[發明專利]利用煤層進行碳捕集、封存和生產低碳可再生天然氣方法

有效

• 申請號: 202110598508.6
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113236220B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 黃再興;何環;邁克爾·烏蘭諾維奇;鐘鈺翔;李嘯宇;張瑋婷
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21B43/295
• 分類號: E21B43/295;E21C41/18;E21F17/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 李悅聲

1.一種利用煤層進行生產低碳可再生天然氣方法，其特征在于：使用低碳環保的天然氣循環再生系統，包括有地面碳捕集與封存模塊，加工模塊，低碳天然氣生產模塊，天然氣工業利用模塊，其中地面碳捕集與封存模塊與加工模塊連接，加工模塊與低碳天然氣生產模塊連接，低碳天然氣生產模塊與天然氣工業利用模塊連接，天然氣工業利用模塊又與地面碳捕集與封存模塊連接；

地面碳捕集與封存模塊：用于捕獲空氣中的二氧化碳并封存并轉化為可利用的有機碳；

加工模塊：用以將可利用的有機碳加工為液態有機碳；

低碳天然氣生產模塊：用以將液態有機碳轉化為二氧化碳和天然氣，同時捕獲二氧化碳并封存；

天然氣工業利用模塊：利用抽采出的天然氣進行工業生產，同時向地面碳捕集與封存模塊排放二氧化碳；

向含有產甲烷菌的目標煤層中注入液態有機碳，目標煤層中的產甲烷菌將液態有機轉化為二氧化碳和甲烷氣體，其中二氧化碳被吸附在煤層中從而防止被釋放到大氣中，而產生的甲烷則利用抽采裝置抽出，實現了低碳可再生天然氣生產；

具體步驟為：

a 確定目標煤層，目標煤層中需要富含可流動的水分有利于有機質的分布擴散或者煤層有部分屬于含水層，并有可封閉的煤層反應空間；

b 對目標煤層進行微生物檢測，判斷其產甲烷菌數量是否達標，若不達標則需要人工培養后將產甲烷菌注入到煤層中進行菌群重構直至達標；

c 通過氣井向菌群達標的煤層中注入液態有機碳，產甲烷菌在煤層中將有機碳轉化成二氧化碳并產生甲烷氣體，在此過程中，產生的二氧化碳被吸附在煤層中實現二氧化碳的捕獲，而甲烷氣體則使用天然氣抽采裝置抽采出來，完成低碳可再生天然氣生產；

在含有產甲烷菌的目標煤層的上方或者附近的土壤中種植大片的高產經濟植物，利用高產經濟植物的光合作用吸收空氣中的二氧化碳并使其成長，高產經濟植物成熟后就地加工成液態有機碳直接注入目標煤層中用于天然氣的生產，減少運輸損耗，同時在含有產甲烷菌的目標煤層上方地表附近建設食品加工廠，利用食品加工廠廢棄的原料加工成為糖類物質，同樣注入目標煤層進行甲烷生產，進一步降低成本；

若煤層裂隙和孔隙發育結構達不到二氧化碳吸附封存目的，則對采取預先注入雙氧水對儲層的煤層裂隙和孔隙進行改造，同時對煤表面進行改性，增大沒表面官能團對二氧化碳的吸附；

所述的目標煤層為廢棄或者關閉煤礦，或者是煤礦采空區，或者是產能較低的煤層氣抽采井；

有機碳和產甲烷菌注入均采用鉆井壓管道高壓注入煤層，注入方式為分批注入或者連續注入。

2.根據權利要求1所述的利用煤層進行生產低碳可再生天然氣方法，其特征在于：所述的有機碳為植物中提取有機碳，或者植物加工后的廢料或者富含有機碳的廢液加工制成。

3.根據權利要求1所述的利用煤層進行生產低碳可再生天然氣方法，其特征在于：有機碳連續注入方法還包括，在連續注入有機碳的同時在注入鉆井下游井抽水回灌至注入井，在實現有機碳循環的同時，抽采煤層氣。

4.根據權利要求3所述利用煤層進行生產低碳可再生天然氣方法，其特征在于：在種植植物前需要對土壤的成分進行檢測，根據檢測結果對土壤進行改良，增加營養成分，降低有害成分，并根據土壤和周圍環境選擇與土壤成分相適應的經濟植物品種進行種植。