中国矿业大学林柏泉获国家专利权
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龙图腾网获悉中国矿业大学申请的专利一种钻进式煤层原位气化开采方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115929274B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-05发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211634399.X,技术领域涉及:E21B43/295;该发明授权一种钻进式煤层原位气化开采方法是由林柏泉;徐幼平;翟成;刘厅设计研发完成,并于2022-12-19向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种钻进式煤层原位气化开采方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种钻进式煤层原位气化开采方法,属于煤炭原位气化和煤层气开采技术领域。从地面穿过岩层向煤层施工两个垂直钻孔,然后在两个垂直在钻孔的孔底施工水平钻孔沟通彼此,在一个钻孔中设置燃烧系统,在另一个钻孔中布置抽采系统;燃烧系统包括端部设有多个喷火口的燃烧管道,燃烧管道进入水平钻孔端部后点燃并向煤层喷火,启动抽采系统进行抽采,同时燃烧管道沿水平钻孔边燃烧边移动直至到达水平钻孔的另一端,燃烧管道以水平钻孔的进入端为圆心边缓慢水平旋转边持续来回伸缩移动,形成水平面上看为扇形的气化采空区,直至气化采空区接近形成圆形时停止开采。直接变采煤为采瓦斯和水煤气,实现井下无人开采,降低开采成本,减少了废弃物地面排放。
本发明授权一种钻进式煤层原位气化开采方法在权利要求书中公布了:1.一种钻进式煤层原位气化开采方法,其特征在于,具体步骤如下: S1、从地表的两个位置分别向煤层(22)中布置垂直钻孔(19)和L型长钻孔(18),并在煤层(22)中通过L型长钻孔(18)贯通垂直钻孔(19)的端部,在煤层(22)中形成U型钻孔;之后分别在垂直钻孔(19)和L型长钻孔(18)的井筒(1)内下套管加固; 利用垂直钻孔(19)抽干L型长钻孔(18)的水平段内积水; 在垂直钻孔(19)中安装抽采系统,垂直钻孔(19)端部利用密封段(2)安装抽采用管道(3),密封段(2)不少于3m;管道(3)一端伸入井筒(1)直至煤层(22),另一端通过抽采泵站(4)顺序管路连接有换热器(6)和气液分离器(8),气液分离器(8)上设有分别用于排除废水和混合气的管道出口,混合气通过管道输送到工厂按照产品需求进一步分离; 撤回钻进用的钻杆和钻头,在布置L型长钻孔(18)地表井口处安装燃效系统:设置钻井平台(15),利用钻井平台(15)向L型长钻孔(18)中下入特制钻杆(16)直至煤层(22),特制钻杆(16)内部设有火力管(14),火力管(14)包括输送氧化剂和还原剂的管道以及电缆线(11),输送氧化剂和还原剂的管道以及电缆线(11)外侧包裹有柔性耐高温套管(24),特制钻杆(16)端部设有与火力管(14)端部连接的喷火钻头(17),火力管(14)的尾部通过钻井平台(15)延伸至地表,火力管(14)的输送氧化剂管道与地表设置的填充氧化剂的气罐(9)连接,输送还原剂的管道与地表设置的还原剂的气罐(9)连接,气罐(9)与管道连接处均设有回火防止器(10),火力管(14)中的电缆线(11)端部与喷火钻头(17)中的点火装置连接,尾部连接有远程控制点火装置点火的点火器(12); S2、向L型长钻孔(18)内注入氮气检查气密性,启动抽采泵站(4),当从气液分离器(8)的混合器出口检测到氮气的臭味,且其它线路、接头和进口等地方均检测不到氮气的臭味时,表明U型钻孔气路通畅,且地表无气体泄漏,判断气密性检验合格; S3、启动钻井平台(15)利用特制钻杆(16)将喷火钻头(17)移动至煤层(22)中L型长钻孔(18)的水平段端部,之后通过两个气罐(9)分别向火力管(14)中注入氧化剂和还原剂气体,使氧化剂和还原剂气体顺着火力管(14)抵达喷火钻头(17)处,同时利用点火器(12)持续控制喷火钻头(17)处持续点火,直至点火器(12)获取喷火钻头(17)的温度持续稳定在500℃以上后表明点火成功,停止点火,此时喷火钻头(17)对煤层(22)进行原位气化燃烧,持续监测喷火钻头(17)的温度以控制喷火钻头(17)的火苗的走势,防止爆炸;启动抽采泵站(4),抽采垂直钻孔(19)排出的气体; S4、喷火钻头(17)持续燃烧并随着燃烧时间沿L型长钻孔(18)的水平段移动从而带动火苗移动,并根据气液分离器(8)排出的混合气成分调整喷火钻头(17)的移动速度; S5、当点火器(12)显示钻头温度稳定在1000℃以上时,并结合通过抽采泵站(4)从垂直钻孔抽出的混合气成分分析,减少还原剂的供给量并通过还原剂的管道输送水蒸气替代,利用水蒸气在高温条件下与碳反应生产水煤气,由煤层中碳、甲烷等气体与氧化剂反应燃烧支持燃烧,煤与水蒸气反应得到水煤气; S6、在煤层(22)中,特制钻杆(16)沿着L型长钻孔(18)的水平管段作为起始位置,以L型长钻孔(18)的水平管段的起点为圆心边旋转边带动喷火钻头(17)持续来回伸缩,火力持续燃烧煤体,从而在煤层(22)种形成角度持续扩大的扇形燃烧采空区;喷火钻头(17)和特制钻杆(16)始终沿着煤壁一侧运动,在未燃烧的煤层掩护下来回伸缩,从而避免顶板的垮落砸坏喷火钻头(17)和特制钻杆(16); 当煤层(22)中的扇形采空区接近形成圆形区域时,即气化形成的圆的边缘未开采区宽度小于5m时,停止开采,回收喷火钻头(17)和特制钻杆(16),完成该处的钻进式煤层原位气化开采。
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