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申请/专利权人：太原理工大学

摘要：本发明公开了一种煤炭原位超临界水与氧气协调注入的制氢方法，属于地下能源开采技术领域；通过布井并压裂在深部煤层内沿其走向形成多个第一连通主压裂面；向深部煤层注入超临界水和氧气，在深部煤层内发生氧化还原反应生成含有H2和CO2的合成气体；在反应的过程中监测深部煤层各区域的温度，温度沿工作面推进方向呈现梯度分区变化并循环推进：形成氧化激发生热区、超临界水气化区、热解反应区、预热区；根据温度变化进行停氧预热；循环预热和通氧，直至工作面开采结束；预热过程中对采空区进行充填，保证热量沿工作面推进方向持续向前；本发明通过对煤层分区温度的监视和调控，保证了压裂‑气化‑充填的持续性推进，精准提高制氢效果。

主权项：1.一种煤炭原位超临界水与氧气协调注入的制氢方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、布井：从地面向深部煤层（31）依次设置第一压裂井（35）、注入井（36）、注氧井（37）、监测井（38）、生产井（43）、第二压裂井（44）；其中，沿深部煤层（31）的走向布置多口监测井（38）；S2、压裂：通过第一压裂井（35）和第二压裂井（44）向深部煤层（31）与底板（32）的界面处进行水力压裂产生裂缝；并最终沿深部煤层（31）的走向形成多个第一连通主压裂面（46）；S3、反应：通过注入井（36）向深部煤层（31）注入超临界水，通过注氧井（37）向深部煤层（31）注入氧气，使超临界水和氧气在深部煤层（31）内发生氧化还原反应生成含有H2和CO2的合成气体，在地面对H2进行抽采；氧化还原反应在深部煤层（31）沿工作面推进方向（56）逐渐推进发展，在反应的过程中监测深部煤层（31）各区域的温度，当氧化还原反应开始正常运转时，温度沿工作面推进方向（56）呈现梯度分区变化并循环推进：依次是氧化激发生热区（5501），其温度为900℃~1200℃；超临界水气化区（5502），其温度为600℃～900℃；热解反应区（5503），其温度为400℃~600℃；预热区（5504），其温度≤400℃；待出现预热区（5504）时，同时生产井（43）和监测井（38）中的气体产量降低的百分比超过20%时，停止注氧，仅注入超临界水对深部煤层（31）进行预热；预热完成后，继续通入氧气进行氧化还原反应，循环预热和通氧的操作，直至工作面开采结束；对深部煤层（31）进行预热过程中，氧化激发生热区（5501）和超临界水气化区（5502）内逐步形成采空区（51）；采空区（51）内的热量逸散使温度降低，此时对采空区（51）进行充填，以保证热量沿工作面推进方向（56）持续向前推进。

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