煤层气的开采与利用
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简述煤层气的赋存及开采机理煤层气是一种以煤层作为富集和储存层的天然气资源。
它与石油和天然气一样,属于化石燃料的一种,具有高热值、清洁环保等特点,被广泛应用于工业、民用和交通等领域。
煤层气的赋存和开采机理涉及到地质学、煤学、岩石力学等多个学科,下面将从煤层气的赋存状态和开采过程两个方面进行简述。
一、煤层气的赋存状态煤层气主要以吸附气和游离气的形式存在于煤层中。
吸附气是指煤层中气体分子与煤质表面发生物理吸附作用形成的气体,它主要存在于孔隙中和煤质表面的微孔中。
游离气是指煤层中气体分子不与煤质发生吸附作用,直接存在于煤体的裂隙中。
煤层中的孔隙主要包括微孔、裂隙和堆积孔隙等,其中微孔是煤层气主要的储存空间。
煤层气的赋存状态与煤质、煤层厚度、地下温度和地下压力等因素密切相关。
二、煤层气的开采过程煤层气的开采过程主要包括勘探、开发、生产和利用四个阶段。
1. 勘探阶段勘探是确定煤层气资源储量和分布的阶段。
通过地质勘探、地球物理勘探和钻探等手段,获取煤层气地质储层参数和地下地质构造信息,以确定适宜的开采地点和开采方式。
2. 开发阶段开发是指利用各种开采技术将地下的煤层气资源转化为可利用的气体。
常见的开发技术包括水平井钻探、压裂和抽采等。
水平井钻探是将钻井技术与井筒完井技术相结合,钻设水平井以提高开采效率。
压裂是指通过注入高压液体将煤层裂缝扩展,以增大气体流动通道。
抽采是通过抽取地下水和降低地下压力,从而促使煤层气向井筒中流动。
3. 生产阶段生产是指煤层气从地下储层中抽采到地面,并进行处理、净化和输送的过程。
煤层气经过地面的分离、除水、脱硫和除尘等工艺处理后,可以供应给工业、民用和交通等领域使用。
4. 利用阶段利用是指将生产的煤层气应用于各个领域。
煤层气可以作为燃料供应给发电厂、工业企业和居民用户使用,也可以作为替代燃料用于交通运输。
煤层气的赋存及开采机理是一个复杂而系统的过程,涉及到多个学科的知识。
通过深入研究煤层气的赋存规律和开采技术,可以有效开发和利用煤层气资源,实现能源的可持续利用。
关于进一步加快煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用的意见为适应煤矿瓦斯防治和煤层气产业化发展的新形势,进一步加大政策扶持力度,加快煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用,促进煤矿安全生产形势持续稳定好转,经国务院同意,现提出以下意见:一、加大财政资金支持力度(一)提高财政补贴标准。
综合考虑抽采利用成本和市场销售价格等因素,提高煤层气(煤矿瓦斯)开发利用中央财政补贴标准,进一步调动企业积极性。
具体标准由财政部会同发展改革委、能源局等部门研究制定。
(二)强化中央财政奖励资金引导扶持。
落实煤炭行业淘汰落后产能及小煤矿整顿关闭扶持政策,安排中央财政奖励资金重点支持关闭高瓦斯和煤与瓦斯突出小煤矿,加快推进煤炭产业结构调整和煤矿企业兼并重组。
(三)加大中央财政建设投资支持力度。
统筹安排中央财政建设投资支持煤矿瓦斯治理利用,将保护层开采配套工程、井下瓦斯抽采工程纳入煤矿安全改造投资支持范围,输配管网及利用设施、煤层气开发利用示范项目纳入煤炭产业升级改造投资支持范围,治理利用技术装备研发纳入能源自主创新和能源装备投资支持范围。
(四)落实煤炭生产安全费用提取政策。
煤矿企业应严格按照国家有关规定,根据煤矿瓦斯等灾害治理的实际需要,科学合理确定煤炭生产安全费用提取标准,并确保提取到位、专款专用,年度结余资金可结转下年度使用。
二、强化税费政策扶持(五)完善增值税优惠政策。
加快营业税改征增值税改革试点,扩大煤矿企业增值税进项税抵扣范围。
结合资源综合利用增值税政策的调整完善,研究制定煤层气(煤矿瓦斯)发电的增值税优惠政策。
(六)加大所得税优惠力度。
煤层气(煤矿瓦斯)开发利用财政补贴,符合有关专项用途财政性资金企业所得税处理规定的,作为企业所得税不征税收入处理。
财政部、税务总局、安全监管总局等部门,抓紧修改完善安全生产专用设备企业所得税优惠目录。
三、完善煤层气价格和发电上网政策(七)落实煤层气市场定价机制。
