中国矿业大学(北京)薛东杰获国家专利权
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龙图腾网获悉中国矿业大学(北京)申请的专利一种高温水蒸气协同液态二氧化碳驱替甲烷方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119900515B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-23发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510322010.5,技术领域涉及:E21B43/00;该发明授权一种高温水蒸气协同液态二氧化碳驱替甲烷方法是由薛东杰;徐恒;程建超;张超;毕林森;姚金月;王琪;娄方彦;刘升贵设计研发完成,并于2025-03-19向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种高温水蒸气协同液态二氧化碳驱替甲烷方法在说明书摘要公布了:严格控制甲烷浓度是煤矿工程中非常重要的一项措施。由于直接抽取效率较低,难以完全回收所有的甲烷资源,通过向目标煤层采取的试样进行三轴压缩试验,得到抗压强度确定高温水蒸气及液态二氧化碳的注入压力,通过插入式射孔枪对煤层进行射孔,使得注入的高温水蒸气和液态二氧化碳深入煤层作用。对高温水蒸气的注入量采用甲烷浓度监测仪控制,对液态二氧化碳的注入量依据Langmuir吸附等温线确定。高温水蒸气、液态二氧化碳以及二者协同产生的热胀冷缩反应均会增加煤层裂隙数量,并且,促使吸附在煤基质上的甲烷解吸并释放到裂隙和孔隙中,使得甲烷更容易被驱替,更大程度提高甲烷的驱替量及收集量,防止煤矿工程中瓦斯爆炸事故的发生。
本发明授权一种高温水蒸气协同液态二氧化碳驱替甲烷方法在权利要求书中公布了:1.一种高温水蒸气协同液态二氧化碳驱替甲烷方法,其特征在于,具体包括以下步骤; 步骤一:对目标煤层取样,并对标准试样进行三轴压缩试验,根据试验得出的抗压强度确定高温水蒸气及液态二氧化碳注入压力的大小; 步骤二:从地面向目标煤层进行钻孔,钻井完成后下放钢套管并泵入水泥进行固井处理,并通过射孔枪在目标煤层射孔点预定位置进行射孔; 步骤三:用桥塞封堵液态二氧化碳注气井,将高温水蒸气从注气井中注入到目标煤层中,当甲烷监测仪监测出甲烷体积分数趋于稳定时,停止注入高温水蒸气,用桥塞封隔高温水蒸气注气井,并将液态二氧化碳从注气井中注入到目标煤层,使高温水蒸气和液态二氧化碳二者协同作用; 其中,在步骤一中,对试样进行三轴压缩试验,检测在x1,x2,x3,x4,x5五组围压条件下试样的抗压强度P,求出五组试验抗压强度P的平均值记为P0,并在原始P0的基础上增加了20%的波动范围,即取P0-1.2P0压力大小作为高温水蒸气及液态二氧化碳注入压力; 在步骤二中,从地面向目标煤层进行钻孔,包括一口高温水蒸气注气井、一口液态二氧化碳注气井、两口水平井和一口出气井;射孔点预定位置为:水平井进气端初始点位为第一处上射孔点,后续各上射孔点均与第一处上射孔点间距50分米,各下射孔点位于两上射孔点位处之间; 在步骤三中,所述液态二氧化碳的注入量依靠Langmuir吸附等温线确定,并取高温水蒸气注入量的3倍为液态二氧化碳最大注入量,所述Langmuir吸附等温线表达式如式1所示: 其中,在式1中,θ为甲烷表面覆盖率,定义为分子数占总可能吸附分子数的比例0≤θ≤1;n为拟合系数;k为Langmuir吸附常数;Q1为高温水蒸气注入量;Q2为液态二氧化碳注入量。
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