煤炭地下氣化開(kāi)采技術(shù)
時(shí)間:2006-08-03 15:32:00來(lái)源:wangsl
導(dǎo)語(yǔ):?以煤為主的多元化能源發(fā)展道路是我國(guó)能源發(fā)展戰(zhàn)略特色
我國(guó)能源需求主要依靠本國(guó),以煤為主的多元化能源發(fā)展道路是我國(guó)能源發(fā)展戰(zhàn)略特色。煤炭資源的開(kāi)采與利用正加快扭轉(zhuǎn)傳統(tǒng)粗放型的做法。我國(guó)也曾對(duì)煤炭氣化技術(shù)制定了發(fā)展規(guī)劃、綱要、計(jì)劃,不斷推進(jìn)煤炭氣化技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。我國(guó)是世界上煤炭地下氣化技術(shù)開(kāi)發(fā)研究較早的國(guó)家,長(zhǎng)通道、大斷面、二階段的技術(shù)創(chuàng)新特色,不斷顯示出成效,這種新興的能源開(kāi)發(fā)示范工程不斷增多。我國(guó)的石油、天然氣勘探開(kāi)發(fā)企業(yè)不斷增多,國(guó)內(nèi)探礦權(quán)區(qū)內(nèi)的礦物能源往往具有多樣性,全方位的能源勘探開(kāi)發(fā)已提到重要的議事日程上來(lái),并向煤炭領(lǐng)域的縱深方向邁進(jìn)。煤炭地下氣化開(kāi)采和綜合利用已備受石油企業(yè)關(guān)注。中國(guó)石油遼河油田于國(guó)內(nèi)石油企業(yè)中率先啟動(dòng)深層煤炭地下氣化技術(shù)開(kāi)發(fā)研究項(xiàng)目。
煤炭地下氣化是在地下氣化爐條件下進(jìn)行的———將煤層中的氣化通道進(jìn)氣孔一端的氣化穴煤炭點(diǎn)燃,由進(jìn)氣孔鼓入空氣、氧氣和水蒸汽等汽化劑,由輔助孔鼓入氫氣。于是地下煤炭便進(jìn)行有控制地燃燒,經(jīng)過(guò)對(duì)煤的熱作用及化學(xué)作用,按溫度和化學(xué)反應(yīng)的不同,于地下氣化通道內(nèi)形成氧化帶、還原帶和干餾干燥帶,由此生成的粗煤氣于出氣孔產(chǎn)出。
建地下氣化爐有兩種技術(shù)途徑:
其一是巷道式建地下氣化爐技術(shù)。在正開(kāi)采或廢棄的煤礦井中可啟建地下氣化爐,由人工掘進(jìn)的方式在煤層中建立起氣化巷道,并在進(jìn)氣孔底部巷道壁筑起一道密閉墻(促使定向燃燒煤層),便可將密閉墻前面的煤炭點(diǎn)燃。單套爐由氣化通道進(jìn)氣孔、輔助孔和出氣孔組成,氣化通道于同一煤層內(nèi)連通各孔。但該技術(shù)人工豎井深度受限,因受煤層的地應(yīng)力和煤層溫度制約。
其二是鉆井式建地下氣化爐技術(shù)。即采用常規(guī)的油氣井鉆井技術(shù),鉆一口一般的長(zhǎng)祼眼水平井段,與另外的二口直井于同一煤層內(nèi)以洞穴式相連通。單套地下氣化爐仍由氣化通道、進(jìn)氣孔、輔助孔和出氣孔等組成。將進(jìn)氣孔底部的氣化穴煤炭點(diǎn)燃,鼓入汽化劑促使連續(xù)氣化煤炭,由輔助孔鼓入氫氣,氣化通道內(nèi)仍有氧化帶、還原帶和干餾干燥帶出現(xiàn)。此種建地下氣化爐技術(shù)于國(guó)外多采用,但國(guó)內(nèi)的遼河油田于2005年內(nèi)成功建起了首座鉆井式地下氣化爐,開(kāi)創(chuàng)了國(guó)內(nèi)建地下氣化爐新階段。這種建地下氣化爐技術(shù)正好發(fā)揮了石油企業(yè)的鉆井技術(shù)優(yōu)勢(shì),免去了巷道式建地下氣化爐條件的限制。但因鉆井井徑受限,制約著單套爐規(guī)?;_(kāi)采,可進(jìn)行單套爐多個(gè)進(jìn)氣孔、多條氣化通道、多個(gè)出氣孔、大井眼鉆進(jìn)和擴(kuò)眼完井等多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新。
煤炭地下氣化開(kāi)采能有效地利用礦物能源資源,畢竟國(guó)內(nèi)井工可采煤炭含量?jī)H占煤炭資源儲(chǔ)量的11.43%,地下氣化開(kāi)采就是有效利用資源的途徑。目前山東、山西、內(nèi)蒙古、貴州、河南、四川、遼寧等地區(qū)都在引入煤炭地下氣化技術(shù),使“報(bào)廢”的煤炭資源得到充分利用。
煤炭地下氣化開(kāi)采,避免了對(duì)大氣的嚴(yán)重污染。地下燃燒產(chǎn)生的高溫使瓦斯氣和煤焦油發(fā)生劇烈的氣體膨脹被揮發(fā)采出。尤其是高溫條件會(huì)使褐煤的物性變好,促使煤層氣被解析,易于產(chǎn)出,還可增大煤層氣供給的范圍。煤炭地下氣化開(kāi)采,其中灰分卻留存于地下,可減小開(kāi)采后期地層坍塌程度。煤炭地下氣化開(kāi)采有見(jiàn)效快的特點(diǎn),一經(jīng)地下點(diǎn)燃后,僅僅只依賴于注入汽化劑便連續(xù)生產(chǎn)。汽化劑僅是空氣、水蒸汽、氧氣和氫氣,氧氣和氫氣可由粗煤氣中分離后獲得,水蒸汽可由產(chǎn)出的高溫粗煤氣降溫處理過(guò)程中制取,因而總體工藝技術(shù)具有明顯的循環(huán)經(jīng)濟(jì)特色。
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