[發明專利]一種采用對接井在玄武巖中封存二氧化碳的方法

在審

• 申請號: 202210178721.6
• 申請日: 2022-02-25
• 公開（公告）號: CN114541964A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 周效志;桑樹勛;吳見;趙福平;王梓良;向文鑫;陳暢然;汪俊;楊梓鋼;荊雅婕;邱文慈;王怡翀;徐昂
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學;貴州省油氣勘查開發工程研究院
• 主分類號: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04;E21B43/10;E21B7/20;E21B43/26;B65G5/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 張聯群

1.一種采用對接井在玄武巖中封存二氧化碳的方法，其特征在于包括以下步驟：

(a)從地面向下施工一口具有三開井身結構的水平井(1)，水平井(1)三開水平井段(4)于地層界線(9)下方的玄武巖(8)上部鉆進，水平井段(4)鉆進的長度為1000～1500m，水平井段(4)完鉆后下入打孔耐腐蝕篩管(5)完井；

(b)在地面沿水平井(1)三開水平井段(4)鉆進軌跡側施工3～5口具有三開井身結構的直井(10)，三開井段于玄武巖(8)下部完鉆后，下入耐腐蝕生產套管(13)固井；

(c)在每個直井(10)中下入射孔裝置，對玄武巖(8)中直井射孔位置(14)的中部井段射孔，射孔后進行水力壓裂，壓裂施工前后采用井溫測井方法監測壓裂所產生的人工裂縫(15)高度，并據此評價人工裂縫(15)是否將直井(10)與水平井(1)三開水平井段(4)導通，若壓裂所產生的人工裂縫(15)尚未能將直井(10)與水平井(1)三開水平井段(4)導通，則上移直井射孔位置(14)，重新射孔后在井筒中下可鉆式橋塞，再次開展水力壓裂施工，使壓裂所產生的人工裂縫(15)向玄武巖上部延伸，直至人工裂縫(15)將直井(10)與水平井(1)三開水平井段(4)導通，實現水平井(1)與直井(10)的對接；

(d)由煤礦(17)生產產生的礦井水(20)經打開的煤礦泵房排水閥(18)進入儲液池(19)，礦井水(20)中固體顆粒煤粉沉淀物(21)在儲液池(19)中沉淀后，利用注水泵(39)將去除煤粉沉淀物(21)的礦井水(20)自水平井(1)井口變速、連續注入，使礦井水(20)通過水平井(1)三開水平井段(4)的打孔耐腐蝕篩管(5)進入玄武巖(8)上部，在注入壓力及礦井水(20)的重力作用下沿壓裂所產生的人工裂縫(15)、玄武巖中原生垂向節理(16)中向下流動，對直井(10)后續注入的液態CO₂產生噴淋作用；

(e)利用作業機在直井(10)中下入鉆塞工具，鉆掉橋塞后下入油管正循環洗井，打開輸氣主管路閘閥(24)、輸氣分支管路閘閥(25)，利用安裝在直井(10)井場的CO₂液化泵(26)，將從燃煤電廠(23)、鋼鐵廠或水泥廠捕集的氣態CO₂降溫加壓后轉化為液態CO₂，利用液態CO₂注入泵(31)將液態CO₂儲罐(28)中的液態CO₂以相對穩定的注入速率注入到直井(10)中，注入到直井(10)中的液態CO₂通過直井耐腐蝕生產套管(13)上的射孔孔眼進入玄武巖中部，并在液態CO₂注入壓力作用下向玄武巖上部、下部運移，當注入的CO₂與水平井(1)中向下流動的礦井水(20)在人工裂縫(15)、玄武巖中原生垂向節理(16)及玄武巖(8)大量發育的氣孔中接觸時，CO₂、礦井水(20)與玄武巖(8)中富含鈣、鎂、鐵的礦物發生反應，大量生成方解石的碳酸鹽礦物，從而實現CO₂在玄武巖(8)中的高效、安全礦化封存。

2.根據權利要求1所述的采用對接井在玄武巖中封存二氧化碳的方法，其特征在于：步驟(a)中，所述的三開井身結構的水平井(1)的施工：一開井段鉆進至地表松散層(6)之下15m完鉆，下表層套管(2)固井；二開井段先于玄武巖(8)上覆基巖層(7)中垂直鉆進，后造斜鉆進至水平后完鉆，下技術套管(3)固井；三開井段在玄武巖(8)頂面之下30～50m處水平鉆進，完鉆后利用套管懸掛器在三開井段懸掛打孔耐腐蝕篩管(5)完井；打孔耐腐蝕篩管(5)采用螺旋式布孔方式，孔眼相位角45°，孔眼直徑15mm，孔眼密度35孔/m。

3.根據權利要求1所述的采用對接井在玄武巖中封存二氧化碳的方法，其特征在于：步驟(b)中，所述的三開井身結構的直井(10)的施工：一開鉆進至地表松散層(6)之下15m完鉆，下表層套管(11)固井；二開鉆進至玄武巖(8)與上覆基巖層(7)的地層界線(9)之上2m完鉆，下技術套管(12)固井；三開鉆進至玄武巖(8)下部完鉆，下生產套管(13)固井；相鄰直井(10)的間距為300～400m，直井(10)鉆進軌跡與水平井(1)三開水平井段(4)鉆進軌跡的空間距離控制在3～5m。