阅读说明：本技术 一种用于校正地下煤气化炉中气化腔的方法 (method for correcting gasification cavity in underground coal gasifier ) 是由 魏廷锦 于 2019-11-15 设计创作，主要内容包括：一种用于校正地下煤气化炉中气化腔的方法,属于地下煤气化领域,其特征在于：包括将含水流体注入腔的目标区域,从而促进煤在目标区域中的蒸汽汽提和对称生长,从而有效的改善气流模式,减小对流混合面积,缩短停留时间,提高反应速度,含水流体的引入不仅可以增加地下气化器内的煤消耗速率,而且可提高合成气产生的速率,适于推广应用。(A method for correcting the gasification cavity in underground coal gasifier belongs to the field of underground coal gasification, which is characterized in that it comprises injecting aqueous fluid into the target area of the cavity, thereby promoting the steam stripping and symmetric growth of coal in the target area, effectively improving the airflow mode, reducing the convection mixing area, shortening the retention time, increasing the reaction speed, and the introduction of aqueous fluid can not only increase the coal consumption rate in the underground gasifier, but also increase the synthesis gas generation rate, and is suitable for application.)

一种用于校正地下煤气化炉中气化腔的方法

技术领域

本发明属于地下煤气化领域，尤其涉及一种用于控制和校正地下煤气化炉中气化腔的方法。

背景技术

地下煤气化是通过在氧化剂作用下气化煤从煤层产生气体的过程。产物气体通常被称为合成气，并且可以用作各种应用原料，包括清洁燃料生产，化学生产和发电。将井钻入煤层中以允许氧化剂注入和产物气体提取，这些井连接或延伸以形成缝内井通道，以促进氧化剂注入，空腔开发和产物气流。允许注入氧化剂的井称为注入井，产品气体出现的井称为生产井。地下煤气化还可以利用位于注入井和生产井之间的一个或多个垂直井（服务井）。

具有注入井和生产井的煤层通常被称为地下煤气化炉，其具有连接两个井的井通道。蒸汽汽提是在地下气化过程中煤从煤层释放到气相中的主要机制。从煤层和周围地层进入气化腔的水的自然进入，以及气化过程的热量，产生蒸汽，促使煤转化为UCG产品气体。

然而，从煤层或从周围地层进入气化腔的水的速率和分布是不均匀的。因此，在气化腔的一些区域中由天然存在的水产生的蒸汽量将大于其他区域中的蒸汽量。因此，气化腔中的煤消耗是不均匀的，导致腔以不对称的方式生长。由于许多原因，包括不良的资源回收和伴随的较低的合成气生产，以及通过气化器产生低效的气流模式。气化腔越不对称，气流模式越差。这导致大面积的对流混合，长停留时间，会导致反应速度降低。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，提供一种用于控制和校正地下煤气化炉中气化腔的方法。

本发明所述用于校正地下煤气化炉中气化腔的方法，包括将含水流体注入腔的目标区域，从而促进煤在腔的目标区域中的蒸汽汽提和对称生长。

本发明所述用于校正地下煤气化炉中气化腔的方法，所述含水流体为水。水可以从天然存在的水源获得，例如地表水或地下水。水可以是淡水或盐水。水可以是处理过的水，例如从UCG产品气体中分离出的软化水或原水。注入地下煤气化器中的气化腔中的水将通过气化器中的热量或与气化器相关联的热量转化为蒸汽。含水流体可以单独注入，或与氧化剂（或氧化剂流）一起或作为氧化剂（或氧化剂流）的一部分注入地下气化器中。在任一种情况下，含水流体优选以受控方式注入。

本发明所述用于校正地下煤气化炉中气化腔的方法，所述含水流体为蒸汽。

本发明所述用于校正地下煤气化炉中气化腔的方法，其特征在于：所述含水流体包括一种或多种化学品；所述含水流体通过垂直服务井注入。

本发明所述煤层中的煤炭地下煤气化方法，包括注入井，生产井和连接注入井和生产井的缝内井通道；包括以下步骤：

1）在煤层中建立气化炉腔，以生产地下煤气化产气；

2）监测气化腔以进行不对称的腔体生长并识别它们；

3）在确定的不对称空腔生长附近，将垂直服务井钻入气化器腔；

4）将含水流体注入垂直使用井中以促进在气化器腔区域中的煤的蒸汽，其将被识别为表现出不对称的空腔生长。

本发明所述煤层中的煤炭地下煤气化方法，所述含水流体为水。

本发明所述煤层中的煤炭地下煤气化方法，所述含水流体为蒸汽。

本发明所述用于校正地下煤气化炉中的气化腔的方法，包括将水性流体注入腔的目标区域，从而促进煤在腔的目标区域中的蒸汽汽提和对称生长。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明所述用于校正地下煤气化炉中的气化腔的方法进行说明。

