[发明专利]一种利用煤矿废弃矿井采空区封存CO2的方法

说明书

本发明公开了一种利用煤矿废弃矿井采空区封存CO₂的方法，属于CO₂的地质封存技术领域，具体为将从固定排放源通过分离富集后得到的CO₂气体压缩到超临界状态后注入到煤矿废弃矿井的采空区，利用采空区和井下废弃巷道和硐室空间进行永久封存，通过布置测压井监测CO₂封存状况，通过岩移控制、留设和加固隔离煤柱、设置隔离墙、注浆堵塞缝隙保证CO₂封存的安全性；本发明封存机理简单，CO₂注入阻力小，注入成本低，地质勘探工程量少，易于管理，有利于CO₂将来的重复利用，前期高压注入可以缓解地表下沉，井田内现有钻孔、井筒等工程可以重复利用，降低工程量，大型火电厂等CO₂集中排放源和煤矿矿井伴生，有利于CO₂就地封存。

技术领域

本发明属于CO₂的地质封存技术领域，具体涉及一种利用煤矿废弃矿井采空区封存CO₂的方法。

背景技术

目前世界一次能源，特别是中国一次能源以化石能源为主，CO₂排放量不断增长。降低CO₂量除了采取主动措施减少排放(如提高能源效率、开发洁净能源等)和提高地球陆地系统对CO₂的吸收能力(碳汇)外，对已经产生的CO₂进行人为处置成为近年来人们关注的焦点。其中一种CO₂人为处置方法是使用CO₂合成制品，做好CO₂的利用，但受技术限制，潜力有限；因此，对CO₂进行封存成为备受关注的研究领域。

目前CO₂人工封存的场所主要是海洋和地下。

CO₂海洋封存技术20世纪70年代在澳大利亚出现，在海洋国家得到较多的研究，其中日本RITE(财团法人地球环境产业技术研究机构)进行的研究较为深入，已经取得了丰富的成果。虽然海洋处理CO₂的潜力非常巨大，但由于海洋生态系统的复杂性和测试方法的局限性，无法准确估测CO₂的大规模注入对海洋生态系统的影响，因此目前该技术仍停留在实验研究阶段。

CO₂地质封存具有广泛的应用前景。CO₂地质封存技术的基本思路为：把从集中排放源(发电厂、钢铁厂等)分离富集得到的CO₂注入到地下深处具有适当封闭条件的地层中隔离起来。主要包括废气分离、压缩、输送、和调压注入等几个环节。目前研究较多及具有应用价值的CO₂地质封存方式主要有：(1)沉积盆地内的深部咸水层封存；(2)油气田封存，包括已废弃或无商业开采价值的油气田封存和开采中的油气田封存(提高石油采收率的CO₂驱油技术：CO₂-EOR)；(3)无商业开采价值的深部煤层封存(加强煤层气回收的CO₂驱气技术：CO₂-ECBMR)。其中，深部咸水层封存最为引人注目。

尽管深部咸水层封存具有储存量大、安全等优势，是目前研究最多、应用最广，也是最具推广前景的CO₂封存技术，但是深部咸水层封存研究面临的困难和挑战也非常多。其物理化学过程复杂，涉及的时间、空间尺度宽广，加上中国在该领域起步较晚，面临大量的全新研究领域，距实际应用推广尚有很长的路程要走，难解燃眉之急。因此，根据中国实际情况，在安全性允许的前提下，牺牲一定的封存能力，寻找一种分布广泛、注入便捷、成本低廉的封存技术更为现实。