[发明专利]一种原位生物流态化开发固体煤的方法

说明书

本发明属于煤炭开采方法技术领域，具体涉及一种原位生物流态化实现开发固体煤的方法，包括以下步骤：1：确定注入方案和采区大小，进行菌种的驯化和发酵，同时对采区边界进行生物封堵，并依据煤储层的特性设计井网和部署井网；2：在采区内布置生产系统，并对采区进行预处理。步骤3：注入微生物发酵液，实现微生物原位转化。步骤4：回收反应产物，并进行抽取分离。步骤5：首采区采完后采用高压蒸汽灭菌，对接替采区进行井网部署，重复上述步骤。本发明给出的生物法实现煤的原位流态化开发，方法简单易行，可以广泛应用于固体煤开采领域。

技术领域

本发明属于煤炭开采方法技术领域，具体涉及一种原位生物流态化实现开发固体煤的方法。

背景技术

从矿产资源赋存状态上来讲，流态矿产资源（气态和液态）相比于固体资源在开发难度和经济效益上具有明显优势。为此很多学者尝试通过物理、化学、生物的方法将固体资源原位转为流体加以开发，如天然气固体水合物转流态化开发、煤的地下气化、微生物采油、高温岩体地热开发、微生物增产煤层气、油页岩原位加热开发技术等等。2014年，谢和平院士系统地提出了固态资源流态化开发的学术构想，全面开启了固体资源流态化开发的新局面。2017年，周守为院士的团队建成了世界首个天然气水合物固态流化开发物理模拟实验系统，推进了固态转流态化开发的研究进程。未来20-30年内，固态资源流态化开发有望伴随着无人作业、智能操作、高效传输及资源高效利用等方面的突破而得以实现。

煤炭资源作为地球上的重要固体矿产资源，占总化石燃料的70%以上，特别在我国，煤炭主体能源的地位在很长时间内不会变化。然而受固体资源开发的局限，深地、残煤、低可采或不可采煤层的开发不能得到很好的解决。结合能源开发态势，固体煤转流态化开发已展开了一定研究。与物理和化学法实现流态化开发固体资源相比，生物的方法需要的条件更温和、投入低、清洁且作用时间长，可以有效是同时兼顾生物修复、经济效益和能源储备的好方法。本文将在综合考虑生物法实施和煤岩原位特殊性的基础上，探索固体煤的原位生物流态化开采系统、工艺及关键技术，完善生物法实现固体煤的原位开发利用模式，以期为能源综合利用及绿色科学采煤提供新方法和新思路。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种原位生物流态化开发固体煤的方法，包括以下步骤：

步骤1：确定注入方案，进行菌种的驯化和发酵；同时确定采区大小并对采区边界进行生物封堵；以及依据煤储层的特性设计井网和部署井网；所述注入方案包括注入菌剂的类型以及对应的辅助工艺；

步骤2：在采区内布置生产系统，并对采区进行预处理；

步骤3：将菌剂注入指定采区的注入井中，并结合辅助工艺对煤进行生物发酵；发酵同时监测采区内的反应情况；

步骤4：当反应速度下降时，重复步骤3，当产物不再增加时，利用负压回采流态化产物，并利用负压抽提回收流态化产物，进入气液分离、提纯或多级加工的分级处理；

步骤5：首采区采完后采用高压蒸汽灭菌，对接替采区进行井网部署，重复上述步骤。

所述步骤2中，设计井网和部署井网具体包括：确定注入井和回收井排列分布方式、井数的多少和井距排距的大小，然后从地面向下开凿注入井和回收井，待地面开凿井进入特定标高后，以煤层厚度为范围，利用成孔技术，向煤层不同标高施工成孔，并沿着井网设计方向施工孔道。

所述注入井、回收井和孔道的设置采用一注三回九孔道井网设计或一注四回十二孔道井网设计。

所述步骤2中，对采区进行预处理具体是指：通过井网对煤储层进行水力压裂、酸化或注空气的处理方法实现增加储层渗透率、氧气浓度及调整PH的目的。