CN116104463A - 一种可控燃烧套管柱 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可控燃烧套管柱，该可控燃烧套管柱可以解决现有技术中，套管无法燃烧阻碍催化气流与煤炭的接触、开采效率低的问题。该可控燃烧套管柱由包括碳钢套管短节、第一碳钢接箍、第二碳钢接箍、镁基合金套管的独立单元组成，其中相邻两个镁基合金套管之间通过第二碳钢接箍连接，镁基合金套管和碳钢套管短节之间通过第一碳钢接箍连接。可控燃烧套管柱可根据实际气化腔体的长度灵活设置长度，实现长度大小不等的燃烧段；其中镁基合金套管燃点在500℃～800℃之间，在燃烧后生成的产物不影响气流通道，保证了催化气流与煤炭的接触面积，提高了开采效率，具有很好的应用效果。
Description
技术领域
本发明属于采油工程技术领域，具体涉及一种可控燃烧套管柱。
背景技术
煤炭地下气化是在地下创造适当的工艺条件，使煤炭进行有控制的燃烧，通过煤的热解以及煤与氧气、水蒸汽发生的一系列化学反应，生成氢气、一氧化碳和甲烷等可燃气体的化学采煤方法，实现煤炭清洁开采。
煤炭地下气化是多学科、跨行业的颠覆性、战略性、前沿性技术，基础理论薄弱，工艺技术难度大。在煤炭地下气化通过一个腔体燃烧后再进行另一个腔体燃烧，实现煤炭地下气化工业化开采。但煤炭地下气化腔体的分步式燃烧，一是需要套管可燃使腔体获得充分燃烧，套管燃烧后残留物不影响气流通道；二是需要套管燃烧可控，在本腔体套管燃烧时下一腔体套管不能燃烧。此外，腔体燃烧区温度高达1200℃，热传导至下一腔体的套管温度可达500℃以上。
现有技术存在的主要问题：1)使用打孔套管作为可燃管(如割缝筛管)，套管无法实现燃烧，且影响催化气流与煤炭的接触面积，不能保证开采效率；不能形成有效密闭空间，造成煤气外串；2)使用外铝内钢或内铝外钢复合套管结构，套管为割缝筛管，同样存在催化气流与煤炭的接触面积不充分问题，影响开采效率，同时复合结构套管连接复杂，影响钻井时效。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可控燃烧套管柱，解决现有技术中套管不能控制燃烧、阻碍催化气流与煤炭的接触、开采效率低的问题。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
本发明公开了一种可控燃烧套管柱，由M个独立单元组成；
所述独立单元包括碳钢套管短节(1)、第一碳钢接箍(21)、第二碳钢接箍(22)、镁基合金套管(3)；
其中n根镁基合金套管(3)相连组成可燃套管串，所述可燃套管串前端连接碳钢套管短节(1)；相邻两个镁基合金套管(3)之间通过第二碳钢接箍(22)连接，镁基合金套管(3)和碳钢套管短节(1)之间通过第一碳钢接箍(21)连接；
当M≥2时，上一个独立单元的尾端与下一个独立单元的前端通过第一碳钢接箍(21)连接。
优选地，n≥1。
优选地，所述碳钢套管短节(1)和镁基合金套管(3)的两端加工有螺纹，第一碳钢接箍(21)和第二碳钢接箍(22)内部加工有螺纹，相邻两个镁基合金套管(3)之间通过第二碳钢接箍(22)螺纹连接，镁基合金套管(3)和碳钢套管短节(1)之间通过第一碳钢接箍(21)螺纹连接。
优选地，所述螺纹为长圆螺纹、偏梯形螺纹或特殊螺纹。
优选地，所述镁合金套管(3)的长度为3000mm～10000mm，外径≤244.5mm，壁厚不低于8mm。
优选地，所述碳钢套管短节(1)的长度为500mm～30000mm，外径≤244.5mm，壁厚不低于8mm。
优选地，所述镁基合金套管(3)的燃点为500℃～800℃。
优选地，所述碳钢套管短节(1)和镁基合金套管(3)的外径和壁厚一致。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种可控燃烧套管柱，该套管柱主要由镁基合金套管、第一碳钢接箍、第二碳钢接箍和碳钢套管短节形成的独立单元组成，通过镁基合金套管、第一碳钢接箍、第二碳钢接箍和碳钢套管短节等不同长度的配置，可以实现长度大小不等的燃烧段，可灵活应用于不同长度的气化腔体中，同时可燃性套管的设置，燃烧后的残留物不影响气流通道，提高了催化气流和煤炭的接触面积，保证了开采效率；该套管能形成封闭空间，保证煤气不外串；独立单元之间交替连接，可以实现套管燃烧可控。
附图说明
图1为一个气化腔体时的可控燃烧套管柱示意图；
