[发明专利]液态CO2

说明书

本发明公开液态CO₂相变驱置煤层CH₄单孔压注量的确定方法，包括：S1.采用分源法进行开采工作面相对瓦斯涌出量预测；S2.计算开采工作面绝对瓦斯涌出量S3.确定开采煤层工作面风量Q_v；S4.确定顺层钻孔液态CO₂压注驱替后煤层CH₄残存量S5.确定单孔液态CO₂压注后需驱替置换的煤层CH₄含量S6.实验确定CO₂驱替煤层CH₄驱替置换比β；S7.根据经验公式确定压注孔周围煤层中CO₂含量分布；S8.确定压注孔周围煤层中CO₂有效扩散半径l₀；S9.确定顺层压注钻孔液态CO₂压注量合理范围。该方法为液态CO₂相变驱替驱替煤层CH₄技术的推广应用提供了科学指导。

技术领域

本发明属于煤矿瓦斯治理技术领域，具体涉及一种液态CO₂相变驱置煤层CH4单孔压注量的确定方法。

背景技术

我国50％以上的煤层为高瓦斯煤层，70％的矿井为高瓦斯矿井，煤矿瓦斯灾害严重威胁着矿井的安全高效生产。除此之外，瓦斯对大气环境也有较大危害，其对臭氧层的破坏及产生的温室效应分别是CO₂的7倍和21倍。与其灾害性相对，瓦斯又是一种清洁、高效、无污染的资源。我国埋深2000m以浅的煤层气储量达30.05×10¹²m³，可采资源量为12.50×10¹²m³。煤层瓦斯高效抽采，不仅可以实现矿井安全生产，保护大气环境，还有助于充分利用地下资源，提高矿井经济效益。然而由于我国煤层透率普遍偏低(一般仅为0.1～1.0×10^-6μm²)以及缺乏有效的增产技术，煤矿井下瓦斯抽采很难达到预期效果。受注液态CO₂增产油气启发，向煤层注液态CO₂逐渐成为瓦斯(煤层气)促抽技术的研究热点。但与其在油气增产方面的成熟应用相比，压注液态CO₂驱替煤层CH₄技术在煤矿井下的应用目前仍处于试验探索阶段，可供参考的工程案例相对较少，相关标准及规范也还未形成。特别是关于单孔合理液态CO₂压注量的确定，目前已成为困扰现场技术人员的首要难题。压注量过小难以有效驱替煤层CH₄，进而无法提高煤层CH₄抽采效率；而压注量过大则可能引起压注孔CO₂喷出，甚至造成现场操作人员窒息。因此单孔合理液态CO₂压注量的确定，已经成为制约液态CO₂相变驱置煤层CH₄技术能否进入工业应用的关键因素。鉴于此，本发明结合相似模拟实验和已开展的现场试验，建立了顺层钻孔液态CO₂相变驱替煤层CH₄单孔液态CO₂压注量的科学确定方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种液态CO₂相变驱置煤层CH4单孔压注量的确定方法，在比较精准的控制液态CO₂的合理压注量的同时可以节约压注成本、提高煤层CH₄的抽采效率，为液态CO₂相变驱替煤层CH₄技术的推广应用提供科学指导。

本发明所采用的技术方案是，液态CO₂相变驱置煤层CH₄单孔压注量的确定方法，包括步骤：

S1.采用分源法进行开采工作面相对瓦斯涌出量预测；

S2.计算开采工作面绝对瓦斯涌出量

S3.确定开采煤层工作面风量Q_v；