[发明专利]一种煤层中CO2

说明书

本发明涉及一种煤层中CO₂制剂高压致裂瓦斯增透与置换方法，属于瓦斯增透与置换技术领域，解决现有煤层水力压裂效率低的问题。本发明的方法一方面是采用液体高压致裂煤层，以增加煤层透气性；另一方面是高压注入煤体中的液体为CO₂发生剂，可在煤层裂隙中生成大量CO₂气体，具有煤层增透、驱赶游离态瓦斯气体、置换吸附态瓦斯气体的作用，最终实现减少瓦斯灾害的目的。

技术领域

本发明涉及瓦斯增透与置换技术领域，尤其涉及一种煤层中CO₂制剂高压致裂瓦斯增透与置换方法。

背景技术

煤层中一般赋存有瓦斯气体，且有相当大一部分属于高瓦斯和煤与瓦斯突出煤层，容易造成瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出等灾害。同时，瓦斯气体经抽采回收后也是一种优质的能源资源。

瓦斯气体在煤体中的赋存形式有两种：吸附态和游离态。吸附态瓦斯是指瓦斯气体分子在相互引力作用下紧密吸附在煤颗粒上；游离态瓦斯是以气体形式游离于煤颗粒间的缝隙中。在一定条件下，吸附态瓦斯可以转化为游离态瓦斯。

目前传统的瓦斯灾害防治方法主要是煤层瓦斯预抽，但是一方面由于我国煤层赋存条件大多是低透气性煤层，瓦斯抽采效果较差；另一方面由于吸附态瓦斯气体分子紧密吸附在煤颗粒上，难以将其分离并转化为游离态。因此抽采效果较差，往往需要回采前预抽半年以上，效率低、工作量大、能耗大、采掘接续困难。

近几年也发展了煤层水力压裂技术，一定程度上使得煤层裂隙发育，增加了煤层透气性，但仍然面临压裂效率较低，压裂后裂隙重新闭合使得瓦斯无法顺利抽出等问题。

同时，近期专家学者研究发现：CO₂-煤的亲和力和吸附力远大于瓦斯-煤的亲和力和吸附力。基于此，可以向煤层中注入CO₂气体，以置换出吸附态瓦斯气体，实现安全开采。但实施过程中面临着CO₂气体无法有效进入煤层并大范围扩散的难题。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种煤层中CO₂制剂高压致裂瓦斯增透与置换方法，用以解决现有煤层水力压裂效率低的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明技术方案中，一种煤层中CO₂制剂高压致裂瓦斯增透与置换方法，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，使泵入胶囊封孔器的水的水压不小于致裂压力；

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。

本发明技术方案中，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；

高压水管路通过胶囊泵站将高压水泵入胶囊封孔器中；

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中；

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中。

本发明技术方案中，酸液管路、碱液管路和高压水管路均设有进水管；