各地要严格落实放开煤层气(煤矿瓦斯)出厂价格政策,已纳入地方政府管理的要尽快放开价格,未进入城市公共管网的销售价格由供需双方协商定价,进入城市公共管网的煤层气(煤矿瓦斯)销售价格按不低于同等热值天然气价格确定。
煤层气井采气机理及压降漏斗1. 煤层气井采气机理煤层气(Coalbed Methane,简称CBM)是一种天然气,主要存在于煤层中。
煤层气的产生是由于煤层中的有机质在地质历史过程中经过压力和温度的作用,将有机质分解成甲烷等气体。
煤层气的开采是将这些天然气从煤层中采集出来供应给市场。
煤层气井的采气机理主要涉及以下几个方面:1.1 煤层气的吸附和解吸过程煤层气是以吸附形式存在于煤层中的,即气体分子通过静电力和万有引力相互作用,附着在煤表面。
随着压力的增加,煤层气开始解吸,即气体分子从煤表面脱附出来。
1.2 渗流过程煤层气在煤层中的渗流过程主要是通过煤层中的孔隙和裂缝进行的。
煤层中的孔隙主要是由于煤中的胶结物质、粒间隙和微孔隙所形成。
当煤层气压力高于地层压力时,气体就会顺着渗透率较高的通道进行流动。
1.3 煤层气的产量衰减机理在采出一定量的煤层气后,煤层气井的产气速度会逐渐减小,甚至停产。
这是由于煤层中的渗透度减小,孔隙和裂缝被压实等因素造成的。
产气速度衰减的快慢与煤层的物性、渗流路径的连通性以及采气方式等因素有关。
2. 压降漏斗在煤层气井中的应用压降漏斗是一种常用于煤层气井的流体传输设备。
煤层气井中的压降漏斗主要用于以下几个方面:2.1 调节产气速度压降漏斗可以通过调节产气速度,控制煤层气从井中产出的速度。
产气速度过快可能导致煤层中的渗透率不足以支撑气体的流动,造成井壁的塌陷和井内压力的下降。
而产气速度过慢则会降低煤层气的采集效率。
压降漏斗可以通过调节流量来平衡产气速度和煤层渗透率之间的关系,有效地控制产气速度。
2.2 分离沉积物煤层气井中存在着一定量的沉积物,如煤粉和水分。
这些沉积物会对煤层气的采集造成一定的影响。
压降漏斗可以通过设计合理的结构,将沉积物从气流中分离出来,确保采集到的煤层气的纯度。
2.3 减小压力损失在煤层气井中,气体需要克服一定的阻力才能从地层中流出。
压降漏斗可以通过设计合理的结构和优化流体动力学,减小气体在流动过程中的压力损失。
煤层气开采与集输工艺研究煤层气,又称为煤层甲烷,是一种非常规天然气,其主要成分为甲烷。
煤层气的开发利用对于能源安全、环境保护以及气候变化等方面具有重要意义。
然而,煤层气开采与集输工艺的研究仍面临许多挑战,如低渗透性、水气共存、地层复杂等多方面问题。
本文将探讨煤层气开采与集输工艺的研究现状及存在问题,并提出可能的改进途径。
近年来,国内外学者针对煤层气开采与集输工艺进行了广泛研究。
在开采方面,主要有水力压裂、注气增产等工艺技术。
其中,水力压裂通过将高压水流注入煤层,使煤层产生裂缝,从而提高煤层气的产量。
在集输方面,主要有管道输送、压缩天然气(CNG)输送等技术。
管道输送具有高效、节能、安全等优点,但建设成本较高;CNG输送则适用于远距离运输,但压缩效率较低。
然而,煤层气开采与集输工艺在实际应用中仍存在诸多问题。
水力压裂虽然可提高产量,但易导致煤层过度压裂,影响煤层稳定性。
管道输送过程中易出现泄漏、堵塞等问题,需要加强维护管理。
CNG输送的压缩效率较低,导致运输成本较高。
本文采用文献综述和实验研究相结合的方法,对煤层气开采与集输工艺进行研究。
收集国内外相关文献资料,系统梳理煤层气开采与集输工艺的研究现状及存在问题。
然后,设计并进行集输工艺实验,通过模拟不同工况条件下的集输过程,对管道堵塞、泄漏等问题进行检测和评估。
实验过程中采用先进的测量仪器,确保数据的准确性和可靠性。
运用统计分析方法对实验数据进行处理和分析。
实验结果表明,在煤层气开采过程中,水力压裂可显著提高煤层气的产量,但同时可能导致煤层稳定性的降低。
集输过程中管道易发生堵塞和泄漏,严重影响集输效率。
针对这些问题,本文提出以下改进途径:优化水力压裂技术,控制压裂液的成分和注入量,以减少对煤层的损害,提高煤层稳定性。
加强管道维护管理,定期进行巡检和检测,发现泄漏、堵塞等问题及时处理。
结合CNG输送技术,提高压缩效率,降低运输成本,适用于远距离运输。
233煤层气是一种新型清洁能源,属于非常规天然气中的一种。
开采煤层气不仅可以对现有的能源结构进行优化和完善,而且还可以对大气环境起到保护作用,同时保障煤矿整个生产过程更加安全、可靠。
