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龙图腾网获悉中国矿业大学;江苏铎安科技有限责任公司申请的专利一种热烟气驱替煤层甲烷的闭环抽采及同位素示踪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：CN116591654B 。

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：202310630496.X，技术领域涉及：E21B43/26；该发明授权一种热烟气驱替煤层甲烷的闭环抽采及同位素示踪方法是由翟成;黄婷;徐吉钊;孙勇;张海宾;刘厅;余旭;丛钰洲;郑仰峰;唐伟;李宇杰;朱薪宇;徐宏阳;来永帅;黄静设计研发完成，并于2023-05-31向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种热烟气驱替煤层甲烷的闭环抽采及同位素示踪方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种热烟气驱替煤层甲烷的闭环抽采及同位素示踪方法，先采用CH4燃爆压裂技术在不可采煤层原位协同燃爆反应冲击压裂煤层形成裂缝网络，然后向燃爆压裂煤层注入的热烟气由于自身较高的温度可促进煤体CH4气体的解吸，且热烟气中的CO2、SO2和NO2因竞争吸附优势可大量置换出不可采煤层吸附的CH4气体，且抽采出来的CH4和热烟气能继续闭环利用，在实现热烟气封存的同时提高煤层甲烷开采效率，另外采用特定同位素标记的燃爆气体以及热烟气，进行分析后能反演燃爆气体、热烟气以及抽采CH4气体在目标深部煤层运移特征及交互作用，因而可动态调控燃爆气体及热烟气注入参数，最大化提高深部不可采煤层热烟气封存及CH4开采效率。

本发明授权一种热烟气驱替煤层甲烷的闭环抽采及同位素示踪方法在权利要求书中公布了：1.一种热烟气驱替煤层甲烷的闭环抽采及同位素示踪方法，其特征在于，具体步骤为： A、钻井施工：先确定不可采煤层的位置，然后从地面穿过岩层向不可采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最深处沿不可采煤层走向钻取水平井，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：在竖井和抽采井中分别设置注气封堵器和抽采封堵器，其中注气封堵器处于岩层与煤层交界位置，使注气封堵器下方的竖井及整个水平井之间形成燃爆密闭空间，抽采封堵器位于抽采井的井口，使其对抽采井进行封堵；所述注气封堵器上设置燃爆气体进气管和热烟气进气管；燃爆气体进气管两端分别处于注气封堵器两侧，其中处于燃爆密闭空间内的一端装有电磁阀、另一端与伸入竖井的燃爆气体注入管一端连接；热烟气进气管两端分别处于注气封堵器两侧，其中处于燃爆密闭空间内的一端装有电磁阀、另一端与伸入竖井的热烟气注入管一端连接；处于燃爆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；在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另一端连接；气体抽采管一端穿过抽采封堵器伸入抽采井内、气体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，通入气体分离装置的热烟气以及燃煤电厂尾气处理系统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另一端连接，完成系统的布设工作； C、对不可采煤层进行燃爆压裂：在进行压裂之前，使用2H与18O稳定同位素标记燃爆气体储气罐中的燃爆气体，其中用2H标记CH4气体，18O标记O2气体；使用13C与15N稳定同位素标记热烟气储气罐中的热烟气，其中用13C标记CO2气体，15N标记N2气体；开始进行压裂时，先启动燃爆气体注入泵并打开燃爆气体进气管的电磁阀，使特定同位素标记的燃爆气体经过燃爆气体注入管及燃爆气体进气管持续注入燃爆密闭空间内，通过多参数监测传感器实时测量燃爆密闭空间内的燃爆气体压力以及CH4气体浓度和温度，当燃爆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燃爆气体进气管的电磁阀，然后启动点火头，使得燃爆密闭空间内注入的燃爆气体发生原位燃爆反应产生大量的18O标记的CO2气体，燃爆反应产生的瞬态冲击波和高温高压气体作用于周围煤体产生大量裂缝，进而破裂岩体能解吸出大量的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； D、热烟气注入封存及驱替CH4气体解吸：打开热烟气注入泵并打开热烟气进气管的电磁阀，将热烟气储气罐中经特定同位素标记的热烟气通过热烟气注入管及热烟气进气管注入燃爆密闭空间内，热烟气自身较高的温度能促进不可采煤层吸附的CH4气体解吸，同时热烟气中的13C标记的CO2、SO2和NO2因竞争吸附优势通过置换作用使不可采煤层吸附热烟气并析出CH4气体，实现不可采煤层的CH4气体大量产出，对热烟气封存的同时提高煤层CH4开采效率； E、CH4气体抽采及热烟气的封存：持续一段时间后，启动抽采泵通过气体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，经过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，最终通过热烟气注入泵进入压裂煤层中，以便持续进行热烟气的封存以及驱替煤层中的剩余CH4气体； F、同位素示踪监测、CH4气体循环抽采及热烟气循环封存：在进行热烟气封存以及驱替煤层中CH4气体抽采的过程中，每隔一段时间采集分离气体进行同位素检测分析，以确定其中的CO2、18O标记的CO2、13C标记的CO2、N2、15N标记的N2、CH4以及2H标记的CH4各自的相对含量，从而确定抽采出的混合气体来源和演化过程，实时获取燃爆气体、热烟气以及抽采CH4气体在不可采煤层运移情况，反演燃爆气体、热烟气与煤层CH4的交互作用；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~E，持续闭环进行多次燃爆压裂、热烟气封存及CH4抽采的过程，直至抽采作业结束，将燃爆气体注入管、热烟气注入管和气体抽采管分别从竖井和抽采井中取出并对竖井和抽采井进行密封，从而将不可采煤层内吸附的大量热烟气进行封存。

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