述气分离系统分离得到的co2气体分别输送至co2储气罐、气化剂控制站，气化剂控制站还在以水蒸气、氧气为主的气化剂对应配比加入co2气体作为新的气化剂；在步骤s3封存闭井阶段中待封存空间的气体驱替时，让气化剂控制站仅配比co2气体并通过气化剂注气管注入高压co2气体，让采气管与炉的出气井密闭连通，炉的待封存空间驱替出的混合气体经过采气管进入合成气分离系统并分离得到可燃气体。
11、作为优选，在炉的气化待采区注气压裂前，先对炉的出气井底部采用封隔器进行注气压裂阶段的封隔作业，压裂注气管前段部分为注气分布管，注气分布管置于水产压裂注气通道部分并连通设有若干个分流喷嘴，各个分流喷嘴在炉的气化待采区底部分布设置，注气分布管的各个分流喷嘴注入高压co2至气化待采区内部的煤层并让煤层形成压裂缝网。
12、作为优选，炉的进气井或/和出气井采用钻井工具施工，炉的出气井底部水平延伸采用安装有钻头导向系统的钻井工具进行水平延伸施工；所述炉的进气井和出气井在工作阶段中均采用套管加固保护。
13、作为优选，所述安装有钻头导向系统的钻井工具包括钻头和安装于钻头后端起到动力驱动钻头的弯螺杆动力钻具、起到钻头水平延伸施工牵引动力的水平压裂注气通道井下牵引器，所述钻头导向系统包括配合安装于钻头上起到钻头转向或导向的钻头导向工具。
14、作为优选，所述炉的燃空区降温还包括如下检测方法：在炉的进气井设置有用于监测燃空区温度的温度传感器，当温度传感器降低至环境温度时，炉的燃空区闲置降温完毕。
15、本专利技术能够实现所有炉按照流程化工艺连续跟进作业，具体方法如下：
16、选取煤炭开采区域，规划煤炭开采区域连续性推进作业的炉并按照炉的先后顺序依次编号记为炉一、炉二、炉三、……、炉n，每个炉均按照注气压裂、燃烧气化、封存闭井三个流程节点的流程化工艺；
17、当炉一注气压裂阶段中或完毕时，跟进施工炉二的出气井；当炉一燃烧气化过程中，通过炉二的出气井对炉二的气化待采区进行注气压裂；当炉一燃烧气化完毕时，以炉一的出气井作为炉二的进气井，跟进进行炉二的点火汽化，同时跟进施工炉三的出气井；当炉一降温完毕进入封存闭井阶段时，封堵炉一靠近出气井一端的出气通道；当炉二燃烧气化完毕时，以炉二的出气井作为炉三的进气井，跟进进行炉三的注气压裂，同时跟进施工炉四的出气井，炉二转入封存闭井阶段；
18、按照上述方法依次实现后续炉的注气压裂、燃烧气化、封存闭井三个流本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种煤炭地下燃烧气化与二氧化碳封存开采处理方法，其特征在于：其方法包括：
2.根据权利要求1所述的煤炭地下燃烧气化与二氧化碳封存开采处理方法，其特征在于：包括联合供给处理系统，所述联合供给处理系统包括合成气分离系统(7)、高压二氧化碳供给系统和气化剂供给系统，所述高压二氧化碳供给系统包括CO2储气罐(5)和与CO2储气罐(5)连接的高压二氧化碳控制及压缩机组(6)，所述高压二氧化碳控制及压缩机组(6)产生高压CO2并用作注气压裂使用的压裂气体；所述气化剂供给系统包括水蒸气发生装置(2)、氧气生成装置(3)、气化剂控制站(1)和注气高压泵组(4)，水蒸气发生装置(2)用于生产水蒸气，氧气生成装置(3)用于生产氧气，气化剂控制站(1)分别与水蒸气发生装置(2)、氧气生成装置(3)连接并以水蒸气、氧气为主混合配比成气化剂输送至注气高压泵组(4)，注气高压泵组(4)用于产生高压气化剂输入炉的气化待采区进行煤层燃烧气化；所述气分离系统(7)用于收集煤层燃烧气化产生的合成气或/和驱替作业排出的混合气体并分离得到可燃气体。
3.根据权利要求2所述的煤炭地下燃烧气化与
4.根据权利要求2所述的煤炭地下燃烧气化与二氧化碳封存开采处理方法，其特征在于：所述气分离系统(7)还连接有用户及储存端(8)，气分离系统(7)分离得到的可燃气体输送至用户及储存端(8)；所述气分离系统(7)分别与CO2储气罐(5)、气化剂控制站(1)连接，所述气分离系统(7)分离得到的CO2气体分别输送至CO2储气罐(5)、气化剂控制站(1)，气化剂控制站(1)还在以水蒸气、氧气为主的气化剂对应配比加入CO2气体作为新的气化剂；