当前,我国正处于能源转型的重要时期,从煤层气资源大国逐渐朝着煤层气生产大国发展。
虽然现阶段煤层气在整个勘探和开采过程中已经取得一定的发展成效,但是在实践中仍然存在很多问题。
要想实现煤层气产业更加高效发展,就必须要针对当前存在的诸多问题进行客观分析和处理,提出有针对性的改进措施,为煤层气开采技术的发展提供有力支撑。
1 煤层气开采技术应用现状1.1 钻井成本普遍比较高煤层气开采在实际应用过程中,钻井成本占投入比例较高。
经过详细的统计计算分析发现其在总成本中的占比在50%以上。
虽然在目前钻井工艺中,以欠平衡钻井技术为主,该技术在实践过程中也有很多优势,但在对钻井液的选择和利用上,仍然面临很多问题。
主要表现为空气、泡沫等类型的钻井液只适用于在浅煤层中,而对于超过1000米的深部煤层,通常还是以使用泥浆携带钻屑的钻进液为主[1]。
这就造成一旦操作不当,很容易导致煤层受到严重污染,其自身的渗透性也会大幅降低,对后期煤层气排采造成非常不利的影响。
针对这种情况,研发低伤害、低污染、高携带性能的钻井液体系尤为突出,同时还要考虑低成本钻井的开发要求,达到钻井效果与成本控制的有机统一,这样才能保证煤层气开发效果达到预期。
1.2 压裂技术问题水力压裂是当前煤层气开发比较成熟的一种增产技术手段,该技术在实际应用过程中,由于煤层煤质较软,所以石英砂等支撑剂在煤层中很容易就会直接镶嵌进去,造成裂缝孔隙性下降,孔隙出现严重的闭合,造成增产改造效果差。
此外,部分遇水膨胀的煤层水力压裂后,其自身的渗透率就会下降,同样影响增产改造效果。
同时在进行压裂液选择时,不同类型压裂液体系成本相差较大,例如纤维压裂液体系、胍胶压裂液体系成本还比较高,清水、滑溜水等压裂液体系存在改造液量大、砂量大等问题,都会变相提高增产改造风险,延长投资回报周期。
煤层气勘探开发现状、问题及其建议我国煤层气产业开发较晚,目前还处于起步阶段,各个方面还不成熟,依然面临着很多的困难。
只有科学的解决这些难题才能促进煤层气产业更好地发展。
本文简要论述了现阶段我国在煤层气开采方面的现状及问题,并提出几条建议,以期促进我国煤层气产业的进步。
标签:煤层气勘探;开发现状;问题;建议煤层氣俗称瓦斯,是一种非常规气体能源,存在煤炭开采的过程中。
而且,这种能源危害性很大,当空气中煤层气的浓度达到一定的比例,遇火就会发生爆炸。
在煤炭开采中,富集的煤层气会发生喷出的危险,造成事故。
但同时,煤层气又是一种优质能源,含的热值非常高,可用来发电,也可以做燃料。
由于这种能源能够减少污染气体的排放,保护环境,因而受到很多国家的关注。
1我国煤层气勘探开发利用现状煤层气作为一种新型能源,受到很多国家的重视。
由于煤层气的成分与天然气相似,产物无污染,因而被看做优质能源。
我国对煤层气的勘探始于上世纪九十年代初,而且煤层气的含量居世界第三位,主要分布在陕西、山西、辽宁等地。
经勘探发现,仅辽宁省煤层气的产气量就已经很庞大,与澳大利亚全国的产气量相当,因此,加强对煤层气的勘探对我国经济的发展意义重大。
但是由于煤层气的潜在危险高,资金投入大,而且还需要高科技确保勘探的质量,所以,限制了煤层气产业的发展。
只有加大对煤层气勘探的研究,掌握煤层气勘探过程中的规律以及相关的开发技术,加大科研经费的投入,并确保专业人才的全面参与,解决相关的技术难题,才能确保煤层气的勘探量,而煤层气也将成为一种不可替代的优质能源,对保护环境意义重大,促进经济的全面发展。
2中国煤层气勘探开发中遇到的问题与障碍2.1技术与工艺无实质性进展中国煤层气有其自身的特殊性,比如“三低”现象以及地质变动性等,都增加了勘探的难度。
低压、低渗、低饱和的特殊性同时增加了勘探过程中的危险,生产技术没有得到突破性的提高。
如果在实际的勘探过程中,不能准确地测量压裂径长,就无法布置勘探井组,也就无法有效地进行开采。
煤层气工程方案引言煤层气是一种天然气资源,主要储存在煤层中,是一种非常重要的能源资源。
随着全球能源需求的增长和对清洁能源的需求,煤层气的开发和利用变得越来越重要。
煤层气工程是一项复杂的工程项目,涉及到地质勘探、开采技术、储气建设等多个方面。
本文将探讨煤层气工程的关键方案,并阐述如何有效地开发和利用煤层气资源。
地质勘探地质勘探是煤层气工程的第一步,通过地质勘探可以了解煤层气的分布、储量、产气能力等重要参数,为后续的开采工作提供重要信息。
