CN219888106U - 一种封存二氧化碳的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种封存二氧化碳的装置，包括关闭煤矿本体；在所述关闭煤矿本体内设置多道密封墙；多道所述密封墙将所述关闭煤矿本体的采煤层和开采区以及两者连通的巷道划分多个独立的密封空间；以及还包括多个抽注装置和多个排水降压装置，多个所述抽注装置的一端分别从所述关闭煤矿本体的表面穿过与多个所述密封空间连通；多个所述排水降压装置的一端从位于靠近密封空间深部位置的所述关闭煤矿本体的表面穿过后与密封空间连通。通过本实用新型公开的封存二氧化碳的装置，能够实现二氧化碳地质封存。

Description

一种封存二氧化碳的装置

技术领域

本实用新型涉及二氧化碳的地质封存技术领域，具体为一种封存二氧化碳的装置。

背景技术

减排是限制气候变化最快、最可行和最具效益的方法之一。地质封存是典型的负碳排放技术，将超临界CO2(二氧化碳)注入到油气田、咸水层或不可采煤层的密闭地质构造中，可形成长时间或者永久性地对CO2的封存，该方法也因此被认为是CO2封存的首要选择。

在现有技术中，专利公开号为CN109812293A的发明专利，一种利用煤矿废弃矿井采空区封存CO2的方法，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。但废弃煤矿的采空区及采动裂隙带不能直接成为二氧化碳封存的空间，因为其不能像油气藏那样形成天然的圈闭，游离气会逐渐通过围岩孔隙散失掉，封存CO2的效果差。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于：解决现有的利用废弃煤矿的矿井，直接应用采空区封存CO2的效果差的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

一种封存二氧化碳的装置，包括关闭煤矿本体(100)；在所述关闭煤矿本体(100)内设置多道密封墙(200)；多道所述密封墙(200)将所述关闭煤矿本体(100)的开采煤层和开采区以及两者连通的巷道划分多个独立的密封空间(210)；以及还包括多个抽注装置(300)和多个排水降压装置(400)，多个所述抽注装置(300)的一端分别从所述关闭煤矿本体(100)的表面穿过与多个所述密封空间(210)连通；多个所述排水降压装置(400)的一端从位于靠近密封空间(210)深部位置的所述关闭煤矿本体(100)的表面穿过后与密封空间(210)连通。

在本实用新型的一实施例中，所述抽注装置(300)包括煤气抽采装置，所述煤气抽采装置安装在所述关闭煤矿本体(100)的原井筒、瓦斯孔或邻近生产矿井内，用于抽采煤气层遗留的煤气。

在本实用新型的一实施例中，所述抽注装置(300)包括二氧化碳注入装置，所述二氧化碳注入装置安装在所述关闭煤矿本体(100)的所述原井筒或所述瓦斯孔内，用于向密封空间(210)内注入二氧化碳。

在本实用新型的一实施例中，所述抽注装置(300)包括水注入装置，所述水注入装置安装在所述关闭煤矿本体(100)的所述原井筒或所述瓦斯孔内，用于向密封空间(210)内注入水。

在本实用新型的一实施例中，所述排水降压装置(400)安装在所述关闭煤矿本体(100)的所述原井筒、水文孔或邻近生产矿井内，用于将密封空间(210)内残余的水排空。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：将二氧化碳高压注入无水/少水的密封空间，使二氧化碳吸附在遗留煤中，密封空间卸压范围内煤层渗透率较高，进一步提高了二氧化碳注入效果和范围，通过向密封空间注水提高储层压力，将二氧化碳永久封存在煤中。而密封空间设置在采煤层和开采区以及两者连通的巷道内，减少注气时的二氧化碳散失量，与在采空区钻孔封存二氧化碳相比，封存效果更好。

利用关闭煤矿本体上原有的原井筒、钻孔和邻近生产矿井，进行密封空间排水减压，抽采煤气层遗留的煤气，然后向密封空间内注入二氧化碳，最后再向密封空间注入水封存二氧化碳，降低工程成本、提高经济效益和提高煤层对二氧化碳吸附量。

附图说明

图1为本实用新型实施例的一种封存二氧化碳的装置示意图。

具体实施方式

为便于本领域技术人员理解本实用新型技术方案，现结合说明书附图对本实用新型技术方案做进一步的说明。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1所示，本实用新型提供一种封存二氧化碳的装置，包括关闭煤矿本体100；在关闭煤矿本体100内设置多道密封墙200，多道密封墙200将关闭煤矿本体100的采煤层和开采区以及两者连通的巷道划分多个独立的密封空间210。以及还包括多个抽注装置300和多个排水降压装置400，多个抽注装置300的一端分别从关闭煤矿本体100的表面穿过与多个密封空间210连通，多个排水降压装置400的一端从位于靠近密封空间210深部位置的关闭煤矿本体100的表面穿过后与密封空间210连通。

请参阅图1所示，在本实用新型的一实施例中，封存二氧化碳时，首选评估关闭煤矿本体100封存二氧化碳的条件，评估内容包括矿井地面封闭质量、矿井井下巷道连通情况和封存二氧化碳的封存能力。所述矿井地面封存质量，主要指矿井废弃井筒、临近小煤窑采空区、地裂缝等地面通道封闭程度，封闭质量较差、漏气的矿井不适合实施二氧化碳封存工程。当存在少量地面通道无法有效封闭时，可采用井下封闭墙、填充等方法物理阻断井上下联系。即对于关闭煤矿本体100上的地裂缝110、小煤窑120和浅部工作面采动裂缝区域130，通过在井下设置多道密封墙200后，在向多道密封墙200内注浆，使其与多个独立的密封空间210隔离开。所述井下巷道连通情况，主要指井下巷道是注入二氧化碳向煤层运移的流动通道，矿井收作时保持密闭空间210内巷道通道尽可能畅通有利于提高注气效率。所述二氧化碳封存能力，主要指注气范围内煤气层吸附二氧化碳的量。而本申请的关闭煤矿本体100是指的废弃煤矿。

