[发明专利]封存二氧化碳的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在采空区和/或不可采煤层封存二氧化碳的工艺与方法。

背景技术

煤炭在我国一次性能源结构中占有很重要的地位。煤炭作为一种重要能源，发电是其重要用途之一。研究表明：一般情况下，1吨发电的煤会产生2.66-2.72吨的二氧化碳气体，同样条件下，CO₂的温室效应是甲烷的20～25倍，这些气体直接排放到大气中，会引起全球气候变暖，造成人类生活环境的巨大变化。对已经产生的CO₂进行人为处置成为近年来人们关注的焦点。

目前，处理CO₂的方法主要有：（1）将人类活动产生的碳排放物捕获、收集并以安全的方式存储、封存到深层地质结构或深海等碳库中；（2）直接从大气中分离出CO₂并将其进行安全存储、封存。目前，向深层海洋注入CO₂或是通过海洋增肥的方式会引发更多的碳沉降，与此同时也会增加海洋中碳由上至下的传输，引起海洋碳循环的变动；且处理费用相对比较高。

我国具有悠久的煤炭开采历史，迄今为止，有许多矿井因为资源枯竭而成为废弃矿井，这些废弃矿井存在大面积的采空垮落区和废弃巷道硐室。同时，在煤系地层中，普遍存在着因技术或经济原因而弃采的煤层，如不可采薄煤层、埋藏超过终采线的深部煤层和构造破坏严重的煤层等。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对目前煤炭发电排放二氧化碳量多、温室效应明显，处理工序复杂，费用高等问题，设计出一种向不可采煤层或采空区注入二氧化碳气体封存二氧化碳的方法，达到相对永久封存二氧化碳，减少处理二氧化碳费用的目的。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种封存二氧化碳的方法，包括如下步骤：（一）注入层位的选择，注入层位包括不可采煤层和/或煤层采空区；（二）根据注入层位所处位置钻井；（三）对不可采煤层和/或采空区顶板的裂隙带射孔，（四）当注入层位为不可采煤层时，通过压裂设备对注入层位压裂，同时或者先后对注入层位注入二氧化碳，并封存；当注入层位为采空区时，通过裂隙带向采空区注入二氧化碳，并封存；当需注入层位的数量大于一层时，为从下至上依次分层注入二氧化碳，每层注入层位注入完成并封存后再进行下一层注入层位的注入与封存；（五）最后钻井填埋封盖。

在步骤（四）中，所述压裂为水力压裂，二氧化碳为液态二氧化碳，液态二氧化碳通过增压泵注入所述注入层位。

所述不可采煤层的上、下部均有厚度大于2m的砂质泥岩层或者泥岩层存在。

在步骤（一）中，注入层位包括采空区及其上部的不可采薄煤层，在步骤（二）中，钻井井身为三开井身结构，在步骤（三）中，对不可采煤层、不可采煤层顶、底板的砂岩层以及采空区顶板的裂隙带均进行射孔。

在步骤（一）中，注入层位包括采空区和分别位于采空区上侧、下侧的不可采薄煤层，在步骤（二）中，钻井井身为四开井身结构，在步骤（三）中，对每层不可采煤层、每层不可采煤层顶、底板的砂岩层以及采空区顶板的裂隙带均进行射孔。

在步骤（一）中，注入层位仅由若干层不可采薄煤层组成，在步骤（二）中，钻井井身为二开井身结构，在步骤（三）中，对每层不可采煤层、每层不可采煤层顶、底板的砂岩层均进行射孔。

在步骤（一）中，注入层位仅为采空区，在步骤（二）中，钻井井身为三开井身结构，在步骤（三）中，仅对采空区顶板的裂隙带进行射孔。

在步骤（四）中所述的封存为每层注入层位注入完毕后，均封堵该注入层位的所对应的射孔孔眼，并将井筒向上填埋至下一个需注入层位的底部下侧。

所述在步骤（五）中，对整个井筒填砂，在井口内注水泥且井口封盖。 

本发明所述的封存二氧化碳的方法，具有如下有益效果：（1）针对不同的不可采煤层与采空区的位置关系，设计出不同的井身结构。可以完成不同情况下的二氧化碳注入。（2）针对不可采煤层和采空区空间位置的不同，设计出不同的压裂注入二氧化碳工艺与方法，该工艺流程操作简便、费用低、适用范围广，可以大大减少大气中温室气体的排放量。