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龙图腾网获悉徐州矿务集团有限公司;中国矿业大学;新疆库车县夏阔坦矿业开发有限责任公司;江苏国能深井安全开采科技有限公司申请的专利一种热烟气驱替燃爆压裂煤层甲烷抽采及闭环固碳的方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116658140B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-01发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310630513.X，技术领域涉及：E21B43/26；该发明授权一种热烟气驱替燃爆压裂煤层甲烷抽采及闭环固碳的方法是由李剑锋;翟成;黄婷;徐吉钊;陈江;刘金虎;孙勇;梁玉柱;郭彦;刘厅;陈龙勋;杜春应;余旭;陶旭东;王宇设计研发完成，并于2023-05-31向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种热烟气驱替燃爆压裂煤层甲烷抽采及闭环固碳的方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种热烟气驱替燃爆压裂煤层甲烷抽采及闭环固碳的方法，先对各个水平分支钻井分别划分区段，并在各个区段先施工射孔裂缝，然后在每个区段内采用CH4燃爆压裂技术进行原位协同燃爆反应产生气体冲击射孔裂缝使其进一步发育扩展形成裂缝网络，然后依次向各个水平分支钻井注入热烟气，热烟气由于自身较高的温度可促进煤体CH4气体的解吸，且热烟气中CO2、SO2、NO2因竞争吸附优势可大量置换出特厚煤层吸附的CH4气体，然后热烟气和CH4气体继续闭环利用，在实现热烟气封存的同时提高煤层甲烷开采效率，通过持续闭环利用过程，最大化提高特厚煤层各区域甲烷燃爆压裂、热烟气封存和CH4抽采效率。

本发明授权一种热烟气驱替燃爆压裂煤层甲烷抽采及闭环固碳的方法在权利要求书中公布了：1.一种热烟气驱替燃爆压裂煤层甲烷抽采及闭环固碳的方法，其特征在于，具体步骤为： A、钻井施工：先确定特厚难采及不可采煤层所处位置，然后从地面穿过岩层向煤层分别施工竖井和抽采井，在竖井形成后，采用定向钻机从竖井在煤层不同深度位置分别钻取一个水平分支钻井，形成多个不同深度位置的水平分支钻井，完成后停止钻井工作； B、布设热烟气注入及煤层气抽采系统：在抽采井的井口装有抽采封堵器，使其对抽采井进行封堵；地面上依次设有燃爆气体储气罐、燃爆气体注入泵、热烟气注入泵、热烟气储气罐、燃煤电厂热烟气排放装置、燃煤电厂发电装置、气体分离装置、气体过滤装置、换热器组和抽采泵；燃爆气体储气罐与燃爆气体注入泵的进口连接，燃爆气体注入泵的出口与燃爆气体注入管一端连接；抽采管一端穿过抽采封堵器伸入抽采井内、抽采管另一端与抽采泵的进气口连接，抽采泵通过管路依次与换热器组、气体过滤装置和气体分离装置连接，经过气体分离装置的CH4气体通过CH4气体输送管路分别与燃煤电厂发电装置以及燃爆气体储气罐的进气口连接，气体分离装置的热烟气以及燃煤电厂热烟气排放装置的热烟气均通过热烟气输送管路与热烟气储气罐的进口连接；热烟气储气罐的出口与热烟气注入泵的进口连接，热烟气注入泵的出口与热烟气注入管一端连接，完成系统的布设工作； C、布设多级燃爆注气系统及水平分支钻井的区段燃爆压裂：先选择一个水平分支钻井，然后在其内部等间距划分出多个区段，从竖井将射孔枪伸入该水平分支钻井内，采用射孔枪在各个区段依次形成垂直于水平分支钻井的多个射孔裂缝，完成后回收射孔枪；接着在处于该水平分支钻井最深处的区段处布设多级燃爆注气系统，其包括注气封堵器、多参数监测传感器、点火头以及进气管，注气封堵器固定在最深处区段及其相邻区段的连接处，使最深处区段形成密