依赖于天然水流入气化腔固有地限制，可导致次优的气化器性能，并且可能对最佳UCG操作产生限制或阻碍。例如，天然水进入与煤层地层及其周围的水文地质和地质（例如，孔隙度，渗透率，饱和度，静水压力，断层位置等）有内在联系。此外，水进入可能不均匀地分布在气化器腔上，并且这可能导致腔的不对称生长，导致差的资源回收或产品气流不良通过气化器。这些因素可以降低所产生的合成气的体积和/或质量。

本发明提供了一种用于校正地下煤气化炉中的气化腔的方法，包括将含水流体注入腔的目标区域中，从而促进煤中的煤的蒸汽汽提和对称生长。

在一个实施方案中，含水流体是水。在另一个实施方案中，含水流体是蒸汽。

水可以从天然存在的水源获得，例如地表水或地下水。水可以是淡水或盐水。水可以是处理过的水，例如从UCG产品气体中分离出的软化水或原水。

如本领域普通技术人员将理解的，注入地下煤气化器中的气化腔中的水将通过气化器中的热量或与气化器相关联的热量转化为蒸汽。含水流体可以单独注入，或与氧化剂（或氧化剂流）一起或作为氧化剂（或氧化剂流）的一部分注入地下气化器中。在任一种情况下，含水流体优选以受控方式注入。

含水流体可任选地包括一种或多种化学品，用于在产物气体到达或离开气化器的生产井之前调节在气化器中产生的UCG产物气体。

可以使用任何合适的手段或设备将含水流体注入或输送到气化腔内或周围的目标区域。例如，可以使用输送系统，其包括用于将其他流体（例如氧化剂）输送到产物气流的现有井（或其壳体）。在另一个例子中，可以使用连接到储水器的循环泵。

在另一个实例中，连接到井（或井口）的压缩机可用于将处于压缩状态的蒸汽或水蒸气喷射到气化腔的目标区域。在另一个实例中，蒸汽（或水）可以通过管道注入或输送，并且可选地，喷嘴或尾部装配到管道的下端以注入蒸汽（或水）。管道可以是柔性的，以使其能够从线轴上缠绕和展开。

基于管道的输送系统还可包括循环泵和连接到管道上端的流体贮存器。或者，基于管道的输送系统可以还包括连接到管道上端的气体压缩机。管的直径可以在约0.5至4英寸之间，优选在约1至2英寸之间。管道可以由钢制成，例如包括碳钢和不锈钢。可以选择将含水流体（无论是通过其自身还是用氧化剂）注入地下煤气化器中的位置或位置，以改善资源回收。例如，可以选择或确定位置以促进一个或多个气化器腔的对称（或更对称）生长。

在用氧化剂注入含水流体的实施方案中，含水流体的引入可以增加地下气化器内的煤消耗速率，从而提高合成气产生的速率。

在实际使用中，含水流体可以通过一个或多个垂直服务井在一个或多个预定的固定点注入（有或没有氧化剂）。这可以有助于增加水性流体注入点周围区域的资源回收。例如，在地下煤气化炉具有所谓的刀口CRIP（受控缩回注入点）构造的实施例中，可以通过位于刀刃的顶点上游的服务井注入含水流体，并且这可以增强顶点周围的资源回收。本领域普通技术人员将容易理解，通过服务井注入含水流体还可以在其他构造的地下煤气化器中提供改进的资源回收和/或生产增强。

根据本发明的一个重要方面，在预定的固定点（无论是通过服务井还是通过一些其他方式），位置或点（可选择含水流体注入以与气化腔的区域/区域一致，所述气化腔远离腔体的一部分（或多个部分），所述部分（或多个部分）接收更大的自然水进入。煤层本身和/或周围地层）。换句话说，气化腔的那些含有较少天然水或接收较少自然流入水的部分可以进行目标含水流体注入。这改善了与气化腔内水分布不均匀相关的负面影响，例如，不对称的腔体生长，该方法还可以包括监测气化腔的生长的程度和方向。通过这种监测获得的数据可用于改变和/或优化注入含水流体的量和/或含量。可以使用用于执行该监测的任何合适的装置，包括例如地震测量（例如，电阻率断层摄影（ERT））和地下仪器（例如，使用一个或多个传感器）。

如本领域普通技术人员将理解的，用于监测气化腔的生长的程度和方向的适当传感器包括但不限于用于感测温度的热电偶（例如，在气化腔，井通道和/或生产井），用于检测UCG产品气体性质的气体传感器，以及用于检测压力的压力传感器。还可以确定和/或调节将含水流体注入气化器中的位置和/或注入的含水流体的量，以增强和/或控制水煤气变换反应。对于在合成气的生产中，期望或重要的是控制或优化二氧化碳和/或氢气的产生或浓缩的应用中，这可能是特别有益的。

由UCG方法产生的液体和/或气体可用于蒸汽发生系统中以产生如本文所述的用于注射的蒸汽。来自UCG过程的加热的液体和/或气体可以被回收并且任选地在用于进一步的目的之前被送入蒸汽发生系统。利用在UCG过程中产生的液体和/或气体来产生蒸汽可以有助于降低成本对蒸汽发生的外部燃料和/或电源的要求）。