[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

本發明公開了一種采用對接井在玄武巖中封存二氧化碳的方法，屬于碳減排技術領域。首先，施工一口水平井，水平井段于玄武巖上部鉆進1000～1500m，并下篩管完井；其次，沿水平井段鉆進軌跡施工3～5口直井，并在玄武巖中部依次開展分段射孔與壓裂施工，使壓裂所形成的人工裂縫與水平井段溝通；然后，將煤礦產生的礦井水自水平井井口連續注入玄武巖中；最后，從燃煤電廠等捕集CO₂，管輸至直井井場后降溫加壓為液態CO₂，并將液態CO₂自直井井口連續注入，實現玄武巖層中CO₂的礦化封存。本發明不僅在低耗水量的前提下實現了CO₂在玄武巖中的高效、安全封存，而且實現了煤礦礦井水綜合利用，可產生顯著的經濟、環境與社會效益。

技術領域

本發明涉及一種采用對接井在玄武巖中封存二氧化碳的方法，尤其適用于我國西南上二疊統煤炭資源豐富且上二疊統煤系之下玄武巖發育地區，屬于碳減排技術領域。

背景技術

CO₂為主的溫室氣體排放及所引起的氣候變化已成為全球發展面臨的最嚴峻挑戰之一。隨著我國經濟高速發展，CO₂排放量逐年增多，使我國在溫室氣體減排方面面臨前所未有的國際壓力。

我國長期重視CO₂排放對全球變暖和氣候變化的影響，并積極參與了CO₂減排工作，并嘗試采用多種方法減少CO₂排放量。在多種類型的CO₂減排方法中，CO₂地質封存是當前減少溫室氣體排放的重要且有效的方法，其中玄武巖是重要的CO₂封存潛在層位。玄武巖是地球上最常見的巖石類型之一，在我國多個省份廣泛存在，因此我國具有在玄武巖中封存CO₂的巨大潛力。

國外一些機構從2012年開始在冰島實施名為“碳固定”的試點項目。研究人員先把此前捕集的CO₂與水混合，然后注入地下400～800m深處的玄武巖中。科學家希望被水溶解的CO₂能夠與玄武巖中的鈣和鎂發生化學反應，并在數十年中形成石灰巖，進而實現CO₂的永久礦化封存。工程研究結果顯示，所注入的CO₂的95％～98％在不到兩年內便發生了鈣化，證明該方式可以永久且對環境無害地封存CO₂。然而，玄武巖礦化封存CO₂時，需先把CO₂與水混合，因而所需用水量非常大。在冰島實施的玄武巖封存CO₂工程中，每封存1tCO₂需要注入約25t水。

我國是一個水資源短缺的國家，目前人均水資源占有量僅為世界平均水平的四分之一。在玄武巖礦化封存CO₂過程中，向玄武巖中大量注入并消耗水資源必然成為阻礙該技術推廣應用的關鍵問題。為了加快玄武巖礦化封存CO₂技術的推廣應用，就需要解決玄武巖礦化封存CO₂過程中耗水量大的問題，提供一種低耗水、低環境影響、低成本的玄武巖中礦化封存CO₂的方法。一方面，利用煤礦建設、生產過程中排出的礦井水來溶解CO₂，進而實現玄武巖中CO₂的礦化封存；另一方面，利用注入玄武巖上部的礦井水自上而下的淋溶作用，使其與注入玄武巖中下部的CO₂充分混合，顯著減少玄武巖礦化封存CO₂過程中的用水量。

發明內容

技術問題：本發明的目的是要克服傳統的玄武巖中礦化封存CO₂工藝耗水量大、經濟成本高、環境不友好的問題，提供一種采用對接井在玄武巖中封存二氧化碳的方法，將煤礦排出的礦井水與煤炭燃燒利用所產生的CO₂注入到上二疊統玄武巖中，實現燃煤產生的CO₂在玄武巖中安全、高效、永久礦化封存與煤礦礦井水綜合利用。