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专利号: 202211053295X
申请人: 西安石油大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2025-07-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种地下储气库的建库方法,其特征在于,包括:

气化:向地下煤层(1)通入氧气(2)和水(3),煤炭在地下发生化学反应,得到煤气的同时形成气化腔(4);

形成琉璃化固体结构(5):在所述气化阶段的后期关停注入地下所述煤层(1)中的所述水(3),同时加大所述氧气(2)的注入量进而提高地下气化的燃烧温度,促进反应过程灰渣(6)的形成,其中一部分所述灰渣(6)在高温条件下附着在煤层(1)热解焦化形成的焦炭表面,并且继续加热直至燃烧至琉璃化状态,然后关停氧气(2)注入,让琉璃化状态的灰渣(6)与焦炭结合,形成具有一定强度和低渗透率的琉璃化固体结构(5),另外一部分灰渣(6)掉落并沉积至所述气化腔(4)的底部;

形成地下储气库:所述琉璃化固体结构(5)降温后直接形成于所述气化腔(4)的内壁,对所述气化腔(4)的内壁进行支撑和密封,最终形成地下储气库。

2.根据权利要求1所述的地下储气库的建库方法,其特征在于,还包括二氧化碳的封存:向所述地下储气库中通入二氧化碳,使得通入的所述二氧化碳与沉积在所述气化腔(4)底部的灰渣(6)进行化学反应,最终形成稳定的碳酸盐,实现所述二氧化碳矿化封存。

3.根据权利要求1所述的地下储气库的建库方法,其特征在于,所述气化过程中,煤炭地下气化形成粗煤气并采出,在地面(20)进行处理得到天然气。

4.根据权利要求1所述的地下储气库的建库方法,其特征在于,所述灰渣(6)成分包括Na

5.根据权利要求1所述的地下储气库的建库方法,其特征在于,所述灰渣(6)燃烧至琉璃化状态的温度控制在1200-2300℃。

6.根据权利要求2所述的地下储气库的建库方法,其特征在于,向所述地下储气库中通入二氧化碳前,所述气化腔(4)的内壁的所述琉璃化固体结构(5)的温度降至510℃-630℃,压力控制到4MPa以上。

7.一种地下储气库,其特征在于,包括煤炭地下气化形成的气化腔(4)、所述气化腔(4)内壁燃烧形成的琉璃化固体结构(5)、处于所述琉璃化固体结构(5)外侧的煤层(1)以及处于所述煤层(1)外侧的岩层(19);

所述气化腔(4)的两侧分别设置有注入井(7)和生产井(8),所述气化腔(4)的顶端设置有监测井(9),所述注入井(7)、所述生产井(8)和所述监测井(9)分别伸出到地面(20);

所述气化腔(4)的底面沉积有煤炭地下气化燃烧时掉落的灰渣(6);

所述琉璃化固体结构(5)指灰渣(6)在高温条件下附着在煤层(1)热解焦化形成的焦炭表面,并且继续加热直至燃烧至琉璃化状态,然后关停氧气(2)注入,让琉璃化状态的灰渣(6)与焦炭结合,形成具有一定强度和低渗透率的琉璃化固体结构(5)。

8.根据权利要求7所述的一种地下储气库,其特征在于,所述注入井(7)包括气化点火通道(71)、氧气注入通道(72)和水注入通道(73);

所述气化点火通道(71)、所述氧气注入通道(72)和所述水注入通道(73)分别从地面(20)伸入至所述气化腔(4)内。

9.根据权利要求8所述的一种地下储气库,其特征在于,所述注入井(7)还包括氮气注入通道(74);

所述氧气注入通道(72)设置于所述气化点火通道(71)的外侧,能够在所述氧气注入通道(72)内注入氧气(2);

所述水注入通道(73)设置于所述氧气注入通道(72)的外侧,能够在所述水注入通道(73)内注入水(3);

所述氮气注入通道(74)设置于所述水注入通道(73)的外侧,且所述氮气注入通道(74)从地面(20)伸入至所述气化腔(4)内,能够在所述氮气注入通道(74)内注入氮气(11)。

10.根据权利要求9所述的一种地下储气库,其特征在于,所述氮气(11)的注入压力大于所述气化腔(4)内部的压力。