在地质勘探中,需要进行地质调查、地震勘探、钻探等工作,以获取详细的地质信息。
针对不同的地质条件,需要采用不同的勘探技术,以确保获取准确的地质数据。
煤层气开采技术煤层气开采技术是煤层气工程的核心内容,合理的开采技术可以有效提高煤层气采收率,降低生产成本。
目前,常用的煤层气开采技术包括水平井开采、多点压裂技术、CO2驱替技术等。
开采技术的选择需要根据具体的地质条件和储层特征进行综合考虑,以达到最佳的开采效果。
储气建设储气建设是煤层气工程中至关重要的一环,合理的储气建设可以提高煤层气的储存能力和生产能力。
常用的储气建设技术包括注入增产技术、CO2注入技术、压裂技术等。
通过这些技术,可以提高煤层气的储存效果,实现长期稳定的产气。
环境保护环境保护是煤层气工程中不可忽视的一点,合理的环境保护措施可以减少开采对环境的影响,减少生产过程中的排放。
在煤层气开采过程中,需要采取土地保护、水资源保护、生态环境保护等一系列措施,以保护当地的生态环境。
安全生产安全生产是煤层气工程的首要任务,保障工人的生命安全和财产安全是每一个煤层气工程的核心目标。
在煤层气开采过程中,需要严格遵守安全生产规定,加强安全培训,提高工人的安全意识,落实安全管理责任制,从而确保安全生产。
经济效益经济效益是评价煤层气工程的重要指标,只有取得良好的经济效益,煤层气开采才具有可持续发展的前景。
在煤层气工程中,需要做好前期的投资分析和经济评价,合理的资源配置,降低生产成本,提高生产效率,以实现良好的经济效益。
煤层气研究报告范文煤层气是一种新兴的可再生能源,其研究对于推动能源产业的发展和减少环境污染具有重要意义。
本研究报告将对煤层气的产生、开发技术和应用前景等方面进行详细分析。
一、煤层气的产生煤层气是在地下煤层中形成并积聚的一种气体。
当煤层埋藏在地下一定深度时,由于煤的化学和物理作用,煤中的有机质会发生热解反应,产生大量的气体,其中包括甲烷、乙烷、氢气等成分。
这些气体富含可燃组分,具备可利用的能源价值。
二、煤层气的开发技术煤层气的开发主要包括煤层探测、钻井、取样、压裂、抽采和净化等步骤。
其中,煤层探测是找到富含煤层气的潜在煤层的关键环节。
钻井和取样的目的是获取煤层气的实际情况,包括气体组分、产能和渗透性等信息。
压裂是通过施加高压将压裂液注入煤层,压裂煤层以增加气体的渗透性,从而提高气体的产能。
抽采是将煤层中的气体抽出,通常通过抽采井和管道进行。
净化则是对抽采的气体进行处理,去除其中的杂质,达到符合要求的纯净度。
三、煤层气的应用前景煤层气的应用前景广阔。
首先,煤层气是一种清洁能源,相对于传统的化石燃料,其燃烧后排放的二氧化碳、硫化物等有害物质较少,对环境污染较小。
其次,煤层气对于国内能源供应具有重要意义。
我国是煤炭资源大国,煤层气的开发可以有效地利用煤炭资源,并减少对进口能源的依赖。
再者,煤层气还可以用于替代天然气,广泛应用于城市天然气、工业燃料和发电等领域。
然而,煤层气的开发也面临一些挑战和问题,如煤层气的开采成本较高、技术难度较大、环境保护和安全风险等。
因此,在煤层气的开发中,需要采取一系列有效的措施,包括技术创新、环境监管和安全管理等,以确保煤层气的可持续开发和利用。
综上所述,煤层气作为一种新兴的可再生能源,具有重要的研究价值。
通过对煤层气的产生、开发技术和应用前景的研究,可以为其可持续利用提供科学依据,推动能源产业的发展和减少环境污染,实现经济与环境的双赢。
天然气与煤层气开采作业指导书第1章引言 (4)1.1 天然气与煤层气开采概述 (4)1.1.1 天然气与煤层气的成因及分布 (5)1.1.2 天然气与煤层气储量及开发潜力 (5)1.2 开采作业安全与环保要求 (5)1.2.1 安全要求 (5)1.2.2 环保要求 (5)第2章开采前期准备工作 (6)2.1 地质勘探与资源评估 (6)2.1.1 地质调查 (6)2.1.2 钻探工程 (6)2.1.3 资源评估 (6)2.2 开采方案设计 (6)2.2.1 开采方式选择 (6)2.2.2 开采工艺设计 (6)2.2.3 开采参数优化 (7)2.3 环境影响评价 (7)2.3.1 环境调查 (7)2.3.2 环境影响预测 (7)2.3.3 环境保护措施 (7)2.4 设备选型与采购 (7)2.4.1 设备选型 (7)2.4.2 设备采购 (7)第3章钻井作业 (7)3.1 钻井设备与工具 (7)3.1.1 钻机 (8)3.1.2 钻头 (8)3.1.3 钻具 (8)3.1.4 钻井附属设备 (8)3.2 钻井液配制与处理 (8)3.2.1 钻井液类型 (8)3.2.2 钻井液配制 (8)3.2.3 钻井液处理 (8)3.3 钻井工艺技术 (8)3.3.1 钻井设计 (8)3.3.2 钻井参数优化 (8)3.3.3 钻井工艺流程 (9)3.4 钻井施工组织与管理 (9)3.4.1 人员组织 (9)3.4.2 设备管理 (9)3.4.3 安全管理 (9)3.4.5 环境保护 (9)第4章固井与完井作业 (9)4.1 固井材料与设备 (9)4.1.1 固井材料 (9)4.1.2 固井设备 (9)4.2 固井工艺技术 (9)4.2.1 水泥浆配制 (10)4.2.2 注水泥浆 (10)4.2.3 套管固井 (10)4.2.4 钻杆固井 (10)4.3 完井工艺技术 (10)4.3.1 完井方式选择 (10)4.3.2 井筒处理 (10)4.3.3 钻具组合 (10)4.3.4 气层保护 (10)4.4 井身结构设计及优化 (10)4.4.1 设计原则 (10)4.4.2 设计内容 (10)4.4.3 优化方法 (11)4.4.4 井身结构评价 (11)第5章采气工艺 (11)5.1 气井排水采气 (11)5.1.1 概述 (11)5.1.2 工艺流程 (11)5.1.3 技术要点 (11)5.2 气藏动态监测与调控 (11)5.2.1 概述 (11)5.2.2 监测方法 (11)5.2.3 调控措施 (12)5.3 气井生产数据分析 (12)5.3.1 数据收集与处理 (12)5.3.2 数据分析方法 (12)5.3.3 应用实例 (12)5.4 提高采收率技术 (12)5.4.1 概述 (12)5.4.2 储层改造技术 (12)5.4.3 气藏管理技术 (13)5.4.4 新技术应用 (13)第6章煤层气开采特点及工艺 (13)6.1 煤层气地质特征 (13)6.1.1 煤层气成因 (13)6.1.2 煤层气分布规律 (13)6.1.3 煤层气储层特征 (13)6.2.1 钻井工艺 (13)6.2.2 钻井液选择 (13)6.2.3 完井工艺 (13)6.3 煤层气排采工艺 (14)6.3.1 排采方法 (14)6.3.2 排采设备 (14)6.3.3 排采工艺优化 (14)6.4 煤层气井生产优化 (14)6.4.1 产量预测与评价 (14)6.4.2 生产调控 (14)6.4.3 气井防腐与防堵 (14)6.4.4 气田开发管理 (14)第7章开采作业安全与环保措施 (14)7.1 安全生产管理制度 (14)7.1.1 建立健全安全生产责任制,明确各级管理人员、技术人员和作业人员的安全生产职责。
煤矿瓦斯高效抽采和利用方案一、实施背景中国是全球最大的煤炭生产国和消费国,煤炭产业在中国经济中占据重要地位。
然而,煤炭开采过程中产生的瓦斯气体不仅对环境造成了严重的影响,也浪费了大量的能源资源。
为实现煤炭产业的绿色、高效发展,本方案提出了一种煤矿瓦斯高效抽采和利用方案。
二、工作原理煤矿瓦斯高效抽采和利用方案基于膜分离技术,通过高压气体驱动,将煤层中的瓦斯气体进行高效抽采。
具体流程如下:1. 煤层气抽采:在煤炭开采过程中,利用井下抽采设备将煤层中的瓦斯气体抽出,使其通过管道输送到地面。
2. 瓦斯气体压缩:将抽采出的瓦斯气体进行压缩处理,使其压力达到10-15 MPa,温度控制在40-60℃。
3. 瓦斯输送:将压缩后的瓦斯气体通过管道输送至燃气轮机发电机组,与空气混合燃烧,驱动燃气轮机转动,产生电能。
4. 余热回收:燃气轮机排放的烟气中含有大量的余热,通过余热回收设备将其重新利用,提高能源利用率。
三、实施计划步骤1. 对煤矿进行地质勘探,确定煤层瓦斯含量及可抽采性;2. 设计煤矿瓦斯抽采方案,包括井下抽采设备、管道及地面压缩设备等;3. 实施瓦斯抽采工程,并进行实时监测,确保瓦斯抽采的效率和安全性;4. 将压缩后的瓦斯气体输送至燃气轮机发电机组;5. 安装余热回收设备,提高能源利用率;6. 对整个方案进行调试和优化,确保稳定运行。
四、适用范围本方案适用于各种类型的煤矿,特别是对于高瓦斯含量和低渗透性的煤层具有更高的适用性。
同时,本方案也适用于其他具有类似特点的矿产资源开发利用过程,如石油、天然气等。
