張?jiān)崎_(kāi)

摘 要：煤層氣又俗稱(chēng)煤層甲烷，是指那些存在于煤層中以甲烷為主體，加上一些游離在煤孔中或溶于水蒸氣中烷烴的混合氣體。煤層氣屬于一種非常規(guī)的天然氣體，但具有很多的用途。煤層氣的熱值高，可以做很好燃料，而且不會(huì)產(chǎn)生有害氣體。在民用燃料、汽車(chē)燃料、工業(yè)燃料上，都可以廣泛地使用，是一種良好的清潔能源。在化學(xué)上可以用煤層氣合成氨，用于其他化學(xué)品的合成，方便人們的生活。它是近幾十年新掘的優(yōu)質(zhì)能源和化工原料。充分、科學(xué)地利用煤層氣，不僅可以在帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益，還可以保護(hù)環(huán)境，凈化空氣。但如果沒(méi)有利用好煤層氣，直接釋放到空氣中，遇到明火時(shí)，會(huì)很容易在空中爆炸。一般在采煤前都會(huì)先開(kāi)采煤層氣。所以要發(fā)揮煤層氣的最大效益，充分利用煤層氣，提高煤層氣的開(kāi)采技術(shù)，優(yōu)化開(kāi)采措施。

關(guān)鍵詞：煤層氣開(kāi)采；技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀；改進(jìn)措施研究

近些年來(lái)，經(jīng)專(zhuān)家的測(cè)量，理論上得出我國(guó)部分煤層氣的變化范圍在6.7%到76.5%左右，而平均起來(lái)卻少得可憐，只有27%左右，這是煤層氣開(kāi)采出現(xiàn)的一個(gè)嚴(yán)重現(xiàn)象。那么為什么會(huì)出現(xiàn)這種問(wèn)題呢？就要從煤礦的儲(chǔ)存特征和煤層氣的開(kāi)采技術(shù)來(lái)找原因了?？傆^我國(guó)煤礦地區(qū)的儲(chǔ)煤層的現(xiàn)狀，不難發(fā)現(xiàn)“三低”是普遍特征。表現(xiàn)為煤層中含氣飽和度低，繼而引起煤層的滲透率降低，出現(xiàn)低儲(chǔ)層壓力。接著，就該說(shuō)煤層的開(kāi)采技術(shù)了，主要有起穩(wěn)定作用的鉆井完井技術(shù)；提高滲透率、強(qiáng)化增產(chǎn)措施；降低儲(chǔ)層壓力的井網(wǎng)布置；解決氣流不順的排采工藝。這些技術(shù)都有各的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件，要合理使用，做到經(jīng)濟(jì)效益最大化。

1技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1原有技術(shù)應(yīng)用

鉆井是煤層氣開(kāi)采的一步，根據(jù)地質(zhì)條件和儲(chǔ)層特征來(lái)確定用哪種鉆井工藝。如在低滲、低壓、有水的穩(wěn)定堅(jiān)硬煤層，常采用回轉(zhuǎn)-沖擊式鉆井工藝，成本低、速度快。盡管降低了成本，但鉆井成本仍占整個(gè)煤層開(kāi)采成本的大部分。除了成本問(wèn)題外，還有就是污染問(wèn)題。在使用具有較大優(yōu)勢(shì)的欠平衡鉆井技術(shù)時(shí)，鉆井液的選擇確實(shí)一個(gè)大問(wèn)題。通常深層煤層用水泥做鉆井液，但一定要科學(xué)操作，防止污染。在降低儲(chǔ)層壓力上，一般采用水力壓裂技術(shù)。當(dāng)煤層遇水時(shí)，進(jìn)行水力壓裂后，滲透率降低，選取的壓裂液會(huì)因此停在煤層中，易造成煤層污染。在提高采收率上，都是注入二氧化碳，不僅制造費(fèi)用高，而且氣體還會(huì)返回地面，產(chǎn)生溫室效應(yīng)。這些應(yīng)用技術(shù)都存在一定經(jīng)濟(jì)、環(huán)境問(wèn)題，需要采取一定的改進(jìn)措施。

