我國(guó)煤層氣勘探和開(kāi)發(fā)的技術(shù)現(xiàn)狀分析

周正怡

[摘要]本文介紹了煤層氣的定義，是一種吸附在煤層之間的非常規(guī)天然氣。隨后對(duì)煤層氣的利用狀況進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)我國(guó)煤層氣的利用率較低，對(duì)于煤層氣的利用價(jià)值認(rèn)識(shí)不足。其次，本文簡(jiǎn)要介紹了我國(guó)以及國(guó)外的煤層氣勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)，并給予煤層氣的開(kāi)發(fā)技術(shù)分析了我國(guó)在煤層氣開(kāi)發(fā)方面的不足以及發(fā)展方向。

[關(guān)鍵詞]煤層氣 開(kāi)發(fā)技術(shù) 現(xiàn)狀 發(fā)展方向

[中圖分類號(hào)] P621 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2015）-8-238-1

1煤層氣定義

煤層氣又被稱為瓦斯，以一種吸附的狀態(tài)存在與煤層間的非常規(guī)天然氣。煤層氣隨著煤層的誕生而出現(xiàn)，一般由煤層間四個(gè)部分氣體混合組成，溶解于煤層水中的氣體、煤層表面的氣體，裂縫中的游離氣體以及煤層間游離氣體[1]。

煤層氣同煤一樣，是一種優(yōu)質(zhì)的氣體能源，在美國(guó)被稱為“煤層中的天然氣”。煤層氣中含有高濃度的甲烷，最高含量高達(dá)百分之九十八，平均不低于百分會(huì)七十，一立方米的煤層氣能量相當(dāng)于一千克石油的能量。煤層氣除了是一種能源物質(zhì)外，還可以用于合成尿素、甲醇等化工品。合理勘探和開(kāi)發(fā)煤層氣對(duì)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、能源都有很大的意義。

2煤層氣開(kāi)發(fā)利用狀況

煤層氣含有較高的熱量，并且是一種無(wú)污染的清潔能源，也可以用于工業(yè)產(chǎn)業(yè)的原料以及民用燃料等。我國(guó)目前由于對(duì)煤層氣利用價(jià)值注重程度不夠，導(dǎo)致煤層氣的開(kāi)采程度以及利用率相當(dāng)?shù)?，在煤層的開(kāi)采過(guò)程中抽取出來(lái)的煤層氣只有八分之一得到了合理利用。甚至很多地區(qū)為了加快煤層的開(kāi)采，將抽取出的煤層氣直接在抽取進(jìn)口進(jìn)行點(diǎn)燃，造成極大的資源浪費(fèi)。下表是我國(guó)煤層氣資源分布情況以及各國(guó)煤層氣利用情況。

影響煤層氣井單井產(chǎn)量的主要因素包括煤巖滲透率、孔隙度、吸附能力、含氣量、臨界解吸壓力、相對(duì)滲透率等[2]。目前國(guó)外已有了先進(jìn)的技術(shù)來(lái)提高煤層氣的開(kāi)采效率，目前在國(guó)內(nèi)得到普遍應(yīng)用的增產(chǎn)技術(shù)主要是水力壓裂技術(shù)，通過(guò)對(duì)煤層進(jìn)行水力壓裂，進(jìn)一步加大煤層的裂縫達(dá)到快速開(kāi)采煤層氣的作用，目前在國(guó)外流行的技術(shù)還有注氣增產(chǎn)技術(shù)，效果要明顯高于水力壓裂增產(chǎn)技術(shù)。煤層氣的開(kāi)發(fā)技術(shù)一定要結(jié)合所處煤層的實(shí)際情況進(jìn)行合理的選擇。煤層氣的抽排主要有以下三種方式：：

2.1礦井通風(fēng)排氣降低煤層氣濃度

這種方法的工作原理是在煤層的地表建設(shè)通風(fēng)井，并利用風(fēng)氣箱煤層中注入空氣，使得煤層中氣體形成流動(dòng)，從而將煤層中儲(chǔ)存的煤層氣從另外一個(gè)通風(fēng)口排出。這種方式的不足在于無(wú)法將排出的煤層氣加以利用。

2.2井下鉆孔抽排

2.3這種方式的工作原理是在富含煤層氣的地面鉆入深度為百米左右的橫向鉆井，在井口連接管線一直到地面， 用抽氣機(jī)負(fù)壓抽煤層中的煤層氣， 等煤層中的煤層氣含量降到一定程度后再開(kāi)采煤。

2.4地面鉆孔預(yù)抽排

地面鉆孔欲抽排的工作原理就是在勘探處煤層的地區(qū)提前幾年的時(shí)間進(jìn)行煤層氣的抽排工作，從而達(dá)到降低煤層氣濃度的效果，來(lái)增加煤層開(kāi)采過(guò)程中的安全性。預(yù)抽排得到的煤層氣由于濃度較高，可直接當(dāng)做能源或者工業(yè)原料使用。.

