[發明專利]一種煤層中CO2

有效

• 申請號: 201811475132.4
• 申請日: 2018-12-04
• 公開（公告）號: CN109458166B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 劉國磊;崔崳;李海洲;張曉君;姜濤
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21B43/16;E21F7/00
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 龔頤雯;馬東偉

1.一種煤層中CO₂制劑高壓致裂瓦斯增透與置換方法，其特征在于，所述方法的步驟包括：

S1、在煤壁中鉆孔形成壓裂鉆孔，并連接瓦斯增透與置換裝置；

S2、將瓦斯增透與置換裝置的膠囊封孔器(1)放置在壓裂鉆孔中；

S3、開啟瓦斯增透與置換裝置的膠囊泵站，使泵入膠囊封孔器(1)的水的壓力不小于致裂壓力；

S4、開啟瓦斯增透與置換裝置的酸液泵站和堿液泵站，分別向膠囊封孔器(1)中泵入酸液和堿液，酸液和堿液反應產生CO₂；

S5、煤層壓裂后，保持膠囊泵站、酸液泵站和堿液泵站壓力不變，直至膠囊封孔器(1)內的流量減小并趨于零；

S6、關閉膠囊泵站、酸液泵站和堿液泵站，撤出瓦斯增透與置換裝置；

所述瓦斯增透與置換裝置還包括：酸液管路、堿液管路和高壓水管路；

所述高壓水管路通過膠囊泵站將高壓水泵入膠囊封孔器(1)中；

所述酸液管路通過酸液泵站將含有酸液的高壓水泵入膠囊封孔器(1)中；

所述堿液管路通過堿液泵站將含有堿液的高壓水泵入膠囊封孔器(1)中。

2.根據權利要求1所述的CO₂制劑高壓致裂瓦斯增透與置換方法，其特征在于，所述酸液管路、堿液管路和高壓水管路均設有進水管；

所述酸液管路設有酸液添加混合裝置，所述酸液添加混合裝置設置在所述酸液泵站的上游；所述堿液管路設有堿液添加混合裝置，所述堿液添加混合裝置設置在所述堿液泵站的上游；

所述酸液泵站和堿液泵站分別通過一根高壓管(2)與所述膠囊封孔器(1)連接；所述高壓管(2)上設有流量計(4)和水壓計(5)；所述膠囊泵站通過高壓膠管(3)與所述膠囊封孔器(1)連接。

3.根據權利要求2所述的CO₂制劑高壓致裂瓦斯增透與置換方法，其特征在于，所述膠囊封孔器(1)設有注水端頭(6)，所述注水端頭(6)能夠深入壓裂鉆孔中；所述注水端頭(6)設有多個出水孔，且所述注水端頭(6)的內部與高壓膠管(3)和高壓管(2)連通。

4.根據權利要求3所述的CO₂制劑高壓致裂瓦斯增透與置換方法，其特征在于，所述致裂壓力σ滿足：

其中，H為煤層深度；γ為煤層容重；E₁、μ₁、G₁、E₂、μ₂、G₂分別表示平行層理方向和垂直層理方向上的彈性模量、泊松比和剪切彈性模量；為煤層垂直方向的單軸抗拉強度。

5.根據權利要求3-4任一所述的CO₂制劑高壓致裂瓦斯增透與置換方法，其特征在于，所述酸液為無機酸溶液；所述堿液為無機碳酸鹽溶液或無機碳酸氫鹽溶液。

6.根據權利要求5所述的CO₂制劑高壓致裂瓦斯增透與置換方法，其特征在于，所述堿液為碳酸鹽溶液，金屬離子對應的金屬單質的密度不大于4.5g/cm³；

所述步驟S4中，單位時間泵入膠囊封孔器(1)的酸液中H⁺離子的物質的量與單位時間泵入膠囊封孔器(1)的堿液中CO₃^2-離子的物質的量的比為2:1。

7.根據權利要求5所述的CO₂制劑高壓致裂瓦斯增透與置換方法，其特征在于，所述堿液為碳酸氫鹽溶液，金屬離子對應的金屬單質的密度不大于4.5g/cm³；

所述步驟S4中，單位時間泵入膠囊封孔器(1)的酸液中H⁺離子的物質的量與單位時間泵入膠囊封孔器(1)的堿液中HCO₃^-離子的物質的量的比為1:1。