專利名稱：一種深層煤炭水力開采流體承運的新工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種深層煤炭水力開采流體承運的新エ藝，主要針對埋藏于地下500米至數千米以下深度的煤層的開采。
背景技術：
通過鉆井、管柱等エ藝，對埋深在地下的煤炭進行沖刷、切割，通過流體的循環(huán)將所切割的煤炭帶出地面。利用管柱傳送水力到煤層掘進并用流體傳輸煤炭至地面，實現井下無人化掘迸。是實現煤田的氣、固體同步開采為一體的煤炭開發(fā)技木，特別適用于常規(guī)方法不可采或者開采不經濟的煤層，同時適用于煤炭地下氣化的氣化通道的建立。
發(fā)明內容
為克服現有技術之不足，本發(fā)明提供一種深層煤炭水力開采流體承運的新エ藝，尤其是位于地下千米以下深度的煤層的水力開采流體承運的方法。該方法包括I、根據煤炭資源勘探的資源量，地質構造的實際情況，編制資源區(qū)域內整體開發(fā)方案；2、依據整體方案，實施單井或多井，同層同時開發(fā)；3、在多套煤層的開發(fā)中，要依據由深至淺的開發(fā)原則；4、煤層的壓力系數要大于0. 9，以保證開發(fā)方案經濟實施；5、使用鉆井エ藝技術，建立生產井。具體利用鉆井エ藝技術，鉆至最深煤層頂部下套管固井，再鉆開水泥塞，打開煤層；6、利用定向鉆井エ藝,使用特定的水力切割鉆頭和特定的雙層管柱,配制一定性能的流體，通過地面泥漿泵進行生產；I)定向鉆井エ藝，使用井下電視、定位儀、方向儀確保掘進質量；2)特定的水力切割鉆頭，要依據煤層厚度，煤層傾角，定制不同參數的水力切割鉆頭，主要參數轉速、水眼直徑、水眼噴射角；3)特定的雙層管柱，要依據產能，使用不同直徑的管柱；4)流體性能要依據煤層壓カ系數、密度配制，主要性能指標密度、粘度、切力；流體配方(簡稱煤堿液)主要是水、坂土、燒堿(氫氧化鈉)、煤粉及矸石粉；5)泥漿泵的參數主要是壓カ(一般要高壓，大于IOMPa)、排量；7、通過一定流速的流體攜帯煤塊、煤氣(CH4)的混合物至地面，進入地面處理系統(tǒng)。I)泥漿、煤、氣的混合物，首先進入三相分離器，分別將泥漿、煤、氣同時分離；2)煤氣(CH4)進入氣體處理站，加壓后至用戶；3)煤塊進入洗煤車間，加工后精煤轉至精煤庫待售。洗煤車間的灰粉、矸石進入矸石粉磨間，加工至200目以下的粉料，用于泥漿配漿；洗煤間的廢水轉至泥漿配液間用于配制泥漿；4)泥漿從三相分離器流入沉淀池，將粉煤和細砂粒沉淀。沉淀物轉至洗煤間處理，泥漿循環(huán)至循環(huán)池使用。根據開發(fā)方案，實施多井、多層井網設置，實施地下水力煤炭開采作業(yè)。對于多煤層的礦區(qū)最好采取先開采底層煤層，然后，依次向上層推進的方式開采。具體優(yōu)點如下 I、實現煤田的氣、固體同步開采，資源利用率高；煤的采收率可達80%以上；氣全部回收利用；2、井下無人，水力作業(yè)，避免常規(guī)煤炭開采的瓦斯爆炸、塌方等安全生產事故。3、環(huán)保方面比常規(guī)煤炭開采更具有優(yōu)勢，不破壞周圍環(huán)境，生產占地小，無污染水排放，無廢料、矸石，無粉塵，煤氣被充分回收利用。4、可充分利用各地存量資源，避免了煤炭的長途運輸，減少能耗。5、建設投入少，周期短，生產效率高。6、大力勘探開發(fā)以焦煤為主的深層資源，可以彌補資源短缺的問題，效益顯著。
圖I為本發(fā)明的エ藝流程剖面圖；為本發(fā)明的煤田水力掘進系統(tǒng)
1I變配電\~1 ~1_天然氣處理站」13 |_特種水力挖掘鉆頭~
2配電柜8 分離出的液相 14 內管柱
3流體循環(huán)泵 9 分離出的煤15 外管柱.
