山西省煤层气开发利用现状及问题
王爱国
（晋城煤业集团晋圣公司－山西晋城０４８１００）
摘要：煤层气的合理开发利用不仅能降低其对环境的危
害，而且能实现良好的社会、环境、经济等效益。通过分析 山西省煤层气开发利用现状，论述了煤层气开发对山西省
经济发展的促进作用，讨论了目前煤层气开发利用中存在
的问题，给ｍ了相应的对策。
关键词：煤层气，经济发展，开发利用，效益分析
中图分类号：Ｐ６１８．１１ 文献标识码：Ａ
文章编号：１ ００８—８８８１（２０１ ０）０３—０１ ６４—０２
山西省煤层气资源赋存状况
山西省２ ０００ ｍ以浅的煤层气资源量为ｌ０万亿ｍ ，
约占全国煤层气资源总量的１，３。在六大煤田中，除大同煤 田属贫甲烷区外，沁水、河东、西山、霍西、宁武等煤田均有
煤层气赋存。其中，沁水煤田和河东煤田煤层气资源量最 大，占全省煤层气资源总量的９３．２６％。从山西煤层气资源 的分布、开采条件和资源品质分析，山西省煤层气资源具
有分布集中、埋藏浅、可采性好、甲烷含量高（大于９５％）
等特点。目前，沁水、河东等煤田已登记煤层气区块面积
２８３０３ ｋｍｚ，通过钻井勘探，煤层气探明储量７５０亿ｍ’，可 采储量３９５亿ｍ ，可与美国圣胡安和黑勇士两大煤层气富
集区相媲美，具备大规模开采的资源优势
１ 山西省煤层气开发利用现状 １．１井下抽放利用 山西省煤矿井下抽放瓦斯利用最早的是阳泉矿务局，
始于１９５７年，主要采用并下穿层钻孔、顶板岩石巷道、地
面钻孔和采空区抽放等方法。矿井煤层气涌出量的１／４都 是依靠抽放方法解决的。近年来，阳泉煤业集团的煤层气 抽放量达到每年１．２亿ｍ，，已经超过抚顺，居全国第一。
晋煤集团公司于１９９７年在寺河煤矿开始井下抽放。
寺河煤矿井下抽放采取的方式为３号煤层顺层钻孑Ｌ采前 预抽，抽放泵站采用水环式真空泵，抽放气体的瓦斯浓度
为４０％ ６０％。抽放瓦斯主要用于寺河矿区瓦斯发电厂发 电。该电厂目前装机容量为５６００ ｋＷ，其中包括４台４００
２６ 能源技术与管理 ２０１０年第５期 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ ｉｓｓｎ．１６７２－９９４３．２０１０．０５．０１ １ 矿井煤层原始瓦斯含量分布规律分析 吴光亮 （山西晋城煤业集团寺河矿，山西晋城０４８２０５） ［摘要］ 瓦斯含量是瓦斯防治中的一个重要指标，近些年随着地面煤层气井的规模钻进和 绳索快速取芯含气量测试技术的成熟，矿井原煤瓦斯含量的实测数据也随之增多， 根据这些实测数据，结合地质构造因素绘制瓦斯含量等值线图，同时对瓦斯含量的 分布特征和规律进行分析研究，得出瓦斯赋存与地质构造关系密切的结论，对于矿 井煤与瓦斯突出防治、瓦斯治理、瓦斯利用具有极其重要的意义。 ［关键词］ 瓦斯含量；分布规律；地质构造 ［中图分类号］ＴＤ７１２＋．２［文献标识码］Ｂ［文章编号］１６７２－９９４３（２０１０）０５－００２６－０３ ０引 言 山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司寺河矿 井位于沁水煤田东南边缘。矿井分东、西两个独立井 区，其中东井为高瓦斯区，生产能力为１ ０８０万ｔ／ａ； 西井为突出区，目前正在建设中。