煤层气井地联合抽采全过程低负碳减排关键技术研究进展
苏现波1
赵伟仲2
王乾3
于世耀2
汪露飞2
宋金星4
王小明5
夏大平6
伏海蛟5
郭红玉4
孙长彦6
郭红光7
鲍园8
何环9
黄津2
1.河南理工大学 资源环境学院,河南 焦作 454000;河南理工大学非常规天然气研究院,河南 焦作 454000;中国地质大学资源学院,湖北武汉 430074;中原经济区煤层(页岩)气协同创新中心,河南 焦作 4540002.河南理工大学 资源环境学院,河南 焦作 4540003.河南理工大学 资源环境学院,河南 焦作 454000;河南理工大学非常规天然气研究院,河南 焦作 4540004.河南理工大学非常规天然气研究院,河南 焦作 454000;中原经济区煤层(页岩)气协同创新中心,河南 焦作 454000;河南理工大学 能源科学与工程学院,河南 焦作4540005.中国地质大学资源学院,湖北武汉 4300746.河南理工大学 资源环境学院,河南 焦作 454000;河南理工大学非常规天然气研究院,河南 焦作 454000;中原经济区煤层(页岩)气协同创新中心,河南 焦作 4540007.太原理工大学安全与应急管理工程学院,山西 太原 0300248.西安科技大学 地质与环境学院,陕西 西安 7100549.中国矿业大学 化工学院,江苏 徐州 221116
摘要："双碳"目标的实现与煤层气大规模商业化开发迫切需要新技术.在对煤层气开发与CCUS技术系统分析的基础上,以煤层气生物工程为依托,探讨和展望了地面煤层气开发、煤矿瓦斯抽采以及采空区煤层气开发过程中的低负碳减排关键技术.地面煤层气开发阶段,将煤层气开发转化为煤系气开发、将常规水力压裂转化为大规模缝网改造是实现煤层气商业化开发的有效途径;将液相CO2和微生物发酵液作为储层改造的工作液,在实现煤系三气储层一体化缝网改造的同时又实现了微生物与CO2联作下的增气增压、储层改性、CO2驱替甲烷等多重增产效应,为煤层气增产提供了 一条新途径,达到低碳减排目的;此外,通过CO2的生物甲烷化和同步地质封存实现了负碳减排.可见,对于煤层气开发而言,CO2可以促使其增产;对于CO2封存而言,煤储层是其最佳归宿.由此,地面煤层气开发实现了"一低两负"的碳减排.在井下瓦斯抽采阶段,根据硬煤的造缝增透增产、软煤的增容增透增产机制以及相关理论,提出了第1代水力强化技术——水力压裂和第2代水力强化技术——钻冲压一体化增透增产技术、三堵两注固液两相封孔技术、老孔修复增透和下向孔智能排水排粉气驱增产技术.这一技术体系实现了瓦斯由"抽得出"向"抽得快、抽得省、抽得净、抽得纯"转变,大幅提升瓦斯抽采的质和量,获取低碳能源,达到减少甲烷排空与碳减排的目的.同时,研发了能够准确测定瓦斯含量的钻取一体化密闭取心装置,建立了基于低速非线性渗流的煤层渗透性评价技术.在采空区煤层气开发阶段,粉煤灰将成为强化煤层生物气产出、充填采空区减沉和实现CO2矿化封存的首选材料.在具备圈闭条件的采空区首先注入菌液、少量粉煤灰和CO2实现煤和CO2的微生物甲烷化,以此获取低碳能源;抽采结束后进一步注入CO2和粉煤灰,粉煤灰和采空区积水中的钙镁等离子与溶解的CO2结合生成碳酸盐对粉煤灰胶结,实现了 CO2矿化封存和采空区固化减沉,具有显著的低负碳减排和生态环境治理意义.煤层气井地联合抽采全过程低负碳减排技术体系始终立足煤层气这一低碳能源的增产和CCUS,为我国碳中和目标的实现提供新的发展思路.
关键词：煤层气生物工程地面煤层气开发煤矿瓦斯抽采采空区煤层气开发低负碳减排CCUS
分类号：P618.11(矿床学)
资助基金：国家自然科学基金(42230804)国家自然科学基金(42072193)
论文发表日期：2023-01-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：22( 335-356 )
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