煤炭地下气化技术

介绍了煤炭地下气化的基本原理、应用地质条件、国内外发展概况以及与传统的井工开采煤炭相比的优越性。分析了实施煤炭地下气化所需解决的地下气化炉结构和报化工艺参数的选择、高温条件下煤和岩石物理化学性质的测试、物探测试和监控、大口径定向钻进等关键技术问题,提出了我国发展煤炭地下气化技术的对策。     

煤炭地下气化钻孔施工实践与工艺探讨

结合为某煤矿施工煤炭地下气化钻孔工程实践，对煤炭地下气化钻孔的施工方法与程序进行了探讨。     

国内外煤炭地下气化技术现状及新奥攻关进展

介绍了国内外煤层地下气化的发展状况及最新进展,阐明了煤炭地下气化的优越性及技术发展过程中的坎坷历程,指出煤炭地下气化（UCG）是解决传统煤炭开采方法存在的一系列技术和环境问题的重要途径。介绍了新奥无井式煤炭地下气化技术攻关成果,展望了地下气化采煤的前景。     

地球物理CT技术在煤炭地下气化中的应用

地球物理ＣＴ技术在煤炭地下气化中的应用孙洪星中国矿业大学，徐州，２２１００８关键词：地球物理，计算机断层扫描，煤炭地下气化，ＡＲＴ方法，江苏ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＧｅｏｐｈｙｓｉｃａｌＣｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄＴｏｍｏｇｒａｐｈｙＴｅｃｈｎｉｑｕｅ...     

天津静海含煤区无井式煤炭地下气化选址地质评价模型

地质条件对煤炭地下气化选址起着重要作用。运用二级模糊综合评判法,从勘探情况、煤层特征、煤质特征、水文条件4个影响因素入手,构建了天津静海含煤区无井式煤炭地下气化地质评价模型,并通过质量守恒物料衡算与室内模拟实验结果对比验证了模型的适用性。研究认为：影响无井式煤炭地下气化的地质条件所占权重依次为勘探情况 > 煤层特征 > 水文条件 > 煤质特征,综合得分高于70的区域为无井式煤炭地下气化适合区,60~70分为比较适合区,低于60分为不适合区。天津静海含煤区5号煤层综合评分为78.89分,为无井式煤炭地下气化适合区,扣分项主要来自于埋深、CO₂反应活性（900℃）和黏结性。物料衡算所得煤气组分与室内模拟实验所得煤气组分相对误差均在允许误差15%范围内,有用组分（H₂+CO+CH₄）相对误差为2.63%,证明了所建模型的适用性,对后期生产规模设计和现场生产具有一定的指导意义。     

沈北煤田煤炭地下气化初步探讨

主要阐述了沈北煤田煤炭地下气化原理、条件、煤炭气化开采依据,煤炭气化开采的发展远景及对国民经济发展的重要意义。     

煤炭地下气化技术及其应用前景

煤炭地下气化是一种煤炭原位开采技术。文中介绍了煤炭地下气化的工艺过程、技术特征、技术发展历程及其应用前景,特别强调煤炭地下气化应用过程的科学选址及地下水污染防控问题。煤炭地下气化的析气过程是基于煤岩混杂的渗滤通道反应,包含沿径向及沿轴向的煤气化反应过程。随气化通道扩展形成单个稳定气化周期。基于长距离定向钻井及连续油管的移动注气点后退气化工艺,奠定了煤炭地下气化商业化应用的技术基础。地下气化煤气可用于燃气蒸汽联合循环发电,并逐步用作化工原料气。通过科学选址并采取地下水污染防控措施,可以使煤炭地下气化成为新一代的绿色化学采煤技术,具有广阔的应用前景。     