在西井的开拓建 设中，瓦斯压力和含量是瓦斯区域突出危险ｌ生预 测中的重要指标，其中压力指标往往难以测定或 数据偏少，而随着地面煤层气井快速取芯含气量 测试技术的成熟，瓦斯含量实测数据也随之增多， 在逐步满足矿井区域突出危险性预测需要指标的 同时，根据这些实测数据，结合地质构造因数对瓦 斯含量的分布特征和规律进行分析研究，对于矿 井煤与瓦斯突出防治、瓦斯治理、瓦斯利用具有极 其重要的意义 。 １ 矿井概况 寺河矿井于２００２年１１月投产，为井工开采， 采用斜井分区开拓方式，一次采全高综采回采工 艺，工作面采用长壁后退式开采法。目前东井区为 生产区，西井区为基建区。矿井核定生产能力为 １ ０８０万ｔ／ａ（东井区），是一座设备先进、管理模式 新颖的高产高效现代化矿井。 地质构造总体上属于简单类。井田基本构造 形态为一单斜构造，在此基础上发育了一系列宽 缓褶曲，形成井田内岩（煤）层的波状起伏，煤层倾 角一般不超过１０。，个别地段受构造影响倾角达 １５。左右。断层较少，无岩浆活动。 井田水文地质条件属简单一中等。各含水层 问的水力联系微弱，３号煤层的直接充水含水层 为顶板Ｋ砂岩裂隙含水层，富水性弱。井田内各 主要充水含水层为裂隙含水层及裂隙岩溶含水 层，含水性受裂隙、岩溶发育程度的影响。在构造 裂隙或小断裂及岩溶陷落柱的影响下，可能造成 局部富水或沟通与强含水层的水力联系，在局部 地段形成水文地质条件复杂化。 井田煤系地层主要为二叠系下统山西组 （Ｐ ｓ）、石炭系上统太原组（ｃ３ｔ），共含煤ｌ５层，其 中山西组３ 煤层和太原组９ 、１５ 煤层可采。主采 ３ 煤层平均厚度６．３１ ｍ，可采系数为１００％，属稳 定可采煤层，开采条件良好，为低一中灰、高强度 的无烟煤，顶板和底板为泥岩、砂质泥岩、砂岩。 该矿井属高瓦斯矿井，东井区瓦斯含量平均 ９．０３ ｍ３／ｔ 最大达１８ ｍ３／ｔ；西井区瓦斯含量平均 １６．６ｍ３／ｔ，最大达２６ｍ３／ｔ。矿井瓦斯涌出主要来自 本煤层，临近层瓦斯影响较小。煤层无自燃倾向， 煤尘无爆炸性。 ２地质构造分布特征 ２．１矿区构造分布特征 晋城矿区位于太行山隆起南端西侧，同时位 于沁水复向斜盆地南端，矿区东部分布着ＮＮＥ向 的伊侯山断层、陈沟断层、白马断层；矿区西部分 布着ＮＷＷ—ＮＥ—ＮＮＥ向展布的土沃一寺头弧 形断裂带。地层走向总体倾向ＮＷＷ，倾角５。～１５。。 主体构造为ＮＮＥ向、近Ｓ—Ｎ向展布的向、背斜 和断裂构造，其次是近Ｅ—Ｗ向、ＮＥ向、ＮＷＷ向 的褶皱和断裂构造，局部还发育有ＮＮＷ向的小 褶皱。 ２．２
３２ 壤 ｊ囊层乞霉天技术
在晋壤袋目的应ｌ｛ｊ户开铊
都海龙 ２ １．中国矿业大学（北京）资源与安全工程学院，北京１０００８３； ２．晋城无烟煤矿业集团有限责任公司，山西晋城０４８００６）
摘要：介绍了煤与煤层气共采技术的形成与发展，阐述了煤与煤层气共采技术的内涵与外 延，并以晋城煤业集团经验及成果为例对实现煤气共采的技术进行了详细论述，对今后煤炭开 采与煤层气开发的紧密结合提出了建议。 关键词：煤；煤层气共采；应用研究 中图分类号＿＂ＴＤ８４５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６－６７７２（２００７）０６－００３２—０３ 煤炭工业以采煤为主的产业理念根深蒂固，尽 管煤矿瓦斯抽放已有半个多世纪悠久历史，但煤炭 工业界总是习惯地将瓦斯抽采作为煤矿瓦斯治理的 一项专项措施，其出发点是治理煤矿瓦斯，保障煤矿 安全生产。