[发明专利]一种基于煤层气生物工程的碳减排方法

说明书

一种基于煤层气生物工程的碳减排方法，具体包括以下步骤：a、煤层气开发阶段的煤层气增产；b、煤层气开发后的二氧化碳封存；c、煤层气开发后的二氧化碳生物甲烷化；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。本发明操作简单、成本低、适用范围广、能够实现多途径、多方式二氧化碳的资源化利用与封存，具有很大的资源意义和环境意义。

技术领域

本发明涉及煤层气开发与二氧化碳资源化相结合的工程领域，具体的说，涉及一种基于煤层气生物工程的碳减排方法。

背景技术

化石能源是目前人类社会最主要的能源来源，同时也是大气中二氧化碳的最大贡献者。相较于煤炭（高碳能源），同属化石能源的天然气则是一种高效的中低碳能源，在产生相同热值的情况下其二氧化碳排放量与煤相比能够降低三分之二左右，表明天然气是化石能源向低碳洁净能源转化过程中一种重要的过渡能源。对于仍以煤炭作为能源消耗主体的中国，加快天然气的开发对双碳目标的实现与确保国家能源安全具有重要意义。煤层气是一种重要的非常规天然气，我国2000 m以浅的资源量可达36.8×1012 m³。我国煤层气开发已经历40余年，累计施工煤层气井21000余口，但煤层气井的商业达产率仍不足三分之一，这些低产井中相当一部分位于我国煤层气开发的有利区块，探索一套行之有效的增产技术已经成为大家关注的焦点。煤层气生物工程能够将煤部分转化为洁净的甲烷并被开发利用，是一种煤层气开发有效增产与减排途径。另外，CCUS（CO₂捕集、利用与封存）被认为是应对全球气候变化、实现碳中和不可或缺的技术。

双碳目标的实现包括以下主要途径，即（1）减碳技术：通过节能减耗，促使单位GDP能耗降低；（2）低碳技术：利用风能、光能等进行发电；（3）零碳技术：利用水电、核电、地热提供能源；（4）负碳技术：通过森林碳汇、地质封存等方式减少大气中二氧化碳浓度。而作为一种高效且低成本的负碳技术——煤层气生物工程（Coalbed Gas Bioengineering, CGB）在碳减排、碳达峰、碳中和形势下应运而生。苏现波等提出了“CGB”的概念，是一种特殊的厌氧发酵工程，即采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，把煤部分转化为煤层气和与之伴生的液相有机物的一种新技术。弃置区煤储层和煤矿采空区是二氧化碳的最佳封存场所，有望成为CCUS技术的首选实施对象。但目前煤层气开发过程中实现二氧化碳减排的费用较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于煤层气生物工程的碳减排方法，本发明操作简单、成本低、适用范围广、能够实现多途径、多方式二氧化碳的资源化利用与封存，具有很大的资源意义和环境意义。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于煤层气生物工程的碳减排方法，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；