一种老窑破坏区煤层气抽采和二氧化碳封存的井身结构制造技术

本实用新型专利技术属于地质勘查技术领域，具体涉及一种老窑破坏区煤层气抽采和二氧化碳封存的井身结构。解决了目前老窑破坏区空间无法得到有效利用、现有的二氧化碳封存技术又存在钻探深度大，成本高等技术问题。该结构包括开在老窑破坏区的至少一个煤层气抽采井以及一个CO2注入井；所述煤层气抽采井和CO2注入井的底部均打入老窑采空区；CO2注入井的底部连接有CO2配注器，煤层气抽采井的底部安装有CO2反渗透膜，煤层气抽采井井口设有抽油机。该技术选择煤层气抽采+CO2注入的模式将二氧化碳封存在老窑破坏区中，在达到二氧化碳地质封存的前提下，还可将废弃的地下空间有效利用起来，同时能抽采老窑中富集的煤层气，一举多得，成本低廉。低廉。低廉。

【技术实现步骤摘要】
一种老窑破坏区煤层气抽采和二氧化碳封存的井身结构


[0001]本技术属于地质勘查
，具体涉及一种老窑破坏区煤层气抽采和二氧化碳封存的井身结构。

技术介绍

[0002]老窑破坏区是指年代久远的、开采方式落后的且无法确定其边界的小范围私挖乱采形成的多处采空区范围。老窑破坏区由于其开采年代久远，开采技术落后，导致呈现“数量较多、面积小较、分布较广、范围不明”的特点，无法有针对性的对废弃采空区进行利用。目前，面对日益紧迫的环境问题和碳达峰，碳减排的发展目标，对二氧化碳进行地下封存是一个比较可行的办法。以往的二氧化碳封存一般选择储存在深部煤层或者深部咸水层中，由于钻探深度大，成本高；如能将二氧化碳封存到废弃的老窑破坏区，不仅能够解决二氧化碳的处置问题，还能将废弃的地下空间利用起来，同时利用二氧化碳的驱替效应继续抽采老窑破坏区富集的煤层气，达到“一箭三雕”的效果。