闭空间，进气管两端分别处于注气封堵器两侧，其中处于密闭空间内部的一端装有电磁阀；处于密闭空间内的注气封堵器上安装有多参数监测传感器和点火头；多参数监测传感器和点火头均通过多参数监测数据传输线与地面控制中心连接；将燃爆气体注入管另一端通过竖井伸入至该水平分支钻井内与处于密闭空间外部的进气管连接，完成该区段的多级燃爆注气系统布设工作，开始进行压裂时，先启动燃爆气体注入泵并打开电磁阀，使燃爆气体经过燃爆气体注入管及进气管注入密闭空间，并通过多参数监测传感器实时测量密闭空间内的燃爆气体压力以及CH4气体浓度，当密闭空间内的各参数达到燃爆条件阈值时，此时停止燃爆气体注入泵并关闭电磁阀，然后启动点火头，使得密闭空间内注入的燃爆气体发生原位燃爆反应，燃爆反应产生的瞬态冲击波和高温高压气体作用周围煤层使当前区段内射孔裂缝受冲击扩展发育，进而破裂煤层深部解吸出大量的CH4气体，继续与O2气体发生反应从而在煤层中形成脉冲压裂效果；直至该区段燃爆反应结束，保留该区段的多级燃爆注气系统并断开与燃爆气体注入管另一端的连接，沿着该水平分支钻井在下一区段再布设一个多级燃爆注气系统，并重复本步骤的区段燃爆压裂过程，如此重复多次，能实现对各个区段依次进行燃爆压裂，直至完成该水平分支钻井所有区段的压裂过程，完成后仅保留该水平分支钻井与竖井连接处的多级燃爆注气系统，拆除其余各个区段的多级燃爆注气系统； D、煤层整体的燃爆压裂：再选择一个水平分支钻井并重复步骤C的压裂过程，如此持续重复多次，直至对各个水平分支钻井均完成燃爆压裂后，实现煤层整体的燃爆压裂过程； E、热烟气注入封存及驱替CH4气体解吸：先选定一个水平分支钻井，并将热烟气注入管另一端通过竖井与该水平分支钻井的多级燃爆注气系统进气管连接；打开热烟气注入泵并打开进气管的电磁阀，将热烟气储气罐中的热烟气通过热烟气注入管输送至该水平分支钻井内，热烟气自身较高的温度能促进各个水平分支钻井周围煤层吸附的CH4气体解吸，同时热烟气中的CO2气体、SO2气体和NO2气体因竞争吸附优势通过置换作用使各个水平分支钻井周围煤层吸附热烟气并析出CH4气体，对热烟气进行封存的同时提高煤层CH4开采效率；注入过程中，多参数监测传感器实时测量该水平分支钻井内热烟气主要组分气体与CH4混合气体的压力、CH4浓度以及温度，并动态调整注入该水平分支钻井的热烟气注入参数从而保证热烟气能持续高效地注入，直到监测的热烟气和CH4浓度及压力值发生突变，说明热烟气注入量已经达到了该水平分支钻井周围煤层的注入极限，关闭热烟气注入泵，并拆卸热烟气注入管另一端，接着再选择一个水平分支钻井，将热烟气注入管另一端与其连接后，重复本步骤的热烟气注入过程，如此重复多次，直至完成所有水平分支钻井的热烟气注入过程； F、CH4气体抽采及热烟气的封存：等待一段时间后，启动抽采泵通过抽采管从抽采井开始抽采混合气体，然后将混合气体经过换热器组，换热后使混合气体的温度降低至常温；混合气体首先通过气体过滤装置去除混合气体中其他气体杂质，处理达标后的混合气体进入气体分离装置，气体分离装置将处理达标后的抽采混合气体分离成热烟气主要组分气体和CH4气体；一部分分离后CH4气体通过CH4气体输送管路被注入燃煤电厂发电装置中与燃煤混合燃烧进行发电提高效能，剩余分离后CH4气体则被注入到燃爆气体储气罐中与助燃剂混合生成燃爆气体，用于后续的燃爆压裂；分离后的热烟气主要组分气体与燃煤电厂热烟气排放装置的热烟气均通过热烟气输送管路注入至热烟气储气罐中混合，用于后续热烟气的注入； G、待混合气体中的煤层CH4气体相对含量降低到临界抽采CH4浓度以下时，重复步骤B~F，持续闭环进行多次燃爆压裂、热烟气封存及CH4抽采的过程，直至各个水平分支钻井的热烟气封存量均达到设定值以上时，完成热烟气封存及CH4抽采作业。

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