中國礦業大學(北京)薛東杰獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉中國礦業大學(北京)申請的專利一種高溫水蒸氣協同液態二氧化碳驅替甲烷方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN119900515B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-23發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202510322010.5,技術領域涉及:E21B43/00;該發明授權一種高溫水蒸氣協同液態二氧化碳驅替甲烷方法是由薛東杰;徐恒;程建超;張超;畢林森;姚金月;王琪;婁方彥;劉升貴設計研發完成,并于2025-03-19向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種高溫水蒸氣協同液態二氧化碳驅替甲烷方法在說明書摘要公布了:嚴格控制甲烷濃度是煤礦工程中非常重要的一項措施。由于直接抽取效率較低,難以完全回收所有的甲烷資源,通過向目標煤層采取的試樣進行三軸壓縮試驗,得到抗壓強度確定高溫水蒸氣及液態二氧化碳的注入壓力,通過插入式射孔槍對煤層進行射孔,使得注入的高溫水蒸氣和液態二氧化碳深入煤層作用。對高溫水蒸氣的注入量采用甲烷濃度監測儀控制,對液態二氧化碳的注入量依據Langmuir吸附等溫線確定。高溫水蒸氣、液態二氧化碳以及二者協同產生的熱脹冷縮反應均會增加煤層裂隙數量,并且,促使吸附在煤基質上的甲烷解吸并釋放到裂隙和孔隙中,使得甲烷更容易被驅替,更大程度提高甲烷的驅替量及收集量,防止煤礦工程中瓦斯爆炸事故的發生。
本發明授權一種高溫水蒸氣協同液態二氧化碳驅替甲烷方法在權利要求書中公布了:1.一種高溫水蒸氣協同液態二氧化碳驅替甲烷方法,其特征在于,具體包括以下步驟; 步驟一:對目標煤層取樣,并對標準試樣進行三軸壓縮試驗,根據試驗得出的抗壓強度確定高溫水蒸氣及液態二氧化碳注入壓力的大小; 步驟二:從地面向目標煤層進行鉆孔,鉆井完成后下放鋼套管并泵入水泥進行固井處理,并通過射孔槍在目標煤層射孔點預定位置進行射孔; 步驟三:用橋塞封堵液態二氧化碳注氣井,將高溫水蒸氣從注氣井中注入到目標煤層中,當甲烷監測儀監測出甲烷體積分數趨于穩定時,停止注入高溫水蒸氣,用橋塞封隔高溫水蒸氣注氣井,并將液態二氧化碳從注氣井中注入到目標煤層,使高溫水蒸氣和液態二氧化碳二者協同作用; 其中,在步驟一中,對試樣進行三軸壓縮試驗,檢測在x1,x2,x3,x4,x5五組圍壓條件下試樣的抗壓強度P,求出五組試驗抗壓強度P的平均值記為P0,并在原始P0的基礎上增加了20%的波動范圍,即取P0-1.2P0壓力大小作為高溫水蒸氣及液態二氧化碳注入壓力; 在步驟二中,從地面向目標煤層進行鉆孔,包括一口高溫水蒸氣注氣井、一口液態二氧化碳注氣井、兩口水平井和一口出氣井;射孔點預定位置為:水平井進氣端初始點位為第一處上射孔點,后續各上射孔點均與第一處上射孔點間距50分米,各下射孔點位于兩上射孔點位處之間; 在步驟三中,所述液態二氧化碳的注入量依靠Langmuir吸附等溫線確定,并取高溫水蒸氣注入量的3倍為液態二氧化碳最大注入量,所述Langmuir吸附等溫線表達式如式1所示: 其中,在式1中,θ為甲烷表面覆蓋率,定義為分子數占總可能吸附分子數的比例0≤θ≤1;n為擬合系數;k為Langmuir吸附常數;Q1為高溫水蒸氣注入量;Q2為液態二氧化碳注入量。
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