[发明专利]一种煤层中CO2

权利要求书

1.一种煤层中CO₂制剂高压致裂瓦斯增透与置换方法，其特征在于，所述方法的步骤包括：

S1、在煤壁中钻孔形成压裂钻孔，并连接瓦斯增透与置换装置；

S2、将瓦斯增透与置换装置的胶囊封孔器(1)放置在压裂钻孔中；

S3、开启瓦斯增透与置换装置的胶囊泵站，使泵入胶囊封孔器(1)的水的压力不小于致裂压力；

S4、开启瓦斯增透与置换装置的酸液泵站和碱液泵站，分别向胶囊封孔器(1)中泵入酸液和碱液，酸液和碱液反应产生CO₂；

S5、煤层压裂后，保持胶囊泵站、酸液泵站和碱液泵站压力不变，直至胶囊封孔器(1)内的流量减小并趋于零；

S6、关闭胶囊泵站、酸液泵站和碱液泵站，撤出瓦斯增透与置换装置；

所述瓦斯增透与置换装置还包括：酸液管路、碱液管路和高压水管路；

所述高压水管路通过胶囊泵站将高压水泵入胶囊封孔器(1)中；

所述酸液管路通过酸液泵站将含有酸液的高压水泵入胶囊封孔器(1)中；

所述碱液管路通过碱液泵站将含有碱液的高压水泵入胶囊封孔器(1)中。

2.根据权利要求1所述的CO₂制剂高压致裂瓦斯增透与置换方法，其特征在于，所述酸液管路、碱液管路和高压水管路均设有进水管；

所述酸液管路设有酸液添加混合装置，所述酸液添加混合装置设置在所述酸液泵站的上游；所述碱液管路设有碱液添加混合装置，所述碱液添加混合装置设置在所述碱液泵站的上游；

所述酸液泵站和碱液泵站分别通过一根高压管(2)与所述胶囊封孔器(1)连接；所述高压管(2)上设有流量计(4)和水压计(5)；所述胶囊泵站通过高压胶管(3)与所述胶囊封孔器(1)连接。

3.根据权利要求2所述的CO₂制剂高压致裂瓦斯增透与置换方法，其特征在于，所述胶囊封孔器(1)设有注水端头(6)，所述注水端头(6)能够深入压裂钻孔中；所述注水端头(6)设有多个出水孔，且所述注水端头(6)的内部与高压胶管(3)和高压管(2)连通。

4.根据权利要求3所述的CO₂制剂高压致裂瓦斯增透与置换方法，其特征在于，所述致裂压力σ满足：

其中，H为煤层深度；γ为煤层容重；E₁、μ₁、G₁、E₂、μ₂、G₂分别表示平行层理方向和垂直层理方向上的弹性模量、泊松比和剪切弹性模量；为煤层垂直方向的单轴抗拉强度。

5.根据权利要求3-4任一所述的CO₂制剂高压致裂瓦斯增透与置换方法，其特征在于，所述酸液为无机酸溶液；所述碱液为无机碳酸盐溶液或无机碳酸氢盐溶液。

6.根据权利要求5所述的CO₂制剂高压致裂瓦斯增透与置换方法，其特征在于，所述碱液为碳酸盐溶液，金属离子对应的金属单质的密度不大于4.5g/cm³；

所述步骤S4中，单位时间泵入胶囊封孔器(1)的酸液中H⁺离子的物质的量与单位时间泵入胶囊封孔器(1)的碱液中CO₃^2-离子的物质的量的比为2:1。

7.根据权利要求5所述的CO₂制剂高压致裂瓦斯增透与置换方法，其特征在于，所述碱液为碳酸氢盐溶液，金属离子对应的金属单质的密度不大于4.5g/cm³；

所述步骤S4中，单位时间泵入胶囊封孔器(1)的酸液中H⁺离子的物质的量与单位时间泵入胶囊封孔器(1)的碱液中HCO₃^-离子的物质的量的比为1:1。