一种煤炭地下气化超高温粗煤气井下节流降温装置的制作方法

本发明属于石油化工，具体涉及一种煤炭地下气化超高温粗煤气井下节流降温装置。

背景技术：

1、井下煤炭气化技术是目前中深层煤炭开采开发的重要技术手段，从一定义上讲是将物理采煤转化为化学采煤，地下气化过程十分复杂，涉及多个学科的交叉融合，本质上来说是将煤通过与氧气、水蒸气等发生化学反应，产生可燃烧的粗煤气，并将粗煤气采出地面。煤炭气化将在井下在开采过程中进行不充分燃烧产物ch4、h2、co、co2及c2h4等，进一步将具有一定热值且可燃烧的粗煤气组分分离出来，将固体产物仍保存在地下实现煤炭无污染高效开发。

2、但超高温的井下环境将会对管柱使用寿命、开采效率等方面均会产生一定影响，目前进行地下温降的方法有一是通过注入井将水汽注入井下，将温度循环携带至地面，但煤炭气化井下燃烧炉附近800℃-1000℃的超高温环境冷却效果不好，且有水分子的存在对井下管柱产生一定的高温腐蚀，影响管柱设备寿命；二是通过井下特殊耐高温材料来延长超高温下的开采使用寿命；三是通过多层生产井结构注入低温惰性气体，通过混合气进行热交换降温，但需要增加后续气体分离等难度。

技术实现思路

1、本发明提出一种煤炭地下气化超高温粗煤气井下节流降温装置，以解决现有技术中，缺少一种能有效实施地下温降、且不影响后续气体分离、使用寿命较长的装置的问题。

2、为达上述目的，本发明提出技术方案如下：

3、一种煤炭地下气化超高温粗煤气井下节流降温装置，包括套管本体；

4、套管本体一端上设有母螺纹，另一端上设有外螺纹；

5、套管本体内部依次设有入口缩颈段、节流孔板和出口扩颈段，入口缩颈段通过节流孔板连接出口扩颈段；

6、所述节流孔板上设有多个节流孔。

7、优选的，母螺纹连接注入井，外螺纹连接生产井。

8、优选的，来自注入井的注气压力小于30mpa。

9、优选的，节流孔的直径为20～35mm，节流孔径处长度为5～15mm。

10、优选的，入口缩颈段(3)为450～1000mm；出口扩颈段(5)的长度为450～1000mm。

11、优选的，入口缩颈段位于套管本体上设置有母螺纹的一端，出口扩颈段位于套管本体上设置有外螺纹的一端。

12、优选的，所述套管本体的外径为88.9mm～139.7mm。

13、优选的，所述套管本体由强度大于等于782mpa的耐蚀合金制成。

14、优选的，入口缩颈段的角度为21°±1°。

15、优选的，出口扩颈段的角度为15°±1°。

16、本发明的有益之处在于：

17、高压粗煤气径开采井采出前经过通过地下套管连接的节流降温装置，气体在装置的节流孔前后粗煤气组分根据粗煤气压力p、粗煤气体积流量v、粗煤气温度t状态及速度u变化，这一过程具有流速快、时间段等特点，来不及与外界热量交换，近似看作绝热过程，但在节流过程中气体与节流孔口间摩擦产生能量损失且过程不可逆，因此节流前后环境对系统做净功△h为零，因此绝热节流过程为焓值不变的定焓过程，根据粗煤气流经节流孔处中间各历程均为非平衡态，节流孔径节流降温效应明显，基于此原理实现粗煤气通过地下气化节流孔径后气体速度增加、压力下降、温度降低的效果，同时保证了粗煤气体不受其他环境因素影响，也避免了自身受水汽腐蚀而减少使用寿命。

18、节流孔径可以采取双节流孔结构，也可以根据注气压力变化和需求的改换调整孔径结构，具有一定程度的灵活性和适用性，同时安装简单，易于操作。

技术特征：

1.一种煤炭地下气化超高温粗煤气井下节流降温装置，其特征在于，包括套管本体(2)；

2.如权利要求1所述的一种煤炭地下气化超高温粗煤气井下节流降温装置，其特征在于，母螺纹(1)连接注入井，外螺纹(6)连接生产井。

3.如权利要求2所述的一种煤炭地下气化超高温粗煤气井下节流降温装置，其特征在于，来自注入井的注气压力小于30mpa。

4.如权利要求1所述的一种煤炭地下气化超高温粗煤气井下节流降温装置，其特征在于，节流孔的直径为20～35mm，节流孔径处长度为5～15mm。

5.如权利要求1所述的一种煤炭地下气化超高温粗煤气井下节流降温装置，其特征在于，入口缩颈段(3)为450～1000mm；出口扩颈段(5)的长度为450～1000mm。

6.如权利要求1所述的一种煤炭地下气化超高温粗煤气井下节流降温装置，其特征在于，入口缩颈段(3)位于套管本体(2)上设置有母螺纹(1)的一端，出口扩颈段(5)位于套管本体(2)上设置有外螺纹(6)的一端。

7.如权利要求1所述的一种煤炭地下气化超高温粗煤气井下节流降温装置，其特征在于，所述套管本体(2)的外径为88.9mm-139.7mm。

8.如权利要求1所述的一种煤炭地下气化超高温粗煤气井下节流降温装置，其特征在于，所述套管本体(2)由强度大于等于782mpa的耐蚀合金制成。

9.如权利要求1所述的一种煤炭地下气化超高温粗煤气井下节流降温装置，其特征在于，入口缩颈段(3)的角度为21°±1°。

10.如权利要求1所述的一种煤炭地下气化超高温粗煤气井下节流降温装置，其特征在于，出口扩颈段(5)的角度为15°±1°。

技术总结
本发明属于石油化工技术领域，具体涉及一种煤炭地下气化超高温粗煤气井下节流降温装置。套管本体一端上设有母螺纹，另一端上设有外螺纹；套管本体内部依次设有入口缩颈段、节流孔板和出口扩颈段，入口缩颈段通过节流孔板连接出口扩颈段；所述节流孔板上设有多个节流孔。根据粗煤气流经节流孔处中间各历程均为非平衡态，节流孔径节流降温效应明显，基于此原理实现粗煤气通过地下气化节流孔径后气体速度增加、压力下降、温度降低的效果，同时保证了粗煤气体不受其他环境因素影响，也避免了自身受水汽腐蚀而减少使用寿命。节流孔径可以根据注气压力变化和需求的改换调整孔径结构，具有一定程度的灵活性和适用性，同时安装简单，易于操作。

技术研发人员：王建军,侯学军,任相羿,董超群,杨思齐,李德宁,申昭熙,牟易升,曹婧
受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5