[发明专利]一种甲烷收集器、煤层气生产井甲烷排放测定装置和方法

说明书

本发明提供一种甲烷收集器、煤层气生产井甲烷排放测定装置和方法，该收集器包括硬质顶盖、硬质底盖、气体采样膜及箍圈；硬质顶盖上设有气体检测口；气体采样膜收缩地位于硬质顶盖与硬质底盖之间，且分别与硬质顶盖与硬质底盖密封连接，以形成收集煤层水和甲烷的可膨胀的空间；在气体采样膜上设有煤层水和甲烷气进入及排出该空间的样品入口/排水口；气体采样膜的膜外侧套有箍圈，箍圈为一只或多只，且该箍圈在膜外侧与膜紧密粘合。本发明提供的测定装置包括该收集器。利用该装置的方法可精确测定煤层气生产井排水口的甲烷排放量，对于提高我国油气行业温室气体核查数据精度，推动应对气候变化工作，具有重要的积极意义。

技术领域

本发明涉及一种煤层气生产井甲烷排放测定装置和方法，属于煤气层开发过程中国甲烷排放测定领域。

背景技术

煤层气是指储存在煤层中以甲烷为主要成分的烃类气体，俗称“瓦斯气”，是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气。作为煤层气中的主要成分，甲烷被认为是一种清洁低碳的过渡性能源，其重要原因就是甲烷充分燃烧所产生的CO₂比其他化石能源要少。但是甲烷也是大气中第二大温室气体成分，对全球历史升温作用仅次于CO₂。石油天然气行业是人为甲烷排放的首要来源，根据政府间气候变化专门委员会(IPCC)的报告，油气行业甲烷排放量约占全球人类活动甲烷总排放量的24％。

据现有研究报告，在煤层气生产过程中，在设备无泄漏的前提下，最主要的甲烷排放源为生产井排水口。甲烷埋藏于地下几百米至2千米的煤层中，常伴生大量煤层水。甲烷通过采气管到达地面的过程中，煤层水常堵塞管道进气孔，导致甲烷气无法到达地面，因此需利用设备通过采气管外面的套管，将地下煤层水提升至地表并排出，以保证采气管道通畅。在排水过程中，套管中的甲烷气伴随煤层水一同排出，造成甲烷有组织排放。甲烷排放过程将伴随煤层气生产全过程。

在我国，煤层气生产已进入大规模开发阶段，但开发过程中的甲烷排放测定数据少且结果差别大，导致推算出的温室效应和经济性影响差别十分巨大。甲烷现场测定结果对温室气体排放核查、企业投资决策、政府政策制定等都能产生巨大影响。因此，煤层气生产井甲烷排放测定装置及方法的准确性作用突显。

测定甲烷排放的方法通常为在排放口附近用塑料袋和塑料薄膜进行简易封闭(不必密封)，使用Hetek Solutions Inc.公司的大流量采样器(Hi Flow Sampler)吸气对排放浓度进行分析，再根据排放时间推算每天排放量。但该方法不适用煤层气排水口甲烷排放的测定，其原因为：

(1)部分排水口有一定量煤层水喷出，在简易封闭环境中使用大流量采样器很有可能将水吸入采样器，造成采样器内部传感器被破坏；

(2)不同煤层气排水口排出的甲烷气体流量差别较大，在气体流量较低情况下，大流量采样器测定数据误差较大。

基于以上问题，需要设计开发适用于我国煤层气甲烷排放的测定装置及方法。

发明内容

有鉴于现实需要，本发明的目的之一在于提供一种甲烷收集容器，该甲烷收集容器可形成煤层气甲烷排放的测定装置，该测定装置在破坏采样设备可能性低的情况下能获取准确的数据。

本发明的另一目的在于提供包含前述甲烷收集容器的煤层气生产井甲烷排放测定装置。

本发明的再一目的在于提供一种煤层气甲烷排放的测定方法，该测定方法应用前述甲烷收集容器或含其的测定装置。