图2为两个气化腔体时的可控燃烧套管柱示意图；
其中：1-碳钢套管短节；21-第一碳钢接箍；22-第二碳钢接箍；3-镁基合金套管。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
本发明提出的一种可控燃烧套管柱的长度，可根据设计的气化腔体长度确定。
参见图1，当有一个气化腔体，长度为L，即M等于1时，可控燃烧套管柱由一个独立单元组成，该独立单元先由n根镁基合金套管3组成长度为L的可燃套管串，然后在可燃套管串前端再连接碳钢套管短节1，相邻两个镁基合金套管3之间通过第二碳钢接箍22连接，镁基合金套管3和碳钢套管短节1之间通过第一碳钢接箍21连接。
参见图2，当有两个气化腔体，每个气化腔体长度为L米，即M等于2时，可控燃烧套管柱由图1所示的两个独立单元组成，第一个独立单元的尾端与第二个独立单元的前端通过第一碳钢接箍21连接。
镁基合金套管3采用市场上镁合金材料冷轧成按照《GBT 19830石油天然气工业油气井套管或油管用钢管》标准规定的套管规格，第一碳钢接箍21、第二碳钢接箍22和碳钢套管短节1符合《GBT 19830石油天然气工业油气井套管或油管用钢管》标准规定。
实施例1
结合西部某油田煤炭地下气化工程，矿井垂深为800m，水平位移为240m，需要燃烧4个气化腔体，一个气化腔体的长度约为50m，可燃套管尺寸为Ф114.3mm×9.65mm，建议设计可控燃烧套管柱结构如下：
M等于4，该可控燃烧套管柱有4个独立单元，一个独立单元先由5根Ф114.3mm×9.65mm长度为10m的镁基合金套管3组成长度为50m的可燃套管串，再在可燃套管串前端连接1根Ф114.3mm×9.65mm长度3m的碳钢套管短节1，其中相邻两个镁基合金套管3之间通过第二碳钢接箍22连接，镁基合金套管3和碳钢套管短节1之间通过第一碳钢接箍21连接；再取3个上述独立单元，上一个独立单元的尾端与下一个独立单元的前端通过第一碳钢接箍21连接；其中第一碳钢接箍21和第二碳钢接箍22直径为127mm、长度为226mm；碳钢套管短节1和镁基合金套管3的外径和壁厚一致；碳钢套管短节1和镁基合金套管3的两端加工有螺纹，第一碳钢接箍21和第二碳钢接箍22内部加工有螺纹，相邻两个镁基合金套管3之间通过第二碳钢接箍22螺纹连接，镁基合金套管3和碳钢套管短节1之间通过第一碳钢接箍21螺纹连接，螺纹采用长圆螺纹。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种可控燃烧套管柱，其特征在于，由M个独立单元组成；
所述独立单元包括碳钢套管短节(1)、第一碳钢接箍(21)、第二碳钢接箍(22)、镁基合金套管(3)；
其中n根镁基合金套管(3)相连组成可燃套管串，所述可燃套管串前端连接碳钢套管短节(1)；相邻两个镁基合金套管(3)之间通过第二碳钢接箍(22)连接，镁基合金套管(3)和碳钢套管短节(1)之间通过第一碳钢接箍(21)连接；
当M≥2时，上一个独立单元的尾端与下一个独立单元的前端通过第一碳钢接箍(21)连接。
2.根据权利要求1所述的一种可控燃烧套管柱，其特征在于，n≥1。
3.根据权利要求1所述的一种可控燃烧套管柱，其特征在于，所述碳钢套管短节(1)和镁基合金套管(3)的两端加工有螺纹，第一碳钢接箍(21)和第二碳钢接箍(22)内部加工有螺纹，相邻两个镁基合金套管(3)之间通过第二碳钢接箍(22)螺纹连接，镁基合金套管(3)和碳钢套管短节(1)之间通过第一碳钢接箍(21)螺纹连接。
4.根据权利要求3所述的一种可控燃烧套管柱，其特征在于，所述螺纹为长圆螺纹、偏梯形螺纹或特殊螺纹。
5.根据权利要求1所述的一种可控燃烧套管柱，其特征在于，所述镁合金套管(3)的长度为3000mm～10000mm，外径≤244.5mm，壁厚不低于8mm。
6.根据权利要求1所述的一种可控燃烧套管柱，其特征在于，所述碳钢套管短节(1)的长度为500mm～30000mm，外径≤244.5mm，壁厚不低于8mm。
7.根据权利要求1所述的一种可控燃烧套管柱，其特征在于，所述镁基合金套管(3)的燃点为500℃～800℃。
8.根据权利要求1所述的一种可控燃烧套管柱，其特征在于，所述碳钢套管短节(1)和镁基合金套管(3)的外径和壁厚一致。
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