[发明专利]一种利用超临界二氧化碳驱替煤层瓦斯的装置及方法

权利要求书

1.一种利用超临界二氧化碳驱替煤层瓦斯的方法，包括驱替煤层瓦斯装置本体，所述驱替煤层瓦斯装置本体包括上胶囊组和下胶囊组，所述上胶囊组内设置有注浆区Ⅰ；所述下胶囊组内设置有注浆区Ⅱ；所述上胶囊组和下胶囊组之间设置有超临界二氧化碳辐射区，所述超临界二氧化碳辐射区内设置有加热装置；所述上胶囊组包括依次设置的胶囊Ⅰ和胶囊Ⅱ，所述胶囊Ⅰ和胶囊Ⅱ之间设置有注浆区Ⅰ；所述下胶囊组包括依次设置的胶囊Ⅲ和胶囊Ⅳ，所述胶囊Ⅲ和胶囊Ⅳ之间设置有注浆区Ⅱ；所述加热装置为相变储热材料管，所述相变储热材料管内设置有超临界二氧化碳气腔，所述相变储热材料管上设置有定压泄压阀；所述驱替煤层瓦斯装置本体连通有泵，所述泵包括矿用封孔注浆泵、气动增压泵和手动注水泵；所述矿用封孔注浆泵与所述注浆区Ⅰ和注浆区Ⅱ相连通；所述气动增压泵的输入口连通有二氧化碳储气瓶，气动增压泵的输出口与所述超临界二氧化碳气腔相连通；所述手动注水泵与所述胶囊Ⅰ、胶囊Ⅱ、胶囊Ⅲ和胶囊Ⅳ相连通；

还包括以下步骤：

（1）在煤层中钻孔；

（2）在钻孔内安装下胶囊组和上胶囊组，上胶囊组和下胶囊组之间的空腔形成超临界二氧化碳辐射区，上胶囊组包括依次设置的胶囊Ⅰ和胶囊Ⅱ，下胶囊组包括依次设置的胶囊Ⅲ和胶囊Ⅳ；

（3）向胶囊Ⅰ、胶囊Ⅱ、胶囊Ⅲ和胶囊Ⅳ内注水；向胶囊Ⅰ和胶囊Ⅱ之间注浆，向胶囊Ⅲ和胶囊Ⅳ之间注浆；

（4）向超临界二氧化碳辐射区内的加热装置输送高压二氧化碳，获得超临界二氧化碳，超临界二氧化碳从超临界二氧化碳辐射区释放并进入煤层；

（5）静置，使超临界二氧化碳在煤层中充分扩散；

（6）利用瓦斯抽采管进行煤层瓦斯的抽采。

2.根据权利要求1所述的利用超临界二氧化碳驱替煤层瓦斯的方法，其特征在于：所述步骤（1）中钻孔的直径大小为60mm-113mm，钻孔深度大于等于10m，钻孔轴线与水平面的夹角为-5°-5°。

3.根据权利要求1所述的利用超临界二氧化碳驱替煤层瓦斯的方法，其特征在于：所述步骤（3）中所注的水的压力大于等于9MPa。

4.根据权利要求1所述的利用超临界二氧化碳驱替煤层瓦斯的方法，其特征在于：所述步骤（4）中高压二氧化碳的压力大于8MPa；步骤（4）中被释放的超临界二氧化碳的压力等于8MPa，温度为45°C-70°C。

5.根据权利要求1所述的利用超临界二氧化碳驱替煤层瓦斯的方法，其特征在于：所述步骤（1）中的钻孔与所述步骤（6）中的瓦斯抽采管间隔2米-3米交替布置；

6.根据权利要求1所述的利用超临界二氧化碳驱替煤层瓦斯的方法，其特征在于：所述定压泄压阀有1个-3个。