5.根据权利要求3所述的煤炭地下燃烧气化与二氧化碳封存开采处理方法，其特征在于：在炉的气化待采区注气压裂前，先对炉的出气井底部采用封隔器进行注气压裂阶段的封隔作业，压裂注气管(61)前段部分为注气分布管(9)，注气分布管(9)置于水平压裂注气通道部分并连通设朽若干个分流喷嘴(16)，各个分流喷嘴(16)在炉的气化待采区底部分布设置，注气分布管(9)的各个分流喷嘴(16)注入高压CO2至气化待采区内部的煤层并让煤层形成压裂裂缝网。
6.根据权利要求1所述的煤炭地下燃烧气化与二氧化碳封存开采处理方法，其特征在于：炉的进气井或/和出出气井采用钻井工具施工，炉的出气井底部水平延伸采用安装有钻头导向系统的钻井工具进行水平延伸施工；所述炉的进气井和出气井在工作阶段中均采用套管(10)加固保护。
7.根据权利要求6所述的煤炭地下燃烧气化与二氧化碳封存开采处理方法，其特征在于：所述安装有钻头导向系统的钻井工具包括钻头(11)和安装于钻头(11)后端起到动力驱动钻头(11)的弯螺杆动力钻具(13)、起到钻头(11)水平延伸施工牵引动力的水平压裂注气通道井下牵引器(14)，所述钻头导向系统包括配合安装于钻头(11)上起到钻头转向或导向的钻头导向工具(12)。
8.根据权利要求1所述的煤炭地下燃烧气化与二氧化碳封存开采处理方法，其特征在于：所述炉的燃空区降温还包括如下检测方法：在炉的进气井设置有用于监测燃空区温度的温度传感器(23)，当温度传感器(23)降低至环境温度时，炉的燃空区闲置降温完毕。
9.根据权利要求1～8任一项所述的煤炭地下燃烧气化与二氧化碳封存开采处理方法，其特征在于：还包括如下方法：
10.根据权利要求9所述的煤炭地下燃烧气化与二氧化碳封存开采处理方法，其特征在于：所有炉按照前一个炉的出气井作为后一个炉的进气井按顺序完成流程化工艺；煤炭开采区域的所有炉按炉顺序以直线方式连续跟进或呈S形方式连续跟进。
...【技术特征摘要】
1.一种煤炭地下燃烧气化与二氧化碳封存开采处理方法，其特征在于：其方法包括：
2.根据权利要求1所述的煤炭地下燃烧气化与二氧化碳封存开采处理方法，其特征在于：包括联合供给处理系统，所述联合供给处理系统包括合成气分离系统(7)、高压二氧化碳供给系统和气化剂供给系统，所述高压二氧化碳供给系统包括co2储气罐(5)和与co2储气罐(5)连接的高压二氧化碳控制及压缩机组(6)，所述高压二氧化碳控制及压缩机组(6)产生高压co2并用作注气压裂使用的压裂气体；所述气化剂供给系统包括水蒸气发生装置(2)、氧气生成装置(3)、气化剂控制站(1)和注气高压泵组(4)，水蒸气发生装置(2)用于生产水蒸气，氧气生成装置(3)用于生产氧气，气化剂控制站(1)分别与水蒸气发生装置(2)、氧气生成装置(3)连接并以水蒸气、氧气为主混合配比成气化剂输送至注气高压泵组(4)，注气高压泵组(4)用于产生高压气化剂输入炉的气化待采区进行煤层燃烧气化；所述气分离系统(7)用于收集煤层燃烧气化产生的合成气或/和驱替作业排出的混合气体并分离得到可燃气体。
3.根据权利要求2所述的煤炭地下燃烧气化与二氧化碳封存开采处理方法，其特征在于：所述注气高压泵组(4)出气端连通设有气化剂注气管(41)，所述合成气分离系统(7)进气端连通设有采气管(71)，所述高压二氧化碳控制及压缩机组(6)出气端连通设有压裂注气管(61)；在步骤s1的注气压裂阶段时，让压裂注气管(61)与炉的出气井密闭连通或让压裂注气管(61)深入至炉出气井的水平压裂注气通道部分并对上方的气化待采区进行注气压裂作业，炉的进气井井口处设置气体传感器(18)进行是否有压裂气体的出气检测；
4.根据权利要求2所述的煤炭地下燃烧气化与二氧化碳封存开采处理方法，其特征在于：所述气分离系统(7)还连接有用户及储存端(8)，气分离系统(7)分离得到的可燃气体输送至用户及储存端(8)；所述气分离系统(7)分别与co2储气罐(5)、气化剂控制站(1)连接，所述气分离系统(7)分离得到的co2气体分别输送至co2储气罐(5)、气化剂控...
【专利技术属性】
技术研发人员：滕腾，张靖，王玉明，李一凡，任行阳，杨世强，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：
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