[发明专利]一种二氧化碳煤层地质储存的试验方法

权利要求书

1. 一种二氧化碳煤层地质储存的试验方法，其特征在于所采用的装置为一种能够高压封装大尺寸试件，可模拟煤层埋藏深度达4800m的地质环境条件的装置，该方法首先将试件置于地质环境模拟系统中，对试件进行负压抽真空后，开启流体注入系统中的注水子系统，先对试件注入10~30%的水量，使试件处于半饱和或饱和含水率状态，通过温度控制系统设定模拟地层深度的加热温度，对大尺寸试件进行加热，温度达到设定值并稳定30分钟后，通过轴压与围压加载子系统交替作用分别对试件施加轴压与围压，至设定压力值后停止加压，通过控制系统保持试件在模拟地层条件下的压力与温度值，开启渗透压控制子系统、瓦斯注入子系统和流体温度控制子系统，对地质环境模拟系统中的煤体试件注入瓦斯，流体温度控制子系统给流体加热保证注入流体温度与试件温度相同，瓦斯注入压力低于试件围压，渗透压子系统保证地质环境模拟系统内部流体的压力，当煤体试件中瓦斯含量达到饱和状态时，一定温度与地应力条件的煤层地质系统模拟完成，停止瓦斯注入，开启二氧化碳注入子系统向煤体试件注入与试件温度相同的二氧化碳，模拟二氧化碳地质储存与瓦斯驱替过程，同样，注入二氧化碳压力要低于试件所受围压，当注入二氧化碳达到饱和后，停止二氧化碳注入，让大煤样试件中两种气体进行竞争吸附150h以上，而后，开启流体采出系统，自然释放煤体试件中的游离态流体，通过流体采出系统中的干燥子系统对产出流体进行干燥脱水处理，之后利用瓦斯和二氧化碳相态临界点的不同，进行瓦斯与二氧化碳物理分离，收集产物，试验结束后，通过测试控制系统进行注入产出分析，分析试验条件下、煤体二氧化碳地质储存与驱替瓦斯量，对该条件下相应煤层二氧化碳地质储存与瓦斯驱替效益进行评价分析，改变煤样与相应作用温度压力地质环境条件，重复上述步骤即可进行不同条件下的二氧化碳地质储存与瓦斯驱替效益评价分析，其具体实施的步骤为：

1） 将试件尺寸为200×200×400mm的试件置于地质环境模拟系统中，对试件进行负压抽真空，开启流体注入系统中的注水子系统（1），流体注入压力为0—100Mpa，先对试件注入10~30%的水量，使试件处于半饱和或饱和含水率状态；

2）开启地质环境模拟系统中温度控制子系统（10）对大试件进行加热至设定模拟的地层温度20℃—200℃，稳定30分钟时间后，通过轴压与围压加载子系统交替作用分别对试件施加轴压与围压，至设定压力值（轴压0—120MPa,围压0—120MPa）后停止加压，通过控制系统保持试件在模拟地层条件下的压力与温度值；

3）开启渗透压控制子系统（12）、瓦斯注入子系统（4）和流体温度控制子系统（5），渗透压控制子系统（12）可将夹持器（11）内的渗透压控制在0-100Mpa，流体控制子系统（5）将瓦斯加热至地质环境模拟系统相同温度，对地质环境模拟系统中的煤体试件注入等温瓦斯至煤体试件中瓦斯含量达到饱和状态，瓦斯注入压力低于试件围压；

4）开启二氧化碳注入子系统（3）向煤体试件注入与试件温度相同的二氧化碳，同样，注入二氧化碳压力要低于试件所受围压，当注入二氧化碳达到饱和后，停止二氧化碳注入，关闭流体温度控制子系统；

5）试件中两种气体进行竞争吸附150h以上；

6）开启流体采出系统，自然释放煤体试件中的游离态流体，通过流体采出系统中的干燥子系统（13）对产出流体进行干燥脱水处理，之后通过二氧化碳瓦斯分离子系统（14）进行瓦斯与二氧化碳物理分离，收集产物，二氧化碳瓦斯分离子系统（14）采用物理分离的方法，利用冷却加压的方法，所设试验参数温度为-10℃—0℃，压力为2.7MPa—3.5Mpa；

7）通过测试控制系统进行注入产出分析，分析试验条件下煤体二氧化碳地质储存与驱替瓦斯量，对该条件下相应煤层二氧化碳地质储存与瓦斯驱替效益进行评价分析，本次二氧化碳煤层地质储存的实验完成，测试控制系统利用压力传感器（6）、温度传感器（7）、重力传感器（16）和流量传感器（18）动态检测试验数据，并将数据传输至计算机进行分析。