專利名稱：深層煤炭地下氣化生產(chǎn)井井筒保護裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于煤炭地下氣化生產(chǎn)井的井筒保護裝置，屬煤炭資源開采技術(shù)類。
背景技術(shù)：
煤炭是蘊藏量最為豐富的礦物能源資源，是一種非常寶貴的碳氫資源和化工原料。傳統(tǒng)的采煤工藝是通過人工挖掘巷道用機械的方法將地下的煤炭破碎，逐漸輸送到地面。受人工巷道深度等條件的約束，目前我國采煤最深的礦井也不足1000米，開采過程中不僅安全系數(shù)低、勞動強度大，而且造成能源浪費。為了克服傳統(tǒng)采煤工藝存在的上述問題，特別是解決深層煤炭資源開采問題，近年來研發(fā)了一種深層煤炭地下氣化的生產(chǎn)工藝技術(shù)。此種便捷的煤炭氣化技術(shù)乃是通過地下煤縫點火，由鉆孔里面泵入空氣或氧氣和水蒸氣，使煤層進行有控制燃燒產(chǎn)生高溫和壓力，煤被氧化分解生成二氧化碳和可燃燒氣體(主要是甲烷、一氧化碳和氫氣)的混合物。利用該技術(shù)只提取煤炭中的有用組分，而將灰渣、矸石、放射性物質(zhì)等有害物留在地下，以減少地表環(huán)境污染。此種煤炭氣化生產(chǎn)工藝技術(shù)集建井、采煤、能量轉(zhuǎn)化等工藝為一體，其具體實施工藝是在煤層中鉆兩口井，其中一口直井(生產(chǎn)井)、一口水平井(注入井)，生產(chǎn)井鉆穿煤層，注入井則在煤層中水平鉆進，兩口井井口在地面按設(shè)計測量好距離，注入井的井底和生產(chǎn)井的煤層在煤層的底部貫通，完井后分別下套管固井，生產(chǎn)井固井后在貫通深度進行射孔，注入井固井后鉆穿固井口袋。生產(chǎn)時，氧氣或空氣和水蒸氣從注入井井口注入，兩口井的貫通部位有點火頭，氧氣或空氣和水蒸氣流經(jīng)點火頭后點燃煤炭，經(jīng)過復(fù)雜的氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生高溫混合氣體，這些氣體從生產(chǎn)井排出。通常情況下，這些混合氣體的溫度都在600°以上，很容易使生產(chǎn)井的套管損壞，同時高溫也加速了套管與混合氣體的化學(xué)反應(yīng)，嚴重影響生產(chǎn)井的使用壽命和正常生產(chǎn)，因此生產(chǎn)井的井筒保護成為煤炭地下氣化生產(chǎn)成敗的關(guān)鍵，必須設(shè)置能夠滿足高溫工況要求、保護井筒套管不受損害的井筒保護裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種可以避免高溫對套管造成破壞、有效保護井筒套管、保證深層煤炭地下氣化生產(chǎn)井正常生產(chǎn)的深層煤炭地下氣化生產(chǎn)井井筒保護裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下此種井筒保護裝置由帶φ244.5mm內(nèi)微臺階、φ177.8mm外微臺階、φ177.8mm內(nèi)微臺階和φ139.7mm外微臺階四個帶微臺階的和一根打有孔眼的φ177.8mm短套管組成，φ244.5mm內(nèi)微臺階短套管、φ139.7mm外微臺階短套管分別連接在φ244.5mm套管、φ139.7mm套管下端，φ177.8mm打孔短套管連接在φ177.8mm套管下端，φ177.8mm外微臺階短套管、φ177.8mm內(nèi)微臺階短套管分別連接在φ177.8mm打孔短套管下端。其中，φ244.5mm內(nèi)微臺階短套管和φ177.8mm外微臺階短套管內(nèi)壁上設(shè)有帶有相互倒置配合斜錐面過渡的微臺階，φ177.8mm帶內(nèi)微臺階短套管、φ139.7mm帶外微臺階短套管外圓面上分別設(shè)有帶有相互倒置配合斜錐面過渡的微臺階，兩組相配的帶內(nèi)外微臺階短套管的斜錐面段形狀尺寸相同，相互倒置配合，構(gòu)成兩個環(huán)空的密封段，φ177.8mm打孔短套管下部管壁上均布有冷卻水循環(huán)孔，使得兩個環(huán)空之間構(gòu)成連通。當(dāng)以上5個短套管隨各自對應(yīng)尺寸的套管分別下入井下后，由于兩組帶有內(nèi)外微臺階短套管斜錐面段的相互配合，可分別在φ244.5mm與φ177.8mm套管之間和φ177.8mm與φ139.7mm套管之間形成兩個連通的環(huán)形空間，煤炭氣化生產(chǎn)時，打開井口采氣樹四通上、下兩個閘門，從井口進入的循環(huán)冷卻水即可在兩個連通的環(huán)空內(nèi)流動，起到循環(huán)冷卻的作用，從而達到降溫和保護井筒免受高溫損害延長使用壽命的目的。
本發(fā)明提供的井筒保護裝置設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)簡單，易于實施，利用它可以避免高溫對套管的破壞作用，有效保護井筒，保證深層煤炭地下氣化生產(chǎn)井正常生產(chǎn)，同時，循環(huán)冷卻水到達地面時溫度上升，已經(jīng)變?yōu)闊崴勺鳛闊嵩醇右岳谩?br>

