[发明专利]一种基于煤层气生物工程的碳减排方法

权利要求书

1.一种基于煤层气生物工程的碳减排方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

a、煤层气开发阶段的煤层气增产：针对温压条件为“储层温度T_c31.6℃、储层压力P_c7.39 MPa”下的煤储层采用微生物厌氧发酵增产煤层气，针对温压条件为“T_c=31.6℃~45℃、P_c7.39 MPa”下的煤储层采用超临界二氧化碳萃取-厌氧发酵联作增产煤层气，针对温压条件为“T_c45℃、P_c7.39”下的煤储层提出超临界二氧化碳萃取增产煤层气，如此实现煤层气开发增产；

b、煤层气开发后的二氧化碳封存：煤层气开发后的煤矿采空区和弃置区煤储层作为二氧化碳的封存场所，将煤层气开发后的二氧化碳注入煤矿采空区和弃置区煤储层进行临时封存和永久性封存，实现负碳减排；

c、煤层气开发后的二氧化碳生物甲烷化：煤层气开发后的二氧化碳在煤层气开发后的煤矿采空区和弃置区煤储层实现二氧化碳的生物甲烷化，实现煤层气的二次开发；

d、煤层气开发后的二氧化碳的捕集与利用：将煤层气开发利用后排放的二氧化碳捕集并注入到煤矿采空区、弃置区煤储层，实现二氧化碳封存与二氧化碳甲烷化，进一步实现该技术的闭环运行，实现净零排放。

2.根据权利要求1所述的基于煤层气生物工程的碳减排方法，其特征在于：步骤a中，微生物厌氧发酵增产煤层气是通过微生物改性增产实现的，微生物作用煤后改变了煤的表面物理化学性质，增加了煤层对甲烷的解吸能力，增加了煤层中甲烷运移和扩散的通道实现增扩、增透增产，生成的生物甲烷在一定程度上增加了储层压力，加大了流体运移产出的压力梯度，进而实现增产；超临界二氧化碳萃取-厌氧发酵联作是通过超临界二氧化碳萃取对煤的储层改性以及厌氧发酵联作引起的储层改性实现增解、增扩、增透、增压增产，同时在该过程中能够实现二氧化碳生物甲烷化；超临界二氧化碳萃取增产适用于1500 m以深不适合微生物生长代谢的储层，通过超临界萃取引起储层改性实现增解、增扩、增透、增压增产，将煤部分转化为更加洁净的甲烷，实现低碳减排。

3.根据权利要求2所述的基于煤层气生物工程的碳减排方法，其特征在于：步骤b中，二氧化碳封存包括临时封存和永久性封存，封存实施场所为弃置区煤储层和煤矿采空区，煤层气抽采达到废弃压力、不再具备开发价值的煤储层分布区称为弃置区，弃置区的煤储层为弃置区煤储层，在弃置区温度低于45℃的煤储层中同时注入微生物压裂液和二氧化碳，微生物通过地下水营养物质补给进行二氧化碳生物甲烷化，实现二氧化碳临时封存，在弃置区超过45℃的煤储层中实现二氧化碳的永久封存，在煤矿采空区中注入二氧化碳和生石灰实现二氧化碳的矿化封存，对煤矿采空区的固化有积极意义，有助于防止地面沉降造成生态破坏。

4.根据权利要求3所述的基于煤层气生物工程的碳减排方法，其特征在于：步骤c中，实施场所为煤矿采空区和弃置区温度低于45℃的煤储层，煤矿采空区所能够为微生物生长繁殖代谢提供相对适宜的还原环境，保证厌氧发酵的顺利进行，弃置区温度低于45℃的煤储层受地下水补给能够为微生物生长繁殖提供充足的营养物质，注入的二氧化碳能够在氢营养型产甲烷菌的作用下生成生物甲烷，实现二氧化碳生物甲烷化，进而实现煤层气二次开发，二氧化碳生物甲烷化是二氧化碳临时封存的一种方式。

5.根据权利要求4所述的基于煤层气生物工程的碳减排方法，其特征在于：步骤d中，开发利用的煤层气经发电、发热利用后被捕集并继续注入煤矿采空区和弃置区煤储层，继续实现二氧化碳的封存与生物甲烷化，实现其资源化利用；

上述的二氧化碳的捕集、封存、利用可以伴随煤层气开发、开发后整个过程，步骤a-d能够循环作业、实现闭环运行。