国外煤炭地下气化研究现状

借助Web of Science期刊全文数据库,系统地检索了近五年关于煤炭地下气化的外文文献,共计150余篇。基于这150余篇论文的研究内容及分布特征,归纳了近期国外关于煤炭地下气化的发展现状及研究内容,探讨了煤炭地下气化的不足及理论研究内容。研究结果表明：(1)国外煤炭地下气化论文数量近五年呈现下降趋势,说明煤炭地下气化技术大规模商业化发展仍需要一定时间。其中印度和波兰两个国家的论文数量远超过其他国家,说明这两个国家对煤炭地下气化技术比较关注。(2)近五年国外研究主要倾向于建立气化模型、样品实验研究、气化污染处理、气化工艺改进及地质风险评价等方面。关于实地开展气化项目研究内容较少。(3)煤炭地下气化技术是一种包含物理和化学变化的复杂工艺,现阶段均为单一模块研究,之后随着技术创新并将地面、地下及控制等方面结合,会将煤炭地下气化向商业化发展推进。煤炭地下气化制氢及深部煤层煤炭地下气化是未来的重要发展方向。     

煤炭地下气化项目技术经济评价研究进展述评

煤炭地下气化(UCG)是我国清洁高效煤炭能源结构发展战略所驱,其产业化前景取决于项目的经济社会效益。立足这一背景,回顾了国内外UCG项目经济评价研究进展,总结了UCG项目经济竞争力的当前理解,通过案例介绍了煤炭地下气化–蒸气轮机联合循环发电–CO₂捕集与储存(UCGCCGT-CCS)经济评价基本模型及主要认识,讨论了深化UCG项目经济评价研究的方向性启示。结果显示,国内外目前对UCG经济性的认识存在差异,普遍对浅部UCG项目商业竞争力持乐观态度,但对深部UCG经济性认识分歧较大;财务分析基本方法与技术经济参数、适应性数学工具的结合形成了UCG项目技术经济评价模型,国内外UCG技术经济研究各有特色;UCG项目经济性极大程度上取决于合成气利用路线及CO2处理方式和成本,其中腔体宽度因子(HWR)、合成气成分、发电效率、CO2处理对合成气发电总成本的影响最为强烈。分析认为,加强技术经济参数针对性研究是深化我国UCG经济评价的当务之急,系统剖析现有UCG现场试验案例经济性特点是破解目前认识差异困局的客观途径;深化煤炭地下气化–二氧化碳循环利用(UCG–CCU)过程及其工程...     

煤炭地下气化中的地质问题

煤炭地下气化(UCG)产业化有助于煤炭能源结构转型发展,提高煤炭资源的低碳化利用水平,是一项符合可持续发展战略的环境友好型能源开发技术。20世纪80—90年代的国际能源危机,促使美国大力发展UCG技术,先后开展了6大系列UCG先导试验,极大推进了UCG技术进步,为全球现代UCG技术的形成提供了关键基础。系统收集整理美国40余年的UCG先导试验成果,梳理关键技术发展路径,目的是为我国正在推进的UCG技术产业化进程提供启示和借鉴。研究表明,美国通过UCG先导试验和技术探索,确定了适宜于UCG技术的煤层和煤质条件,创新发展了钻井式UCG方法和工艺,尤其是发明了可控后退式注入点(CRIP)和双水平井(P-CRIP)技术,提供了气化通道建造、气化过程控制、合成气质量提高三方面技术难题的解决方案;提出了相邻孔腔相互融合的技术思路,为从单炉开始扩大UCG气化规模奠定了可行基础。在政府层面上组织实施系统的协同科技研发计划,是美国UCG技术创新能力持续释放的关键。同时,美国UCG系列试验尚有诸多技术难题有待进一步解决,如UCG炉地质密封性及其动态监测评价、气化通道动态监控与稳定性、煤层充分气化保障技术、炉宽安全有效扩展技术、UCG炉环境监测与控制、与碳减排密切结合的UCG技术等,为我国UCG技术发展提供了需要关注的重点方向。

     

煤炭地下气化区高密度三维地震勘探技术研究

地下煤层气化的燃烧范围,气化燃烧热力影响边界、形态、方向,气化区冒落带的发展高度及气化煤层裂隙发育程度,是开展煤炭地下气化工程迫切需要解决的问题。基于煤炭地下气化工程试验区地震地质情况,从地震响应入手,在分析煤炭地下气化后地震波场响应特征的基础上,提出了运用高密度三维地震采集技术结合全三维地震属性解释技术,高精度识别煤炭地下气化燃烧范围、气化热力影响边界的方法。实际勘探成果表明,本方法地震成像清晰,预测精度高,与钻探结果吻合较好。     

