我国煤层气开采及综合利用研究进展

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1、我国煤层气开采及综合利用研究进展【摘要】煤层气又称煤层甲烷或煤层瓦斯，是指储存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气，是近一二十年在国际上崛起的洁净、优质能源和化工原料。本文介绍了我国煤层气的资源开发利用近况，归纳了我国煤层气勘探开发工程技术手段，分析了煤层气综合利用对我国发展新能源的战略性意义，总结了我国煤层气开发及综合利用的机遇与挑战。预见了我国即将开辟煤层气勘探开发及综合利用的新篇章。【关键词】煤层气开采综合利用

2、到目前为止，全球已探明煤层气资源储量为89.4X1012m3,可开采量13.5X1012m3,这已经相当于常规天然气储量。美国、澳大利亚、加拿大、俄罗斯等国家已进入了工业化开采阶段，我国即将开辟煤层气勘探开发及综合利用的新篇章［1］。1我国煤层气资源开发利用现状我国煤矿开采时，80%都是由瓦斯事故引起。早期主要采用直接排放的方式防范，但是，CH4在空气中的化学及辐射效应不容小觑，直接排放到空气中的危害较大。随着煤层气工业的发展，煤层气的开发价值逐渐显现出来。我国是煤炭储量、生产及消费大国，同时也是煤层气储量的大国

3、。新一轮的全国煤层气资源评价显示，中国埋深小于2000m的煤层气地质资源量约为36.81X1012m3,相当于520X109t标煤［2］。而其中95%的煤层气资源分布在新疆、晋陕蒙、冀豫皖和云贵川渝4个地区［1］。那么，如何合理的开发利用我国蕴藏的煤层气资源是我们目前面对的重大课题。我国煤层气的勘探、开发及综合利用进展分为3个阶段:即1952-1989年矿井瓦斯抽放发展阶段、1989-1995年现代煤层气技术引进阶段及1996年后的煤层气产业逐渐形成发:阶段［2］。目前，中石油、中联等企业均有涉足煤层气产业。其中

4、较为突出的是山西省沁水县端氏煤层气开发示范工程，其第一口水平羽状井DS-01获得成功，对我国高效开发利用煤层气资源，特别是针对高瓦斯矿区在采矿之前能够快速抽采煤层气资源，遏制煤矿重大瓦斯爆炸事故方面都具有十分重要的意义。2煤层气开发技术发展现状钻井技术：直井钻井技术。针对煤储层及其煤系低压、低渗、吸附性强等特征，通过敏感性分析和储层保护技术研究，形成了以空气钻井为核心的直井钻井技术。钻井技术：多分支水平井钻井技术。针对煤储层及其煤系质软、易破碎、易坍塌等特征，通过改进钻井循环介质特性，形成的多分支水平井/U型井钻

5、井技术。该技术集钻井、完井和增产于一体，是开发低压、低渗煤层的主要手段。钻井技术：丛式井钻井技术。受地形地貌和土地局限，通过克服弯曲井段排采等技术难题，形成了以定向钻进为核心的丛式井钻井技术。压裂技术：针对煤储层质软、塑性强、天然裂隙发育、吸附性强等特点，通过对煤岩石力学和水力压裂裂缝扩展机理实验研究以及大规模的压裂实践，形成了以活性水、大排量、中砂比为核心的煤层气井水力压裂技术体系。排采技术：针对煤层气井排采过程中煤粉伤害和应力敏感伤害而导致产量锐减等难题，通过多年的伤害机理与产出机理研究及大规模排采实践，形成

6、的排采技术体系。气田集输技术：针对煤层气集输面临的井口压力超低、波动巨大等技术瓶颈，通过集输工艺研究及多方实践，形成了“以低压集输为核心的煤层气集输工艺技术体系”。3煤层气勘探开发工程技术进煤层气资源勘探技术主要包括地球物理、地球化学、钻探三类方法，以及依靠地质分析和选区相结合的综合技术手段［3］。其中，地球物理探测包括遥感、测井和地震三大技术系列。而其中的钻井成本对煤层气开发总体思路和规划起着决定性的作用。煤层气抽采技术是煤层气综合利用的核心及重点。煤层气抽采技术即是通过钻孔方式，利用负压抽取煤层中的瓦斯，通过

7、管道输送到地面，并集中储存、利用。而抽采技术又分为井下抽采和地面抽采。井下抽采技术主要包括本煤层、邻近层、采空区等多种抽采方法，如穿层钻孔、平行钻孔、交叉布孔等本煤层瓦斯抽采方法；顶（底）板穿层钻孔、顶板水平长钻孔等邻近层瓦斯抽采。目前已发展出多种煤层气矿井抽采及煤气共采技术，包括本煤层抽采、保护层抽采和采空区抽采。多种方法在一个采区内综合使用，使煤层气抽采量及抽采率迗到最高。而我国煤层气地面井规模性开采尚处于起步阶段，地面抽采主要包括地面垂直井、采动区井、多分支水平井等［4］。通过借鉴国外煤层气勘探开发经验及自

8、我探索，我国煤层气产业经过20余年的发已经逐步形成了一套适合中国煤层气地质特点的煤层气地质评价和常规勘探开发工艺技术，并且取得一定进展［4］。第一，我国已经初步形成煤层气成藏及选区评价理论，基本摸清了中国丰富的煤层气资源总量，并且基本掌握煤层气资源评价技术。例如沁水盆地和鄂尔多斯盆地。第二，我国已经建立了煤层气实验室和野外测试及分析的方法、技术、指标体系等［5］。第三，我