4: 井絞車 :10 沉淀池16 套管j
5井架11 沉淀處理裝置 17 煤層
6廠三相分離器r 121流體_I \_
圖2為本發(fā)明的エ藝流程平面 Iし變配電 re~1_天然氣處理站丨_ 11 I分離出的煤
2泵7 用戶12 洗煤廠
3泥漿循環(huán)池 8 沉淀池13 精煤庫
4井口9 沉淀處理裝置
5廠三相分離器廠10廠分離出的液相 「 「_
具體實施例方式以下結合附圖對本發(fā)明的具體實施做進ー步詳述。參照圖1，本發(fā)明利用鉆井エ藝技術，鉆至最深煤層的頂部，下入套管(16)進行固井，再鉆開水泥塞，打開煤層(17)。要求煤層壓カ系數大于0.9，以保證開發(fā)方案的經濟實施。參照圖1，本發(fā)明利用定向鉆井エ藝，通過地面泥漿泵(3)將配制好的一定性能的流體(12)，利用特定的雙層管柱，內管柱(14)，傳送水力到煤層進行掘進，使用特定的水力切割鉆頭(13)對埋深在地下的煤炭進行沖刷、切割。再利用一定流速的流體傳輸煤炭混合物至地面，進入地面處理系統(tǒng)。參照圖1，本發(fā)明中泥漿泵(3)的參數主要是壓力、排量，壓カ要求高壓，一般大于IOMPa。參照圖1，本發(fā)明中特定的雙層管柱，內管柱(14)和外管柱(15)，要依據產能，使用不同直徑的管柱(14、15)。本發(fā)明中流體(12)的性能，要依據煤層壓力系數、密度配制，主要性能指標密度、粘度、切力。參照圖1，本發(fā)明中特定的水力切割鉆頭(13)，要依據煤層(17)的厚度、傾角，定制不同參數的水力切割鉆頭(13)，主要參數轉速、水眼直徑、水眼噴射角。參照圖1，本發(fā)明中流體(12)的配方，簡稱煤堿液，主要由水、坂土、燒堿(氫氧化鈉)、煤粉及矸石粉混合而成。參照圖2，本發(fā)明中煤炭混合物，首先進入三相分離系統(tǒng)(5)，分別將泥漿(10)、煤(11)、氣(7)三項分離。
參照圖2，本發(fā)明中煤氣CH4進入氣體處理站(6)，加壓后至用戶。參照圖2，本發(fā)明中煤塊(11)進入洗煤廠(12)，加工后精煤至精煤庫(13)待售。參照圖2，本發(fā)明中泥漿(10)被分離后流入沉淀池(8)，將粉煤和細砂粒沉淀，沉淀物轉至洗煤廠(12)進行處理，泥漿循環(huán)至循環(huán)池(3)使用。
權利要求
1.一種深層煤炭水力開采流體承運的新エ藝，其特征在于 (1)實現煤田的氣、固體同步開采為一體的煤炭開發(fā)技木，特別適用于常規(guī)方法不可采或者開采不經濟的煤層； (2)同吋，適用于煤炭地下氣化的氣化通道的建立； (3)利用定向鉆井エ藝，使用特定的水力切割鉆頭及特定的雙層管柱，配制一定性能的流體，將流體作為承載體，利用流體的流速將地下深層煤混合物帶出地面； (4)利用三相分離器系統(tǒng)，將混合物中的泥漿、煤、氣同時分離； (5)煤氣(CH4)進入氣體處理站，加壓后至用戶；煤塊進入洗煤車間，加工后精煤轉至精煤庫進行后期的銷售；泥漿循環(huán)至循環(huán)池循環(huán)使用。
2.如權利要求I所述的ー種深層煤炭水力開采流體承運的新エ藝，其特征在于根據煤炭資源勘探的資源量，地質構造的實際情況編制資源區(qū)域的整體開發(fā)方案。根據整體方案，實施單井或多井的同層同時開發(fā)。