煤炭地下气化地质选区指标体系构建及有利区评价技术

为厘清影响煤炭地下气化的地质因素,构建科学的地质指标评价体系,对影响煤炭地下气化的七大类地质条件、41个次级地质指标进行了系统分析和分级量化,建立了地质选区指标体系;根据对选区的重要程度,将各地质指标分为基本地质指标（A）和关键地质指标（B）两类,基于这两大类指标,提出了两种新的煤炭地下气化有利区定量评价方法,精细型（A+B）和通用型（B）;利用专家打分法和层次分析法确定了这两种评价方法中所涉及到的地质指标权重;依据资源、开采技术、区域构造和环境四大类条件,厘定了评价结果的定性分级方案;综合定量评价和定性分级,提出了有利区优选的一般步骤,最终形成了一套完整的煤炭地下气化有利区评价技术体系.该评价技术体系的有效应用,可为煤炭地下气化科学选址和产业化进程推进提供重要理论支撑.      

煤矿井下水平定向钻进技术与装备的新进展

煤矿井下定向钻进技术作为一项工程领域的新技术,已经广泛应用于煤矿井下瓦斯抽采、防治水、地质勘探和精确工程钻孔施工等领域。经过在国内30多个矿区推广应用,煤矿井下定向钻进技术和装备逐渐完善并取得新进展,形成了ZDY12000LD型大功率定向钻机、无线随钻测量系统、地质导向钻进装置及复合定向钻进工艺。结合现场试验完成了主孔深度1881 m的煤层定向长钻孔和1026 m岩层定向长钻孔,充分说明了ZDY12000LD型钻机功率大、钻进及事故处理能力强,无线随钻测量系统测量精度高,配套复合定向钻进技术形成的钻孔孔壁光滑、沉渣少、钻孔曲率小,钻进效率高。     

液动潜孔锤钻进技术在潘一煤矿井下穿层钻孔中的应用

以穿层钻孔方式进行松软煤层瓦斯预抽采极大地克服了松软煤层瓦斯治理难的问题,然而部分矿区煤层顶（底）板岩石坚硬,影响了钻孔施工效率。结合地质岩心钻探的优势,将液动潜孔锤与高强PDC钻头结合应用于煤矿井下穿层瓦斯抽采孔施工中。淮南潘一煤矿现场试验表明,该工艺方法较传统回转钻进方法,钻进效率提高了83%,钻头进尺寿命提高近5倍,具有良好的经济性能。采用清水为冲洗介质,无粉尘污染,噪声污染小,较为适合空间狭小的煤矿井下巷道施工。     

煤炭地下气化过程中顶板岩层移动特征的研究

采用热弹塑性模型,运用有限元软件,对煤炭地下气化的整个过程进行模拟,得出了煤炭地下气化过程中顶板岩层不同位置处的位移,并将其结果与传统煤炭开采的结果进行对比。结果表明:煤炭地下气化和煤炭开采过程中,顶板岩层移动曲线符合负指数函数关系;煤炭气化顶板岩层下沉速度比煤炭开采下沉速度快,且垂直位移较大;离煤层顶板越近,垂直位移越大,特别是直接顶位移急剧增大。     

钻探工程在气化采煤压裂试验钻孔中的应用

通过内蒙古通辽地区气化采煤压裂试验钻孔施工实例,全面介绍了岩心钻探设备及技术在大口径钻探工程中的成功应用。并对保证钻孔垂直度、全孔下套管、造穴等特殊工艺和要求所采取的技术措施进行了重点总结。     

张家口市万全煤田煤层地下气化开发条件研究

根据万全煤田地质构造、水文地质、地层岩性、煤类与煤质、煤层(组)厚度与夹矸的具体分布特点，对万全煤田煤层地下气化开发条件及其前景进行了较为全面的分析和研究，对今后本区煤炭资源开发利用具有一定的指导意义。