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・技术研究・地面钻井开发煤层气简介太原工业大学 师明善 摘 要 介绍国内外地面钻井开发煤层气的现状和我国开发煤层气所遇到的问题及今后的对策。
煤层气,俗称矿井瓦斯。
是指储集在煤层中的天然气。
由于甲烷是煤层气的主要成分,故又称煤层甲烷。
含煤地层的有机质在成煤作用过程中,生成的伴生气态碳氢化合物的总量叫作煤型气。
而未经运移,残留在生气煤层,约占总量的3%～24%的部分就是煤层气。
其余经过运移的是煤型气,大部分呈分散状态,在目前的技术条件下几乎没有工业意义。
还有一小部分经过运移,又集聚在地质圈闭构造中,形成气藏的煤型气就是极具工业价值的天然气藏,世界上天然气储量的70%～80%来自煤型气,其余的份额为油型气。
有史以来,矿井瓦斯一直被看作是爆炸和突出的危险气体,为了安全生产,矿井瓦斯必须排放。
随着科技的进步,人们认识到:一方面排放到大气中的甲烷是一种具有强烈温室效应的气体;另一方面它又是远比煤炭洁净的能源。
为了减少采煤过程中甲烷的排放量,改善地区和全球大气环境,保证矿井安全生产,提供新的洁净能源,用来补充地方能源供应,我国90年代初开始对煤层气进行资源勘探和评价,结果说明我国煤层气资源十分丰富,约达35万亿m3.1992年联合国开发计划署资助《中国煤层气资源开发项目》; 1993年煤炭部把煤层气开发利用列为中国煤炭工业三大发展战略之一,并成立了煤层气领导小组;1994年颁布了《煤层气勘探开发暂行规定》,国家开发银行也为此拨了配套资金;1995年煤炭部、地矿部和石油天然气总公司先后成立了专门研究与开发机构,并在北京召开了国际煤层气会议。
山西素以煤著名于世。
煤田规模大、分布广、煤层大、层位多,煤的变质程度高,隐伏地质圈闭构造多,对煤层气的形成和存储十分有利。
据中国矿业报载:全省蕴藏在2000m 以内的煤层气储量约为115万亿m3,加上远景资源量达318万亿m3,目前因采煤每年排放的煤层气为30～90亿m3.境内具有良好圈闭条件的地质构造近百处,特别是河东煤田和沁水煤田最多。
一,煤层气勘探开发的意义1、能源意义煤层气是一种新型的洁净能源，其勘探开发可以弥补常规能源的不足。
2、安全与减灾的意义煤层气，严重的影响着我国的煤矿生产安全。
在煤炭开采前预先进行煤层气抽采，有利于降低煤矿生产过程中的瓦斯灾害事故。
3、环境意义煤层气开发降低了煤炭开采中的瓦斯排放，从而降低了由此产生的温室效应。
4，形成新的支柱产业煤层气的利用并不仅仅在民用方面，已广泛用于各种领域，如煤层气发电、汽车燃料、锅炉改造、工业用气、煤化工项目等。
可以有利于衰老煤矿区转业，发展新型的相关产业，缓解转岗就业困难，成为新的经济增长5、巨大的经济意义通过采气销售直接获取经济效益（目前煤层气的井口价一般为1~1.5元/m3），如果民用或发电，还可得到0.2~0.25元/m3的财政补贴，出售减排碳指标（CDM项目）可得到0.2~0.5元/m3 。
对瓦斯突出严重的矿井，采煤过程中的瓦斯治理费用在10～20元／吨煤；同时突出矿井建设费用也远远高于一般矿井。
地面煤层气开发预先抽放了瓦斯，就可大大降低采煤过程中的瓦斯治理费用，晋煤集团的蓝焰公司一直在坚持这一发展思路。
预抽瓦斯，降低了煤矿瓦斯事故，由此产生显著的社会效益。
二，煤层气生成过程1、泥炭化作用和成岩从成煤原始物质被埋藏开始至门限深度为止。
地层条件：低温（小于50～60℃）、低压。
鉴别指标：Ro小于0.5%。
气体成因：生物成因气通过微生物的作用，使复杂的不溶有机质在酶的作用下发酵变为可溶有机质，可溶有机质在产酸菌和产氢菌的作用下，变为挥发性有机酸、Ｈ2和CO2；Ｈ2和CO2在甲烷菌作用下最后生成CH4。
2、变质作用阶段地层条件：高温（大于50）。
鉴别指标：Ro大于0.5%。
煤在温度、压力作用下发生一系列物理、化学变化的同时，也生成大量的气态和液态物质。
由于煤隶属III型干酪根，属于倾气性有机质，演化过程中形成的烃类以甲烷为主。
气体成因：热成因气三，煤层气开发过程渗透率动态变化的影响因素地质因素：地应力埋藏深度天然裂隙煤体结构储层压力水文地质条件流体介质毛管力、贾敏效应等（在地面排水降压开发煤层气过程中，随着水、气的排出，一方面在地面排水降压开发煤层气过程中，随着水、气的排出，一方面煤储层内流体压力降低，有效应力增大，渗透率降低（简称为负效应）煤储层内流体压力降低，有效应力增大，渗透率降低（简称为负效应）；另一方面煤基质收缩，渗透率增大（简称为正效应）煤基质收缩，渗透率增大（简称为正效应）。