3.如權利要求I所述的ー種深層煤炭水力開采流體承運的新エ藝，其特征在于此項新エ藝同時也適用于煤炭地下氣化的氣化通道的建立。
4.如權利要求I在或者2所述的ー種深層煤炭水力開采流體承運的新エ藝，其特征在于在多套的煤層開發(fā)中，要依據由深至淺的開發(fā)原則。要求煤層的壓力系數大于0.9，以保證開發(fā)方案經濟實施。
5.如權利要求I所述的ー種深層煤炭水力開采流體承運的新エ藝，其特征在于使用鉆井エ藝技木，建立生產井。利用鉆井エ藝技木，鉆至最深煤層頂部后，下套管固井，再鉆開水泥塞，打開煤層。
6.如權利要求3或者4所述的ー種深層煤炭水力開采流體承運的新エ藝，利用定向鉆井エ藝，使用特定的水力切割鉆頭和特定的雙層管柱，再配制一定性能的流體，最后通過地面泥漿泵進行生產。
7.如權利要求5所述的ー種深層煤炭水力開采流體承運的新エ藝，其特征在于利用定向鉆井エ藝，使用井下電視、定位儀、方向儀，以確保掘進的質量。
8.如權利要求6所述的ー種深層煤炭水力開采流體承運的新エ藝，其特征在于特定的水力切割鉆頭，要依據煤層的厚度、傾角，定制不同參數的水力切割鉆頭，主要參數轉速、水眼直徑、水眼噴射角。如權利要求6所述的ー種深層煤炭水力開采流體承運的新エ藝，其特征在于特定的雙層管柱，要根據產能，使用不同直徑的管柱。流體的性能要依據煤層壓カ系數、密度配制，主要性能指標密度、粘度、切力。流體配方(簡稱煤堿液)主要由水、坂土、燒堿(氫氧化鈉)、煤粉及矸石粉配制而成。泥漿泵的參數主要是壓カ(一般要高壓)、排量。
9.如權利要求I所述的ー種深層煤炭水力開采流體承運的新エ藝，其特征在于通過一定流速的流體攜帯煤塊、煤氣(CH4)的混合物返至地面，進入地面的處理系統(tǒng)。
10.如權利要求10所述的ー種深層煤炭水力開采流體承運的新エ藝，其特征在于流體的混合物，首先進入三相分離系統(tǒng)，分別將泥漿、煤、氣同時進行分離。煤氣(CH4)進入氣體處理站，加壓后至用戶；煤塊進入洗煤車間，加工后精煤轉至精煤庫進行后期的銷售。洗煤車間的灰粉、矸石進入矸石粉磨間，加工至200目以下的材料，用于泥漿配漿；洗煤間的廢水轉至泥漿配液間，用于配制泥漿。泥漿從三相分離器流入沉淀池，將粉煤和細砂粒沉淀。沉淀物轉至洗煤間處理，泥漿循環(huán)至循環(huán) 池使用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種深層煤炭水力開采流體承運的新工藝，主要針對埋藏于地下500米至數千米以下深度的煤層的開采。本發(fā)明通過鉆井、管柱等工藝，利用管柱傳送水力到煤層掘進，對埋深在地下的煤炭進行沖刷、切割，通過一定流速流體的循環(huán)將所切割的煤炭帶出地面，實現井下無人化掘進。是實現煤田的氣、固體同步開采為一體的煤炭開發(fā)技術，特別適用于常規(guī)方法不可采或者開采不經濟的煤層，同時適用于煤炭地下氣化的氣化通道的建立。
文檔編號E21C41/18GK102777151SQ20121016964
公開日2012年11月14日 申請日期2012年5月29日 優(yōu)先權日2012年5月29日
發(fā)明者李建萍, 秦勇, 郭竹楠 申請人:李建萍, 秦勇, 郭竹楠