技术实现思路

[0003]本技术为解决目前老窑破坏区空间无法得到有效利用、现有的二氧化碳封存技术又存在钻探深度大，成本高等技术问题，提供一种老窑破坏区煤层气抽采和二氧化碳封存的井身结构。
[0004]本技术是采用如下技术方案实现的：一种老窑破坏区煤层气抽采和二氧化碳封存的井身结构，包括开在老窑破坏区的至少一个煤层气抽采井以及一个CO2注入井；所述煤层气抽采井和CO2注入井的底部均打入位于老窑破坏区下方的老窑采空区；CO2注入井的底部连接有CO2配注器，煤层气抽采井的底部与老窑采空区相连的位置安装有CO2反渗透膜，煤层气抽采井井口设有抽油机。
[0005]先对至少一个煤层气抽采井进行钻探施工，开始抽采至少一处的煤层气；当至少一口井的煤层气产量曲线开始下降时，施工CO2注入井并在其井口开始注入CO2。注入的CO2会对采空区中残余的不可采煤层进行驱替效应，同时由于附近的煤层气井在不停的抽采，会导致附近的CO2吸向煤层气抽采井，从而导通CO2注入井附近范围内所有的小型采空区；当煤层气产量枯竭时，将煤层气井底部的CO2反渗透膜取出，全部替换为CO2配注器，煤层气井转变为新的CO2注入井，和之前的CO2注入井一起进行CO2注入工作，直至周围其余煤层气井影响范围内所有的老窑采空区内部全部被CO2充满。
[0006]CO2反渗透膜的主要作用是允许分子动力学直径较小的的CH4通过，不允许分子动力学直径较大的CO2通过，达到分离CO2和CH4的效果。
[0007]CO2配注器的主要作用是控制CO2注入的流量。
[0008]进一步的，所述煤层气抽采井为四个，均围绕CO2注入井呈环形布置，CO2注入井位于圆心。
[0009]注入的CO2会对采空区中残余的不可采煤层进行驱替效应，同时由于周围的四口
煤层气井在不停的抽采，会导致中心的CO2吸向四周，从而导通四周范围内所有的小型采空区；当煤层气产量枯竭时，将四个煤层气抽采井底部的CO2反渗透膜取出，全部替换为CO2配注器，四个煤层气抽采井转变为新的CO2注入井，和中心的CO2注入井一起进行CO2注入工作，直至五口井影响范围内所有的老窑采空区内部全部被CO2充满。
[0010]该方案适用于老窑破坏区，因其开采年代久远，区内布满了数量较多、面积较小、分布较广、范围不明的老窑采空区，采用煤层气抽采+CO2注入的模式可以将一定区域内零星分布的采空区在地下全部打通，形成气体运移通道，提高了一定范围内老窑采空区的利用效率。
[0011]本技术的有益效果：本技术方案选择煤层气抽采+CO2注入的模式将二氧化碳封存在废弃老窑破坏区中，在达到二氧化碳地质封存的前提下，不仅成本低廉，而且可以将废弃的地下空间有效利用起来，同时还能抽采老窑中富集的煤层气，一举多得。
附图说明
[0012]图1本技术结构示意图。
[0013]图2 老窑破坏区煤层气抽采井和CO2注入井的分布示意图。
[0014]1‑
第一煤层气抽采井，2
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第二煤层气抽采井，3
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第三煤层气抽采井，4
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第二煤层气抽采井，5
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CO2注入井，6
‑
CO2反渗透膜，7
‑ꢀ
CO2配注器，8
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老窑破坏区，9
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第一老窑采空区，10
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第二老窑采空区，11
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第三老窑采空区，12
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第四老窑采空区，13
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含水层，14
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裂隙带，15
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被导通的裂隙。
具体实施方式
[0015]为使本技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本技术：
[0016]结合图1所示：一种老窑破坏区煤层气抽采和二氧化碳封存的一体化技术，由第一煤层气抽采井1、第二煤层气抽采井2、第三煤层气抽采井3、第四煤层气抽采井4、CO2注入井5、CO2反渗透膜6、CO2配注器7组成。
[0017]其中所述CO2反渗透膜6安装于第一~第四煤层气抽采井的底部，CO2配注器7安装于CO2注入井5的底部。
[0018]进一步的，CO2反渗透膜6的主要作用是允许分子动力学直径较小的CH4通过，不允许分子动力学直径较大的CO2通过，达到分离CO2和CH4的效果。
[0019]进一步的，CO2配注器7的主要作用是控制CO2注入的流量。
[0020]进一步的，第一~第四煤层气抽采井围绕CO2注入井5呈圆圈布置，其中CO2注入井5位于圆心。
[0021]进一步的，有一个煤层气抽采井与CO2注入井5打入的是同一个老窑采空区，其余三个和CO2注入井5打入的则不是同一个老窑采空区，并且其余三个打入的也是互不相同的老窑采空区。
[0022]进一步的，结合图2所示，四个煤层气抽采井分别为第一煤层气抽采井1、第二煤层气抽采井2、第三煤层气抽采井3、第四煤层气抽采井4；第一煤层气抽采井1打入第一老窑采空区9，第二煤层气抽采井2和CO2注入井5共同打入第二老窑采空区10，第三煤层气抽采井3
打入第三老窑采空区11，第四煤层气抽采井4打入第四老窑采空区12。
[0023]该方案适用于老窑破坏区，因其开采年代久远，区内布满了小范围且边界不明的采空区，采用煤层气抽采+CO2注入井的模式可以将零星分布的小范围采空区打通，形成气体运移通道。
[0024]工作原理：先对第一~第四煤层气抽采井1~4进行钻探施工，开始抽采这4处的煤层气；当这四口井的煤层气产量曲线开始下降时，施工CO2注入井5并在其井口开始注入CO2。注入的CO2会对采空区中残余的不可采煤层进行驱替效应，同时由于周围的四口煤层气井在不停的抽采，会导致中心的CO2吸向四周，从而导通四周范围内所有的小型采空区；当煤层气产量枯竭时，将第一~第四煤层气抽采井1~4底部的CO2反渗透膜取出，全部替换为CO2配注器7，第一~第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种老窑破坏区煤层气抽采和二氧化碳封存的井身结构，其特征在于，包括开在老窑破坏区的至少一个煤层气抽采井以及一个CO2注入井；所述煤层气抽采井和CO2注入井（5）的底部均打入位于老窑破坏区下方的老窑采空区；CO2注入井（5）的底部连接有CO2配注器（7），煤层气抽采井的底部与老窑采空区相连的位置安装有CO2反渗透膜（6），煤层气抽采井井口设有抽油机。2.如权利要求1所述的一种老窑破坏区煤层气抽采和二氧化碳封存的井身结构，其特征在于，所述煤层气抽采井为四个，均围绕CO2注入井（5）呈环形布置。3.如权利要求2所述的一种老窑破坏区煤层气抽采和二氧化碳封存的井身结构，其特征在于，四个煤层气抽采井与CO2注入井（5）的水平间距相同。4.如权利要求3所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：覃轩，王聪，苏育飞，魏子聪，贾龙，侯彬，李永顺，焦鹏帅，姜伟，庞志红，令狐博，曾玲，朱亚茹，姜慧慧，
申请(专利权)人：山西省煤炭地质勘查研究院，
类型：新型
国别省市：