[發明專利]一種提高煤層氣采收率的方法

有效

• 申請號: 201410363562.2
• 申請日: 2014-07-29
• 公開（公告）號: CN104295276A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 郭紅光;李治剛;王飛
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: E21B43/22
• 分類號: E21B43/22
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 江淑蘭

技術領域

本發明涉及一種提高煤層氣采收率的方法，包括超臨界CO₂驅替技術、微生物降解增產煤層氣技術，具體地說是一種利用超臨界CO₂改變煤體結構來促進生物降解煤以提高煤層氣采收率的方法。?

背景技術

煤層氣抽采率和利用率低的現狀嚴重制約了煤層氣產業的發展。如何實現煤層氣的增產成為當今煤層氣開發的重要研究內容。在眾多煤層氣增產技術中，微生物增產煤層氣（Microbially?Enhanced?Coal?Bed?Methane）技術以其綠色、無污染、能夠產生新的煤層氣等特點，已成為當前研究熱點。?

微生物增產煤層氣是將厭氧微生物種群及其所需營養物質注入到煤層中，利用微生物能夠降解煤產生甲烷的特性來實現煤層氣的增產。由此，微生物增產煤層氣技術不但存在產出新煤層氣的資源潛力，同時微生物的降解作用可以增加煤層的滲透性，有利于煤層氣的開采。微生物增產煤層氣技術具有重大能源和經濟價值，具有廣闊的應用前景。多項研究顯示，微生物增產煤層氣技術在理論上、實驗中和實踐中都是可行的。然而，該技術在現場的實際應用還非常有限，煤層氣增產效果欠佳，產甲烷速率較低。該技術的核心是煤的生物降解產生甲烷，限速步驟是前期煤分子的斷裂以及煤組分的激活和降解過程。與一般的大分子有機物相比，煤分子的基本結構中包含大量的苯環、脂環和雜環，結構更加緊密。而且，煤層原位環境中主要以煤為主，微生物菌群只能通過煤中有限的裂隙、孔隙進入煤層深處，與煤基質中的可降解成分接觸。因而，微生物與煤中可降解成分的接觸面積較小，導致煤分子中的有效生物底物濃度較低，嚴重制約了煤的生物降解。?

超臨界CO₂是工業上常用的超臨界萃取流體，其臨界點容易達到，一般不與被萃取物發生反應，在輕工、食品、醫藥等領域得到了廣泛應用。超臨界CO₂的擴散系數為液體的100倍，具有驚人的溶解能力，能夠有效萃取復雜化合物中的有機物。姜仁霞在論文“超臨界CO₂萃取煤中有機質試驗裝置的建立及萃取實驗研究”中公開了一種超臨界萃取煤的試驗裝置，能夠把煤中部分有機小分子萃取出來，包括烴類、含氧化合物和含氮化合物。孫詩煒在論文“超臨界CO₂與DMF混合溶劑萃取煤的研究”中公開了超臨界CO₂與DMF混合溶劑萃取獲得煤中一些有價值物質，如芳烴化合物和正構烷烴等。這些研究證實了超臨界CO₂對煤的有效萃取能力。?

發明內容

本發明旨在提供一種利用超臨界CO₂的高效溶解能力改善煤層結構，增強生物降解煤產甲烷的效率，以提高微生物對煤層氣增產的方法。?

本發明是通過以下技術方案實現的：?

一種提高煤層氣采收率的方法，包括以下步驟：

Ⅰ培養微生物菌群：收集目標煤層氣田地質資料，采集煤樣和產出水樣，培養產甲烷混合菌群；

Ⅱ超臨界CO₂預處理：在實驗室，利用煤樣試件模擬煤層原位結構，分析超臨界CO₂預處理的最適條件；在煤層氣田現場，對目標煤層進行超臨界CO₂預處理；

Ⅲ微生物降解煤：將Ⅰ中獲得的菌液緩慢注入超臨界CO₂預處理后的目標煤層中，監測氣體成分和濃度變化，利用煤層氣抽采方式將產生的甲烷采出利用。

所述提高煤層氣采收率的方法，具體包括以下步驟：?

（1）收集目標煤層氣田地質資料，采集煤樣和產出水樣，利用分子生態學方法對所取煤樣和產出水樣進行厭氧菌群檢測；

（2）以煤為唯一碳源，同時提供營養成分，在實驗室內富集、培養降解煤產甲烷的厭氧微生物菌群；以單位質量煤產出的甲烷量和產甲烷速率為指標，通過反復轉接、培養、馴化獲得產甲烷菌群；

（3）針對步驟（1）中獲得的厭氧微生物菌種資源，分離、篩選芳香族、脂肪族和纖維素類化合物的降解菌株，分離、篩選產甲烷菌菌株；

（4）同樣以單位質量煤產出的甲烷量和甲烷生成速率為指標，確定步驟（3）獲得的純菌株與步驟（2）獲得的產甲烷菌群的最佳配伍比例和微生物菌群組成，獲得改進后的產甲烷混合菌群；

（5）在實驗室，利用目標煤樣制備標準試件，進行超臨界CO₂預處理，以煤體重量變化、萃取物成分變化以及萃取前后單位質量煤被生物降解產出的甲烷量為指標，確定超臨界CO₂預處理目標煤的最佳處理條件，包括處理的溫度、壓力、時間；