[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

说明书

本发明公开了一种深部难采煤层碳资源高效利用与二次封存方法，所述方法包括：由地面向难开采煤层打深钻孔，同时对煤层进行取样；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；利用钻孔抽采所测试煤层的瓦斯；将抽采的瓦斯进行燃烧发电，产生的能量为抽采过程和注液过程提供动力；对瓦斯燃烧产生的二氧化碳进行收集，并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；利用无缝钢管将超临界二氧化碳通过钻孔注入到煤层；撤出无缝钢管，对钻孔进行永久封孔。上述全过程处于封闭状态，通过单一钻孔实现对深部难采煤层区域碳资源的高效利用与二次封存。

技术领域

本发明涉及地球深部难采煤层碳资源开发与利用技术领域，特别涉及一种深部难采煤层碳资源高效利用与二次封存方法。

背景技术

随着煤层开采深度的增加，瓦斯压力与瓦斯含量越来越大，煤层突出危险性越来越强，难开采煤层越来越多，如何安全高效地利用深部难采煤层碳资源是能源科技面临的挑战。

在以往地球碳资源开发利用过程中，产生了大量的二氧化碳，导致了严重的温室效应。为此，世界上主要工业国家纷纷制定碳达峰、碳中和气候目标，碳封存成为重要的技术措施。

然而，以往的大多数碳封存方法是把二氧化碳直接放入地下或者埋入海底，这种方式类似于危险品储存，存在一定的安全隐患。

发明内容

针对现有深部难采煤层碳资源利用以及碳封存技术的不足，本发明的目的在于提供一种深部难采煤层碳资源高效利用与二次封存方法，利用煤对二氧化碳的吸附性远大于甲烷的优点，对深部难采煤层碳资源进行钻孔抽采瓦斯，而后将甲烷燃烧产生的二氧化碳等废气进行煤层回注，并隔离整个过程，使资源充分利用的同时避免碳排放。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供如下方案：

一种深部难采煤层碳资源高效利用与二次封存方法，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。

优选地，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。

优选地，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：