五、创新要点1. 利用膜分离技术实现瓦斯气体的高效抽采。
与传统方法比,膜分离技术具有更高的分离精度和更低的能耗。
2. 将燃气轮机发电机组与瓦斯抽采系统相结合,实现能源的梯级利用。
通过将不同品位的能源进行合理利用,提高了能源利用率。
3. 采用了余热回收技术,进一步降低了能源损耗。
通过回收燃气轮机排放的烟气余热,实现能源的最大化利用。
煤层气及其开发现状与前景胡经国一、煤层气及其主要特征就成因而言,煤层气又叫做煤成气,是指在煤层或煤系地层形成过程中生成的一种天然气,俗称煤矿瓦斯。
它是腐殖质在煤化变质过程中热分解作用的产物。
煤化变质程度越高,生成的煤层气越多。
例如,每吨低度煤化变质的褐煤形成时,只能生成38~68立方米煤层气;而每吨高度煤化变质的无烟煤形成时,则能生成346~422立方米煤层气。
煤层气的成分主要是甲烷(CH4)。
它的甲烷含量一般为90%~99%,通常在95%以上。
煤层气的发热量很高,一般约为8500大卡/立方米,比1公斤标准煤的发热量还要高。
煤系地层是中国四大类天然气气源岩之一。
煤层气是中国两大类型天然气之一。
它是一种能单独形成工业气藏、具有巨大资源潜力和广阔开发前景的新能源。
二、世界煤层气资源及其开发概况全世界已发现的煤层气储量约占世界天然气总储量(约为103万亿立方米)的30%以上。
世界上已发现的26个最大的天然气田(储量大于2830亿立方米)中,就有16个是煤层气田;其煤层气储量占天然气总储量的77.2%。
位居世界前五位的特大气田均为煤层气田。
例如,前苏联西北利亚特大型气田,其煤层气可采储量高达18万亿立方米。
它使前苏联80年代的天然气储量和产量,比50年代中后期猛增了数十倍。
又如,荷兰格洛宁根特大型气田,其煤层气储量达2.2万亿立方米。
它使荷兰的天然气产量增长了486倍,从能源进口国一跃而成为能源出口国。
美国煤层气资源量约为5.6~22.6万亿立方米,可采储量估计可达11.3万亿立方米。
中欧盆地南部,煤层气资源量约为3.5万亿立方米。
在世界上,煤层气开发利用研究起步于本世纪50年代。
1959 年荷兰发现了格洛宁根特大型气田。
从此,煤层气一跃而成为世界各国刮目相看的一个新能源领域。
到90年代,发达国家煤层气工业生产已达到相当大的规模,其技术水平也很高。
例如,美国1986年煤层气生产井还不到200口,而到1992年却发展到了6000口。
煤层气排采阶段划分及排采制度制定煤层气是一种重要的清洁能源资源,具有丰富的储量和广泛的分布。
为了充分利用煤层气资源,保护环境,实现能源可持续发展,必须进行科学合理的煤层气排采。
煤层气排采是指通过井筒开发和抽采手段,利用煤层气储量和运移能力,实现气体地面利用和资源转化的全过程。
为了规范煤层气排采行为,提高煤层气产量和采收率,通常会将煤层气排采分为不同的阶段,并制定相应的排采制度以保证排采的顺利进行。
一、煤层气排采阶段划分煤层气的排采过程通常可分为勘探阶段、开发阶段和生产阶段三个阶段。
1. 勘探阶段勘探阶段是指通过地质勘探和试验开采等手段对煤层气资源进行初步勘探和评价的阶段。
在勘探阶段,需要充分了解目标区的地质情况、煤层气资源储量和分布等情况,确定煤层气的开发潜力和可行性。
2. 开发阶段开发阶段是指在勘探阶段确定煤层气资源的状况和潜力后,通过井眼钻井和相关工程技术手段实施对煤层气资源的采集和开发的阶段。
在开发阶段,需要进行建井、管道敷设、井网布局等工程技术工作,实现对煤层气资源的有效开发和利用。
3. 生产阶段二、煤层气排采制度制定煤层气排采制度是指根据煤层气资源的特点和排采阶段划分,制定相应的排采规定和技术标准,保证煤层气排采的安全、高效和环保。
煤层气排采制度包括排采工艺流程、安全技术规程、环境保护标准、设备运行管理等内容。
1. 排采工艺流程排采工艺流程是指在煤层气排采过程中,根据排采阶段划分,制定相应的工艺流程和技术方法,保证煤层气的有效抽采和利用。
在勘探阶段,需要制定地质勘探和试验开采的流程和方法;在开发阶段,需要制定井眼钻井和井网布局的流程和方法;在生产阶段,需要制定煤层气抽采和地面利用的流程和方法。
2. 安全技术规程安全技术规程是指在煤层气排采过程中,制定相应的安全生产规定和技术标准,保证排采作业的安全和稳定进行。
安全技术规程包括井眼作业、管道敷设、设备运行等方面的安全规定和技术标准,确保排采作业的安全可靠。