请参阅图1所示，在本实用新型的一实施例中，多个独立的密封空间210划分规则：一是密封空间210范围的尽可能大，降低施工成本。二是多个密封空间210之间相互独立，防止其中一个密封空间210漏气影响其他密封空间210。

请参阅图1所示，在本实用新型的一实施例中，抽注装置300包括煤气抽采装置、二氧化碳注入装置和水注入装置，煤气抽采装置安装在关闭煤矿本体100的原井筒、瓦斯孔或邻近生产矿井内，用于抽采煤气层遗留的煤气。遗留煤气层抽采利用可增加经济效益，同时降低遗留煤气层内的煤气含量，进一步提高二氧化碳吸附量。而将煤气抽采装置安装在关闭煤矿本体100上原有的原井筒、瓦斯孔或邻近生产矿井内作为抽采井，抽采煤气降低成本。二氧化碳注入装置安装在关闭煤矿本体100的原井筒或瓦斯孔内，用于向密封空间210内注入二氧化碳。利用关闭煤矿本体100上原有的原井筒或瓦斯孔的作为注入井，向密封空间210内注入二氧化碳，同时检测注入的压力、温度和注入流量的参数。水注入装置安装在关闭煤矿本体100的原井筒或瓦斯孔内，用于向密封空间210内注入水。利用关闭煤矿本体100上原有的原井筒或瓦斯孔作为注入井，减少工程成本。其中，抽采井和注入井可以公用一个井，即抽采遗留的煤气、注入二氧化碳和注入水可以按照下顺序轮流使用同一个井。但是，在使用多个抽注装置300工作之前，要先通过多个排水降压装置400排出密封空间210内残余的水排空。

请参阅图1所示，在本实用新型的一实施例中，排水降压装置400安装在关闭煤矿本体100的原井筒、水文孔或邻近生产矿井内，用于将密封空间210内残余的水排空。同样，利用关闭煤矿本体100上原有的原井筒、水文孔或邻近生产矿井作为抽采井，降低工程成本。通过排水降压装置400，为抽采遗留在煤气层的煤气和二氧化碳的注入提供前提条件。而将排水降压装置400安装靠近密封空间210深部的原井筒、水文孔或邻近生产矿井内，更利于防水，使密封空间210内残余的水位更低，减压范围更大。

请参阅图1所示，在本实用新型的一实施例中，首先通过多道密封墙200将关闭煤矿本体100的采煤层和开采区以及两者连通的巷道划分多个独立的密封空间210。其次通过多个排水降压装置400将密封空间210内残余的水排出去，降低储层压力，促进遗留煤中吸附瓦斯解吸出来变为游离瓦斯，然后通过煤气抽采装置将游离瓦斯抽采到地面加以利用。再者通过二氧化碳注入装置向密封空间210内注入二氧化碳，当注入二氧化碳流量降低到一定程度时，说明煤层已经吸附饱和，可停止注入，进行保压。最后再通过水注入装置向密封空间210内注入水封存二氧化碳。注入水时，观测密封空间210内水的水位，达到指定水位时，或当水涌出来时，停止注水。最后，当水位稳定后，关闭多个抽注装置300和多个排水降压装置400使用过的井，封存二氧化碳的整个流程结束。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

以上所述实施例仅表示实用新型的实施方式，本实用新型的保护范围不仅局限于上述实施例，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型保护范围。

Claims (5)

1.一种封存二氧化碳的装置，其特征在于，包括关闭煤矿本体(100)；在所述关闭煤矿本体(100)内设置多道密封墙(200)；多道所述密封墙(200)将所述关闭煤矿本体(100)的采煤层和开采区以及两者连通的巷道划分多个独立的密封空间(210)；以及还包括多个抽注装置(300)和多个排水降压装置(400)，多个所述抽注装置(300)的一端分别从所述关闭煤矿本体(100)的表面穿过与多个所述密封空间(210)连通；多个所述排水降压装置(400)的一端从位于靠近密封空间(210)深部位置的所述关闭煤矿本体(100)的表面穿过后与密封空间(210)连通。

2.根据权利要求1所述的封存二氧化碳的装置，其特征在于，所述抽注装置(300)包括煤气抽采装置，所述煤气抽采装置安装在所述关闭煤矿本体(100)的原井筒、瓦斯孔或邻近生产矿井内，用于抽采煤气层遗留的煤气。

3.根据权利要求2所述的封存二氧化碳的装置，其特征在于，所述抽注装置(300)包括二氧化碳注入装置，所述二氧化碳注入装置安装在所述关闭煤矿本体(100)的所述原井筒或所述瓦斯孔内，用于向密封空间(210)内注入二氧化碳。

4.根据权利要求3所述的封存二氧化碳的装置，其特征在于，所述抽注装置(300)包括水注入装置，所述水注入装置安装在所述关闭煤矿本体(100)的所述原井筒或所述瓦斯孔内，用于向密封空间(210)内注入水。

5.根据权利要求4所述的封存二氧化碳的装置，其特征在于，所述排水降压装置(400)安装在所述关闭煤矿本体(100)的所述原井筒、水文孔或邻近生产矿井内，用于将密封空间(210)内残余的水排空。