通常情况下，煤矿瓦斯抽采只注重瓦斯 治理效果，很少关注所谓的资源与环境，因此导致许 多煤矿抽采出的煤层气未被利用。而煤层气开发则 相反，多数项目只注重采取获利，没有真正考虑未来 煤矿开采的安全问题，无论是区块优选还是开发技 术方案都没有真正体现所谓的安全与环境。 晋煤集团在国内率先在寺河煤矿完成了煤层气 开发的商业化过程，从勘探、开发试验、大规模开发 到集输和利用。由于晋煤集团实施寺河煤矿煤层气 开发的初衷是所谓的煤矿瓦斯超前地面预抽，因此 项目的本质是一个地地道道的采煤采气一体化示范 工程项目。这一示范工程的成功，为中国能源工业 创立了一种资源高效开发模式。采煤采气一体化的 实施，从根本上改变了以往的煤层气开发和煤炭开 采的传统做法。煤炭工业不再将瓦斯抽采作为专项 措施，煤层气地面开发也不再作为单纯的可燃烃类 气体资源的开发，而是将瓦斯抽采和煤层气开发视 为煤矿安全生产体系的重要组成部分。 １ 煤与煤层气共采技术的内涵和外延 １．１技术体系 按卸压瓦斯的来源及卸压瓦斯抽放方法的不 同，构建了“煤与煤层气共采”技术体系如图１所 示。煤、气共采为有效地开发和利用同源同体的煤 炭资源和煤层气资源，必须坚持统筹规划，煤炭资源 和煤层气资源共采的原则。切实做到以煤炭开采为 中心，建立采煤采气一体化开发模式。
团队编号： 19194052
第九届中国石油工程设计大赛
方案设计类
采油气工程单项组
完成日期 2019 年 4 月 17 日
中国石油工程设计大赛组织委员会制
作品简介
本方案为XX油田采油气工程方案，根据SY/T 6081-2012《采油工程方案设计编写规范》，应用Meyer压裂模拟软件完成了对该区T井压裂方案的设计，应用自编软件“压裂液返排优化设计系统”，对压裂液返排进行优化，应用pipesim软件完成了采油气工程方案设计，全文共10个章节。
第1章节为油田概况。本章介绍了油田地理位置、地层情况、构造和储层特征，温度、压力数据，以及实验和现场获得地层、原油、天然气参数。
第2章为完井设计。本章分析了常用完井方式的优缺点、计算了井筒出砂情况，并在此基础上依据油田经验选择了套管射孔完井方式。
第3章为套管设计。本章在所给井深结构的基础上，根据 SY 5724-2008 《套管柱强度与结构设计》和《API 套管强度数据》对套管进行优选。
第4章为射孔工艺设计，本章基于为达到最大油井产能的目的，对影响射孔参数的各因素进行分析，优选了射孔参数，对射孔后的套管强度进行了校核，对射孔配套设备做出了选择；根据储层特性，以保护储层的原则，对射孔液类型进行优选。
第5章为压裂设计，本章利用Meyer软件对施工参数和泵注程序进行了优化设计，并利用自编软件“压裂液返排优化设计系统”对压裂液的返排进行了优化。
第6章将为采油采气设计。生产阶段分为自喷阶段和人工举升阶段。自喷阶段利用pipesim软件，建立生产系统模型，模拟生产阶段，设计出合理的油管尺寸和油嘴尺寸；人工举升采用的是有杆泵举升方式，并对有杆泵举升方式的设备做出了选择。
第7章为防蜡、防腐设计。防蜡设计是根据原油高含蜡的特点，分析了蜡的形成机理，清、防蜡的方法，预测了蜡开始析出的井深，并作出了具体的清、防蜡措施；防腐设计主要介绍了油田上常见的油套管腐蚀机理和影响因素，提出了具体的防腐措施。
