[发明专利]一种二氧化碳煤层地质储存的试验方法

说明书

技术领域

本发明一种二氧化碳煤层地质储存的试验方法，属于温室效应气体地质埋存技术领域范畴。主要用于对主要温室效应气体二氧化碳在不同深部煤层中进行地质储存与煤层瓦斯驱替效果的试验研究。

背景技术

随着全球气候变暖，作为主要温室效应气体的二氧化碳处置问题逐渐成为全球相关科学家关注的热点。对二氧化碳地质处置有多种方式，包括废弃油气藏储存、深部咸水层储存、深部不可开采煤层储存、盐岩溶腔储存等。由于煤层对二氧化碳与瓦斯的吸附性差异特征，在煤层中进行地质储存在对二氧化碳进行地质封存的同时，还可对其中富含的清洁能源——瓦斯气体进行高效回收，具有二氧化碳储存与煤层气回收的双重效益。已有研究发现，根据煤层特性与赋存环境压力温度条件的不同，煤层对二氧化碳与瓦斯的吸附比高达8~10比1。但这些结果均是在mm级颗粒状煤粉吸附特性研究基础上获得的，其试验条件与地下煤层真实赋存条件相距甚远。一方面不能反映煤层富含解理裂隙的结构特征，另一方面也不能体现深部煤层赋存的地应力与地温条件。为更加逼真模拟深部地下煤层赋存条件下，二氧化碳注入及其对煤层瓦斯驱替效果的研究，需要对试验方法及试验装置进行重要革新。

发明内容

本发明一种二氧化碳煤层地质储存的试验方法的目的在于，克服传统试验方法的缺陷与不足，根据煤层地质赋存条件与煤体自身物理结构特征的实际情形，公开提供一种能够满足在实验室内对地下深部煤层中进行二氧化碳地质储存与煤层瓦斯驱替的先进、高效、直观、可靠的试验方法与相应装置。

本发明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，试件尺寸为200×200×400mm，试件轴压与围压可分别达120MPa，试件环境温度达200℃，可模拟煤层埋藏深度达4800m的地质环境条件的装置，该试验装置由地质环境模拟系统、流体注入系统、流体采出系统与测试控制系统四大系统组成，地质环境模拟系统围绕200×200×400mm大尺寸煤样试件，施加0~120MPa与20~200℃范围的压力温度条件，由轴压加载子系统、围压加载子系统、温度控制子系统和渗透压控制子系统构成；流体注入系统对地质环境模拟系统中的大煤样进行水、瓦斯与二氧化碳不同流体的注入，根据试验要求控制注入水量大小、二氧化碳的流体与气体状态，由注水子系统、二氧化碳注入子系统、瓦斯注入子系统和流体温度控制子系统组成；流体采出系统对地质环境模拟系统中，在一定地质环境条件下，对经过竞争吸附之后产出的水、二氧化碳与瓦斯流体进行收集，该系统包括干燥子系统和二氧化碳瓦斯分离子系统；测试控制系统对流体注入系统中二氧化碳与瓦斯注入量、流体采出系统中二氧化碳与瓦斯产出量以及地质环境模拟系统中温度与压力进行精确测量和控制，以保证试验条件与测试结构的可靠性，并经电脑计算分析后直接显示个系统工作状况与测试结果。