[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

本發明涉及一種煤層中CO₂制劑高壓致裂瓦斯增透與置換方法，屬于瓦斯增透與置換技術領域，解決現有煤層水力壓裂效率低的問題。本發明的方法一方面是采用液體高壓致裂煤層，以增加煤層透氣性；另一方面是高壓注入煤體中的液體為CO₂發生劑，可在煤層裂隙中生成大量CO₂氣體，具有煤層增透、驅趕游離態瓦斯氣體、置換吸附態瓦斯氣體的作用，最終實現減少瓦斯災害的目的。

技術領域

本發明涉及瓦斯增透與置換技術領域，尤其涉及一種煤層中CO₂制劑高壓致裂瓦斯增透與置換方法。

背景技術

煤層中一般賦存有瓦斯氣體，且有相當大一部分屬于高瓦斯和煤與瓦斯突出煤層，容易造成瓦斯爆炸、煤與瓦斯突出等災害。同時，瓦斯氣體經抽采回收后也是一種優質的能源資源。

瓦斯氣體在煤體中的賦存形式有兩種：吸附態和游離態。吸附態瓦斯是指瓦斯氣體分子在相互引力作用下緊密吸附在煤顆粒上；游離態瓦斯是以氣體形式游離于煤顆粒間的縫隙中。在一定條件下，吸附態瓦斯可以轉化為游離態瓦斯。

目前傳統的瓦斯災害防治方法主要是煤層瓦斯預抽，但是一方面由于我國煤層賦存條件大多是低透氣性煤層，瓦斯抽采效果較差；另一方面由于吸附態瓦斯氣體分子緊密吸附在煤顆粒上，難以將其分離并轉化為游離態。因此抽采效果較差，往往需要回采前預抽半年以上，效率低、工作量大、能耗大、采掘接續困難。

近幾年也發展了煤層水力壓裂技術，一定程度上使得煤層裂隙發育，增加了煤層透氣性，但仍然面臨壓裂效率較低，壓裂后裂隙重新閉合使得瓦斯無法順利抽出等問題。

同時，近期專家學者研究發現：CO₂-煤的親和力和吸附力遠大于瓦斯-煤的親和力和吸附力。基于此，可以向煤層中注入CO₂氣體，以置換出吸附態瓦斯氣體，實現安全開采。但實施過程中面臨著CO₂氣體無法有效進入煤層并大范圍擴散的難題。

發明內容

鑒于上述的分析，本發明旨在提供一種煤層中CO₂制劑高壓致裂瓦斯增透與置換方法，用以解決現有煤層水力壓裂效率低的問題。

本發明的目的主要是通過以下技術方案實現的：

本發明技術方案中，一種煤層中CO₂制劑高壓致裂瓦斯增透與置換方法，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，使泵入膠囊封孔器的水的水壓不小于致裂壓力；

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。

本發明技術方案中，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；

高壓水管路通過膠囊泵站將高壓水泵入膠囊封孔器中；

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中；

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中。

本發明技術方案中，酸液管路、堿液管路和高壓水管路均設有進水管；