煤层气的开采与利用
(包括不限于新旧技术的介绍与对比、国内外技术对比,目的是搞清楚煤层气作为一种
自然资源是如何实现经济效益的);
一.煤层气背景介绍
1.我国煤层气资源分布
我国大型煤矿区煤层气资源丰富,13个大型煤炭基地煤矿区埋藏深
度1500 m以浅,煤层气原地资源量为9. 97万亿m3 ,煤层气技术可采
资源量为4. 64万亿m3 ; 从煤层气资源规模看,晋中、晋东、神东和云
贵这4个大型煤炭基地应是我国煤矿区煤层气资源开发重点布局的
区域; 煤层气富集区是我国经济比较发达、人口相对密集的地带,煤矿
区煤层气开发区位优势突出,市场十分广阔。
2.煤层气的开采事故频发
瓦斯是我国煤矿重特大灾害事故的主要根源, 2011年全国发生重大
以上瓦斯事故12起,死亡207人,分别占全国煤矿重大以上事故起数和
死亡人数的57. 1%和59. 1% 。
3.煤层气相比常规天然气的特殊性
储层特殊性
储层为 “有机” 储层,由此导致煤层气赋存状态、控气地质因素、
产出机理、开采方式、产出特征的不同, 例如,地层状态下的煤层气赋
存以吸附态为主,产 出过程必须经历降压解吸阶段,开采方式不局限
于 地面钻孔,单井产量曲线经历先增长后衰减的过程等。
地质载体特殊性
煤层气的地质载体为煤层,煤炭本身就是能源开发的重要对象,这一
自然属性更是有别于其他所有的化石能源矿产。煤层气与煤炭资源的
同源同体的伴生性决定了这 2 种资源的开发必然有密不可分的内在
关联。煤矿区煤炭资源的开采引起矿区岩层移动的时空关系,影响着
煤层气资源开发的钻井(孔)的布设、采气方法的选择和抽采效果等多
个方面。
鉴于上述特殊性,煤层气勘探开发技术既有常规天然气勘探开发技
术的来源、借鉴甚至直接移植,又有自己的独特性,还有与采煤技术交
叉融合的耦合特性,是一个与常规天然气和煤炭开发技术既有联系又
有区别的复杂技术系统。
二.我国煤层气开采技术概述
1. 地面煤层气开发技术(地面井开采)
地面煤层气开发技术包括垂直井、多分支水平井、丛式井和U型井
( V型井) 、“一井三(多) 用”技术等。在我国现有的煤层气开发活动
中,多分支水平井几乎全部采用裸眼洞穴完井,多数直井采用套管完井
方式,裸眼洞穴完井技术对煤储层条件要求较高,实践成功较少。
2. 煤层气井下抽采技术(矿井开采)
井下抽采技术主要有模块化区域递进式抽采技术、分源双系统抽采
技术、保护层抽采技术、卸压层抽采技术和采空区抽采技术等。煤矿
区根据不同的地质采矿条件探索出不同的抽采方式,将本煤层抽采、
煤层顶底板抽采和采空区抽采方法有机组合或创新,形成多种多样的
立体的煤层气井下抽采体系。
3.协同开采技术
为了提高开发效率和降低开发成本,在技术装备先进、完备,其保
障系统得以保证的前提下,协同开采技术得以发展和进步。如解放层
开采、井上下联合抽采、煤炭与煤层气共同开采等就是其典型实例。
4. 煤层卸压增透技术
对于煤层渗透率低和含气饱和度低的矿区须探索应用煤层卸压增
透技术,提高煤层气抽采率。此类技术主要包括保护层开采卸压增透
技术、深孔预裂爆破技术、深穿透射孔技术、高能气体压裂技术和高
压水力增透技术等。
三.近年来我国煤层气开采技术发展
1.勘探技术手段深化
目标:提高探测精度,提高施工效率
新型低频电磁波透视仪器、高频电磁波透视仪器、损失气含量模拟
试验装置、矿井煤层密闭取心装置等仪器装置。
(eg:研发的新型低频电磁波透视仪器采用收发一体化、多频点发射、
多通道接收、数字滤波等技术,增强了对弱信号的采集能力,提高了探
测精度,施工效率提高了2 ~ 3倍;高频电磁波透视仪器发射及接收天
线经改进后发射距离更远,灵敏度更高,在示范矿区进行了多次现场试
验,取得较好的地质探测效果;矿井煤层密闭取心装置由取心内管、
球阀、液压总成、投球装置等构成,比常规取心装置测试的气含量高
20% ~ 23%。)
2.增产技术不断探索
活性水携砂压裂仍然是煤层气增产改造的主流技术,而且针对储层
性质的不同,活性水携砂压裂工艺不断优化,目前已趋于成熟。其技术
的主体包括: 煤粉悬浮活性水技术、变排量控制缝高技术、前置液粉
砂多级段塞降滤失技术、前置液阶段停泵测试技术、大粒径/高强度
支撑剂尾追技术、压后合理放喷控制技术等。
针对多煤层地区,采用煤层和岩层组合分段压裂技术,可以有效提高
单井产量和资源利用效率。
3.
