[发明专利]一种深部难采煤层碳资源高效利用与二次封存方法

权利要求书

1.一种深部难采煤层碳资源高效利用与二次封存方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S101、由地面向难开采煤层打深钻孔，作为煤层与地面的连通通道，同时对煤层进行取样；

步骤S102、测试取样样品的透气性、瓦斯含量以及对二氧化碳和瓦斯吸附性的差异性，确定地面钻孔的位置、钻孔间距与钻孔深度；

步骤S103、采用所述钻孔抽采所测试煤层的瓦斯；

步骤S104、在地面建设瓦斯发电站与碳封存厂房，将所抽采的瓦斯进行燃烧发电，所产生的能量为抽采过程和注液过程提供动力；

步骤S105、对瓦斯燃烧产生的二氧化碳进行捕捉、收集；

步骤S106、对捕捉、收集的二氧化碳进行低温高压压缩处理，得到液态的二氧化碳，伴随气态混合成超临界二氧化碳；

步骤S107、利用无缝钢管将超临界二氧化碳通过所述钻孔注入到煤层里面，使其充满整个煤层；

步骤S108、撤出无缝钢管，对所述钻孔进行永久封孔，上述全过程处于封闭状态。

2.根据权利要求1所述的深部难采煤层碳资源高效利用与二次封存方法，其特征在于，步骤S101中，所述由地面向难开采煤层打深钻孔，作为煤层与地面的连通通道，同时对煤层进行取样，包括：

选取的煤层为埋深大于第一预设值、瓦斯含量大于第二预设值、厚度均匀的煤层，且所述煤层周围不存在大型构造断层；

所述钻孔由垂向钻孔与水平钻孔构成，所述垂向钻孔用于取样、瓦斯抽采和二氧化碳注入，所述水平钻孔用于瓦斯抽采和二氧化碳注入。

3.根据权利要求1所述的深部难采煤层碳资源高效利用与二次封存方法，其特征在于，步骤S102中，所述测试取样样品的透气性、瓦斯含量以及对二氧化碳和瓦斯吸附性的差异性，确定地面钻孔的位置、钻孔间距与钻孔深度，包括：

对各取样样品的透气性、瓦斯含量以及对二氧化碳和瓦斯的吸附性参数进行逐一测定，根据测试结果选择适合的煤层，并计算相应的抽采半径，确定钻孔位置、钻孔间距与钻孔深度。

4.根据权利要求1所述的深部难采煤层碳资源高效利用与二次封存方法，其特征在于，步骤S103中，所述采用所述钻孔抽采所测试煤层的瓦斯，包括：

所述钻孔由定向钻机完成，能够实现钻孔进入煤层后向煤层布置多个水平钻孔；所述水平钻孔间距由前期物性测试结果确定；

抽采过程中，应保证注气过程与外界空气相隔离，避免存在漏气通道；瓦斯抽采至浓度不再降低或者不再有瓦斯抽出为止。

5.根据权利要求1所述的深部难采煤层碳资源高效利用与二次封存方法，其特征在于，步骤S104中，所述在地面建设瓦斯发电站与碳封存厂房，将所抽采的瓦斯进行燃烧发电，所产生的能量为抽采过程和注液过程提供动力，包括：

所述瓦斯进行燃烧发电以及产生的能量为抽采过程和注液过程提供动力的全程与外界相隔离，处于全密闭的状态，确保煤层碳资源的充分利用以及隔离碳排放。

6.根据权利要求1所述的深部难采煤层碳资源高效利用与二次封存方法，其特征在于，步骤S105中，所述对瓦斯燃烧产生的二氧化碳进行捕捉、收集，包括：

采用固态吸附剂对瓦斯燃烧发电过程产生的二氧化碳进行可逆吸附，以分离回收瓦斯燃烧产生的二氧化碳和捕捉空气中的二氧化碳；所述固态吸附剂采用活性炭、活性氧化铝或硅胶中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的深部难采煤层碳资源高效利用与二次封存方法，其特征在于，步骤S106中，所述对捕捉、收集的二氧化碳进行低温高压压缩处理，得到液态的二氧化碳，伴随气态混合成超临界二氧化碳的过程中，使用的电力由所抽采瓦斯燃烧发电提供，不额外消耗外界能源。

8.根据权利要求1所述的深部难采煤层碳资源高效利用与二次封存方法，其特征在于，步骤S107中，所述利用无缝钢管将超临界二氧化碳通过所述钻孔注入到煤层里面，使其充满整个煤层，包括：

所述无缝钢管表面带有防酸腐蚀涂层；

所述注入过程与外界空气相隔离，避免存在漏气通道。