3我國(guó)煤層氣勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)

基于煤層氣是以吸附狀態(tài)存在于煤層當(dāng)中，并且煤層又是一種低滲透、易變性的物體，所以導(dǎo)致煤層氣勘探以及開(kāi)發(fā)的難度[3]。近年來(lái)，隨著我國(guó)關(guān)于煤層氣利用價(jià)值的重視，在勘探和開(kāi)發(fā)煤層氣的技術(shù)方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。下面本文將介紹我國(guó)目前主要的煤層氣的勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)。

3.1地球物理勘探技術(shù)

地球物理勘探技術(shù)的工作原理主要是，分別通過(guò)測(cè)井收集的資料以及煤層氣相關(guān)的工業(yè)分析計(jì)算出煤層的厚度以及煤層中所儲(chǔ)存的煤層氣含量。另外，結(jié)合地震資料以及通過(guò)多波分量資料來(lái)分析煤層的構(gòu)造發(fā)育程度以及煤層的裂縫發(fā)育情況。

3.2鉆井完井技術(shù)

垂直井以及水平井是地面煤層氣井的常見(jiàn)形式，他們之間的構(gòu)造形式也存在差異。在鉆進(jìn)過(guò)程中，如果測(cè)試結(jié)果顯示煤層的壓力較高，則選用常規(guī)的旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)行鉆井作業(yè)；如果開(kāi)發(fā)的煤層壓力較小，則對(duì)應(yīng)的煤層容易發(fā)生變形，所以應(yīng)采用沖擊鉆或者旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)行鉆進(jìn)作業(yè)，在欠平衡狀態(tài)下進(jìn)行鉆井作業(yè)。常見(jiàn)的煤層氣的完井方式有五種，裸眼完井、套管完井、以上兩種方式混合完井、裸眼洞穴完井以及水平排空襯管完井[4]。

3.3增產(chǎn)工業(yè)技術(shù)

煤層氣增產(chǎn)工業(yè)技術(shù)主要包括煤層氣水力壓裂增產(chǎn)技術(shù)以及注氣增產(chǎn)技術(shù)，前者主要的工作原理是導(dǎo)致煤層的水力壓裂，但是由于我國(guó)煤層在形成后均受到煤層構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，使得煤層的塑形很強(qiáng)，在使用水力壓裂時(shí)很難形成新的裂縫，只會(huì)導(dǎo)致塑性變化，因此使用效果不是很明顯；后者則是由美國(guó)研究出的新型增產(chǎn)方法，它的工作原理是通過(guò)向煤層中輸入二氧化碳、氮?dú)獾葰怏w來(lái)降低煤層氣對(duì)煤層的壓力從而可以更加充分地將煤層氣從煤層中置換出來(lái)。

4存在問(wèn)題與發(fā)展方向

雖然近幾年我國(guó)在煤層氣的勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)方面取得了不小的進(jìn)步，但是由于對(duì)煤層氣利用價(jià)值的重視程度不夠、研究起步較晚，我國(guó)最大的問(wèn)題就是煤層氣的利用效率低，勘探以及開(kāi)發(fā)技術(shù)不夠成熟，在煤層氣的性質(zhì)研究方面也存在很大的缺陷。

我國(guó)煤層氣的勘探與開(kāi)發(fā)技術(shù)與國(guó)外有著不小的差距，這就需要我國(guó)在煤層氣的研究領(lǐng)域多借鑒國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，如鉆進(jìn)技術(shù)、增產(chǎn)技術(shù)、勘探技術(shù)等。要提高煤層氣利用價(jià)值的重視，完善煤層氣的勘探開(kāi)發(fā)設(shè)備以及勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)方法。

參考文獻(xiàn)

[1]趙金海，我國(guó)煤層氣勘探開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀與發(fā)展建議[J]，中外能源，2008，第13卷.

[2]萬(wàn)玉金，煤層氣單井產(chǎn)量影響因素分析[J]，天然氣工業(yè)，2005.

[3]宋巖，中國(guó)煤層氣基礎(chǔ)研究和勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)新發(fā)展[J]，天然氣工業(yè)，25卷第1期.

[4]錢凱，煤層甲烷勘探開(kāi)發(fā)理論與實(shí)驗(yàn)測(cè)試技術(shù)[J]，石油工業(yè)出版社，1996.