煤层气开发装备取得突破
目标:
(1)降低开采难度(eg:针对松软煤层成孔深度不足、成孔率和抽
采率低等难题,研制了适用于普氏系数 f≤0. 5 松软煤层的高转速大
扭矩螺旋钻进装备、空气套管钻进装备及地 面远距离自动控制钻进
装备。)
(2)多功能高效开采(eg:研制成功ZMK5530PZJ60煤层气地面车
载钻机及配套装备,可用于煤层气竖直井、水平对接井、多分支水平
井施工及大口径救援孔、电缆孔、通风井等施工,在陕西亭南完成了
工业性试验,实现钻孔孔径311. 14 mm,钻孔深度 661 m,为煤矿区煤层
气地面开发提供了重要装备支撑。)
(3)完善开采技术(eg:国内首台最大扭矩12 000 N·m 的大功率
定向钻机,创新开发了深孔随钻测量信号稳定传输技术、煤矿井下泥
浆脉冲无线随钻测量系统,实现了顺煤层定向长钻孔由“探着打”到
“看着打”、随钻测量信号由“有线传输”到“无线传输”的跨越,
成套装备在晋城矿区寺河煤矿完成1880 m井下近水平长钻孔施工,创
造了煤矿井下顺煤层定向钻孔深度新的世界纪录。)
4. 煤层气井排采技术和排采管理更加精细
智能化排采技术不仅提高了排采精细化、自动化,对井底流压、套
压、液柱、冲次等重要参数实现了自动采集、连续监测,达到了连续
稳定缓慢排采要求,而且减少了巡井作业强度和安全隐患。排采中重
视煤粉防治和精细管理。研制防煤粉技术、空心抽油杆洗泵技术, 提
高了泵效,使检泵周期延长到2 ~ 3年。
四.我国煤层气的利用(树状图)
1.煤层气发电
煤层气发电是目前我国煤层气利用的主要方式。目前我国煤层气中
70%以上CH
4
体积分数低于30%,受限于气源,高浓度煤层气发电难以
持续发展,低浓度煤层气发电逐渐成为煤层气发电的主流。
低浓度煤层气主要采用内燃机发电,可以利用CH
4
体积分数为5%
~ 25%的低浓度煤层气,通过自动调节装置控制CH
4
体积分数为6%进
入内燃机发电。(技术难点:开发有效的措施以避免煤层气回火; 发
电设备需具备适应煤层气浓度、压力变化的能力。)
2.煤层气民用
煤层气民用是煤层气传统的利用方式,且在我国煤层气利用量中占
据重要地位,仅次于煤层气发电。煤层气民用方式可利用CH4浓度
为30%以上(主要为 35% ~ 40%)的煤层气。煤层气因含氧的缘故,无
法采用高压输送,因此只能就近利用,满足当地居民和煤矿员工的日常
用气。
优点:煤层气是清洁能源,燃烧后不会带来环境污染, 且煤层气价格
一般低于天然气,可为用户节约开支, 同时给企业带来一定的收入。
缺点:煤层气民用局限性较大: a.煤层气民用只能使用高浓度的煤
层气,但可利用的高浓度煤层气量值较小,利用率较低; b.煤矿区一般
地处偏远山区,居民少且分布点分散,民用规模难以扩大,利用量有限。
3. 煤层气浓缩
煤层气浓缩技术包括变压吸附浓缩、深冷液化分离和溶液吸收法等。
通过脱除煤层气中的氧和氮,将煤层气制成CNG(或LNG)产品,使煤层
气的运输和利用更加灵活。
4. 通风煤层气利用
煤矿开采过程中,大部分煤层气通过通风排出, 我国目前每年通过
矿井通风排放的煤层气为200 ~ 250亿m3。通风煤层气利用潜力巨大,
但因CH4 含量过低(一般在0. 7%以下) ,经济效益差,利用率基本为零,
目前仅有工业示范项目。但依靠煤层气利用财政补贴及税费优惠政策,
通风煤层气利用项目可获得环境效益、社会效益及经济效益多赢。
煤矿通风煤层气主要利用方式有: a.作为主燃料,采用逆流热氧化法
(或催化氧化法) ,不使用其他燃料即可使设备连续正常运行; b.作为辅
助燃料,如充当电厂燃烧空气。
参考文献:
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