【技术实现步骤摘要】
煤层原位微生物与ScCO2协同增产甲烷的实验装置及方法
[0001]本申请属于能源开采
,具体涉及一种煤层原位微生物与ScCO2协同增产甲烷的实验装置及方法。
技术介绍
[0002]近年来,由于二氧化碳(CO2)过度排放造成的温室效应日益严重,引起冰川融化、海平面上升等一系列环境问题。在煤层气开采过程中,利用CO2‑
ECBM(CO
2 enhanced coalbed methane)技术,通过向煤层中注入CO2置换出原来附着于煤表面的CH4,以提高煤层气的采收率,同时实现了煤层中CO2的地质封存,有效降低大气中CO2的浓度。另外,利用微生物可以促进煤层气产出,这种增产煤层气的方法被称为MECBM(Microbially enhanced coalbed methane)技术,其原理为利用煤层中的本源产甲烷菌群或注入高活性外源产甲烷菌群,通过投加营养物质激活,进行微生物群落结构调控,促进微生物降解煤、沥青质和石蜡等产生甲烷气体;同时,利用微生物对煤组分的降解以增加煤层渗透率。因此,将二氧化碳驱替煤层气(CO2‑
ECBM)技术和微生物促进煤层气产出(MECBM)技术相结合,通过向深部煤层注入CO2和利用微生物共同提升煤层气采收率和CO2封存潜力具有极其重要的价值。
[0003]另外,当煤层注入CO2后,煤层埋藏深度超过800m时,煤岩的温度和压力很容易使CO2达到超临界状态。煤层的煤基质或孔隙中的碳氢化合物和脂类等有机化合物能够被超临界CO2(ScCO2)萃取,有利于煤体孔隙率 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种煤层原位微生物与ScCO2协同增产甲烷的实验装置,其特征在于,包括泵注系统、原位环境模拟系统和产物收集系统,所述原位环境模拟系统内设置有实验腔,所述实验腔用于设置煤芯试件(20),所述原位环境模拟系统还用于为所述煤芯试件(20)提供实验温度和实验压力,所述泵注系统与所述原位环境模拟系统相连接,用于向所述实验腔内通入CO2与N2的混合气体和微生物溶液,所述产物收集系统与所述实验腔相接,用于收集所述实验腔内的气体和微生物溶液。2.根据权利要求1所述的煤层原位微生物与ScCO2协同增产甲烷的实验装置,其特征在于,所述原位环境模拟系统包括岩芯夹持器(19),所述实验腔设置在所述岩芯夹持器(19)内;所述原位环境模拟系统包括控压装置,所述控压装置与所述岩芯夹持器(19)相接,且伸入所述实验腔内,用于沿所述煤芯试件(20)的径向和轴向以预设压力挤压煤芯试件(20);所述原位环境模拟系统包括控温装置,所述控温装置包括温度传感器(30)和温度调整器,所述温度传感器(30)用于获取所述岩芯夹持器(19)所在空间的温度,所述温度调整器用于调整所述岩芯夹持器(19)所在空间的温度。3.根据权利要求2所述的煤层原位微生物与ScCO2协同增产甲烷的实验装置,其特征在于,所述控压装置包括多孔曲面板(26)、胶筒(27)、轴压板和伺服液压泵(29),所述胶筒(27)同轴套设在所述岩芯夹持器(19)内,所述多孔曲面板(26)同轴套设在所述胶筒(27)内,所述煤芯试件(20)设置在所述多孔曲面板(26)所围成的空间内,所述多孔曲面板(26)上开设有让位缝(33),所述让位缝(33)沿径向和轴向贯穿所述多孔曲面板(26),所述伺服液压泵(29)与所述岩芯夹持器(19)的围压注入端相连通,用于向所述胶筒(27)的外周壁与所述岩芯夹持器(19)的内周壁之间注入液压介质,以通过所述胶筒(27)和所述多孔曲面板(26)沿径向对所述煤芯试件(20)施加压力;所述伺服液压泵(29)与所述岩芯夹持器(19)的轴压注入端相连通,用于向所述轴压板远离所述煤芯试件(20)的一侧注入液压介质,以带动所述轴压板沿轴向对所述煤芯试件(20)施加压力。4.根据权利要求3所述的煤层原位微生物与ScCO2协同增产甲烷的实验装置,其特征在于,所述控压装置还包括第一压力传感器(21)、第二压力传感器(22)和第三压力传感器(25),所述岩芯夹持器(19)包括气体入口端,所述气体入口端分别与所述实验腔和所述泵注系统相连接,所述CO2与N2的混合气体经由所述气体入口端进入到所述实验腔内,所述第一压力传感器(21)设置在气体入口端处,所述第二压力传感器(22)设置在所述轴压注入端处,所述第三压力传感器(25)设置在所述围压注入端处。5.根据权利要求2所述的煤层原位微生物与ScCO2协同增产甲烷的实验装置,其特征在于,所述泵注系统包括混合气源(1)、气源减压器(2)、气动增压器(3)和空气压缩机(4);所述混合气源(1)、所述气源减压器(2)、所述气动增压器(3)和所述岩芯夹持器(19)依次连接,以使所述CO2与N2的混合气体从所述混合气源(1)排出后依次流过所述气源减压器(2)和所述气动增压器(3)后,进入至所述岩芯夹持器(19)内的所述实验腔内,所述气动增压器(3)还与所述空气压缩机(4)相连接;所述气动增压器(3)与所述岩芯夹持器(19)之间的流路上还连接有活塞式中间容器
(6),所述活塞式中间容器(6)还与电动液压泵(5)连接,以使所述电动液压泵(5)带动所述活塞式中间容器(6)压缩所述气动增压器(3)与所述岩芯夹持器(19)之间流路内的所述CO2与N2的混合气体至预设气压;所述电动液压泵(5)还与微生物溶液储罐(7)的输入端相连接,所述微生物溶液储罐(7)的输出端与所述岩芯夹持器(19)相连接,所述电动液压泵(5)用于带动所述微生物溶液储罐(7)内的溶液流至所述岩芯夹持器(19)的所述实验腔内。6.根据权利要求5所述的煤层原位微生物与ScCO2协同增产甲烷的实验装置,其特征在于,所述控温装置还包括恒温箱(32),所述温度传感器(30)、所述温度调整器、所述活塞式中间容器(6)、所述微生物溶液储罐(7)和所述岩芯夹持器(19)设置在所述恒温箱(32)内。7.根据权利要求5所述的煤层原位微生物与ScCO2协同增产甲烷的实验装置,其特征在于,所述产物收集系统包括气体收集罐(15)和溶液收集罐(16),所述气体收集罐(15)连接在所述气动增压器(3)与所述岩芯夹持器(19)之间的流路上,所述溶液收集罐(16)连接在所述微生物溶液储罐(7)与所述岩芯夹持器(19)之间的流路上。8.一种煤层原位微生物与ScCO2协同增产甲烷的实验方法,其特征在于,通过如权利要求1
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7任意一项所述的煤层原位增产甲烷的实验装置进行实验,所述实验方法包括:将所述煤芯试件(20)放入所述原位环境模拟系统的所述实验腔内;通过所述原位环境模拟系统调整所...
【专利技术属性】
技术研发人员:朱万成,王文星,刘书源,黄薇羽,张秀凤,魏晨慧,牛雷雷,
申请(专利权)人:东北大学,
类型:发明
国别省市:
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