附圖為本發(fā)明提供的深層煤炭地下氣化生產(chǎn)井井筒保護裝置結(jié)構(gòu)及其工作狀態(tài)示意圖。圖中，標(biāo)號“6”、“7”分別為φ177.8mm井口采氣樹四通和φ244.5mm采氣樹四通，標(biāo)號“8”、“9”分別為冷卻水進入孔和出口，標(biāo)號“10”、“11”、“12”分別為φ244.5mm套管、φ177.8mm套管和φ139.7mm套管，標(biāo)號“13”、“14”分別為冷卻水和φ177.8mm短套管1的循環(huán)孔，標(biāo)號“15”為煤層，標(biāo)號“16”為混合氣體出口。
圖2、圖3、圖4、圖5、圖6分別為φ244.5mm帶內(nèi)微臺階短套管、φ177.8mm帶外微臺階短套管、φ177.8mm帶內(nèi)微臺階短套管、φ139.7mm帶外微臺階短套管和φ177.8mm打孔短套管結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明由以下實施例給出，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。
如圖1所示，本發(fā)明由φ177.8mm打孔短套管5、φ244.5mm內(nèi)微臺階短套管1、φ177.8mm外微臺階短套管2、φ177.8mm內(nèi)微臺階短套管3、φ139.7mm外微臺階短套管4組成，其結(jié)構(gòu)、組裝關(guān)系如下φ244.5mm內(nèi)微臺階短套管1、φ139.7mm外微臺階短套管4分別連接在φ244.5mm套管10、φ139.7mm套管12下端，φ177.8mm打孔短套管5連接在φ177.8mm套管11下端，φ177.8mm外微臺階短套管2、φ177.8mm內(nèi)微臺階短套管3分別連接在φ177.8mm打孔短套管5下端。其中，φ244.5mm內(nèi)微臺階短套管1(圖2)、φ177.8mm內(nèi)微臺階短套管3(圖4)內(nèi)壁上設(shè)有帶內(nèi)徑上大下小斜錐面過渡的微臺階，φ177.8mm帶外微臺階短套管2(圖3)、φ139.7mm帶外微臺階短套管4(圖5)外圓面上分別設(shè)有帶外徑上大下小斜錐面過渡的微臺階，兩組相配的帶內(nèi)外微臺階短套管的斜錐面段尺寸相同，相互倒置配合，構(gòu)成兩個環(huán)空的密封段，φ177.8mm打孔短套管下部管壁上均布有冷卻水循環(huán)孔，使得兩個環(huán)空之間構(gòu)成連通。
權(quán)利要求
1.一種深層煤炭地下氣化生產(chǎn)井井筒保護裝置，由φ244.5mm內(nèi)微臺階短套管(1)、φ177.8mm外微臺階短套管(2)、φ177.8mm內(nèi)微臺階短套管(3)、φ139.7mm外微臺階短套管(4)、φ177.8mm打孔短套管(5)組成，其特征在于φ244.5mm內(nèi)微臺階短套管(1)、φ139.7mm外微臺階短套管(4)分別連接在φ244.5mm套管(10)、φ139.7mm套管(12)下端，φ177.8mm打孔短套管(5)連接在φ177.8mm套管(11)下端，φ177.8mm外微臺階短套管(2)、φ177.8mm內(nèi)微臺階短套管(3)分別連接在φ177.8mm打孔短套管(5)下端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深層煤炭地下氣化生產(chǎn)井井筒保護裝置，其特征在于φ244.5mm內(nèi)微臺階短套管(1)、φ177.8mm內(nèi)微臺階短套管(3)內(nèi)壁上設(shè)有帶內(nèi)徑上大下小斜錐面過渡的微臺階，φ177.8mm帶外微臺階短套管(2)、φ139.7mm帶外微臺階短套管(4)外圓面上分別設(shè)有帶外徑上大下小斜錐面過渡的微臺階，兩組相配的帶內(nèi)外微臺階短套管的斜錐面段尺寸相同，相互倒置配合，構(gòu)成兩個環(huán)空的密封段，φ177.8mm打孔短套管下部管壁上均布有冷卻水循環(huán)孔，使得兩個環(huán)空之間構(gòu)成連通。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于煤炭地下氣化生產(chǎn)的深層煤炭地下氣化生產(chǎn)井井筒保護裝置，由φ244.5mm內(nèi)微臺階短套管1、φ177.8mm外微臺階短套管2、φ177.8mm內(nèi)微臺階短套管3、φ139.7mm外微臺階短套管4、φ177.8mm打孔短套管5組成，φ244.5mm內(nèi)微臺階短套管1、φ139.7mm外微臺階短套管4分別連接在φ244.5mm套管10、φ139.7mm套管12下端，φ177.8mm打孔短套管5連接在φ177.8mm套管11下端，φ177.8mm外微臺階短套管2、φ177.8mm內(nèi)微臺階短套管3分別連接在φ177.8mm打孔短套管5下端。此種保護裝置設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)簡單，易于實施，利用它可以避免高溫對套管的破壞作用，有效保護井筒、保證深層煤炭地下氣化生產(chǎn)井正常生產(chǎn)。
文檔編號E21B43/295GK1908367SQ20061004750
公開日2007年2月7日 申請日期2006年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月18日
發(fā)明者杜惠紅, 李永和, 王月紅, 孟祥奎, 紀宏博 申請人:遼河石油勘探局