1.2引進(jìn)技術(shù)應(yīng)用

在世界各國(guó)都在進(jìn)行煤層開(kāi)采，都有著自己獨(dú)特的開(kāi)采技術(shù)。我國(guó)在探究煤層開(kāi)采技術(shù)過(guò)程中，不但要改進(jìn)自己的不足，而且也積極借鑒外國(guó)開(kāi)采技術(shù)。但在這些技術(shù)的引進(jìn)中，也是出現(xiàn)不少的問(wèn)題。例如在國(guó)外煤層開(kāi)采技術(shù)中，應(yīng)用較多的就是垂直井技術(shù)。但在我國(guó)的煤層開(kāi)采技術(shù)中，這種技術(shù)卻并不適用。我國(guó)儲(chǔ)煤層的普遍特征是低含氣飽和度、低滲透率、低儲(chǔ)存壓力。采用這種技術(shù)，雖然成本低，但容易造成洞穴的坍塌，引起安全問(wèn)題，后期的修復(fù)成本也會(huì)很高。這樣一算，得不償失，我們就要適當(dāng)?shù)纳釛?。適合我國(guó)煤層氣開(kāi)采的技術(shù)也不是太多。

2改進(jìn)措施研究

2.1開(kāi)采技術(shù)的優(yōu)化

每種開(kāi)采技術(shù)都有一定的局限性，受煤儲(chǔ)層特點(diǎn)的限制。如果單純地用一種開(kāi)采技術(shù)來(lái)開(kāi)采煤層氣，不僅不能滿(mǎn)足增產(chǎn)的要求，還造成資源的浪費(fèi)，實(shí)在不劃算。所以，我們可以采用多種技術(shù)綜合應(yīng)用于煤層氣的開(kāi)采。例如，現(xiàn)在剛興起的一種新型鉆井完井技術(shù)——URRS（超短半徑徑向水平井技術(shù)），其采用特殊的高壓水射流破巖技術(shù)，在短時(shí)間、短距離內(nèi)使井筒從垂直轉(zhuǎn)向水平。這種技術(shù)就是套管壓裂井與多分支水平的結(jié)合產(chǎn)生的，是一種過(guò)渡型技術(shù)。它的優(yōu)點(diǎn)在于克服了水力壓裂過(guò)程的許多缺點(diǎn)，提高了煤層的導(dǎo)流能力，成功率是較高的。在煤層裂壓方面，也有許多新技術(shù)產(chǎn)生，大大提高了煤層開(kāi)采的速率。

2.2增產(chǎn)技術(shù)的優(yōu)化

開(kāi)采技術(shù)的提高，就是想間接增大煤層氣的產(chǎn)量。當(dāng)然，也可以想增大煤層產(chǎn)量還可以通過(guò)其他的方式，比如，提高采收率、滲透性等等。在提高采收率時(shí)， 不再選擇注入二氧化碳，而是加入固氮酶，將煤層中的氮?dú)饪焖俎D(zhuǎn)為氨氣。煤塊對(duì)氨氣的吸附性很強(qiáng)，不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染。但也有不利的方面，就是氨氣的味道太刺激，對(duì)人體健康會(huì)產(chǎn)生一些危害，要注意量的使用。在提高煤層氣滲透性時(shí)，設(shè)計(jì)出“虛擬產(chǎn)層”的技術(shù)。把煤層頂層當(dāng)或底板設(shè)想為“虛擬產(chǎn)層”，通過(guò)裂壓煤層的圍巖使煤層氣順著裂隙逐漸滲流到井筒，然后再抽出地表。這種技術(shù)能達(dá)到更好的裂壓效果和更高的滲透性。但要考慮它的使用條件和可行力度。想提高煤層氣的產(chǎn)量，可以從多個(gè)方面入手，但一定要進(jìn)行實(shí)踐，切不可盲目推廣。

3結(jié)束語(yǔ)

傳統(tǒng)開(kāi)采技術(shù)，安全系數(shù)高，成本昂貴，很難維持我國(guó)煤層氣開(kāi)采的良好前景。這就需要我們改進(jìn)傳統(tǒng)開(kāi)采技術(shù)中的缺點(diǎn)，在我國(guó)的煤層氣儲(chǔ)存特點(diǎn)和儲(chǔ)存地勢(shì)基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，開(kāi)發(fā)出具有自己特色的煤層氣開(kāi)采技術(shù)。做到開(kāi)采出的煤層氣量大，利用率高，最大地造福百姓的生活。

參考文獻(xiàn)：

[1]封雪. 煤層氣清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)體系構(gòu)建及研究[D].太原理工大學(xué)，2016.

[2]張金波，吳財(cái)芳.煤層氣開(kāi)采技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及其改進(jìn)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2012（08）：88-91+96.

[3]鮮保安，夏柏如，張義，肖乾華，曹立剛，陳兆山. 開(kāi)發(fā)低煤階煤層氣的新型徑向水平井技術(shù)[J]. 煤田地質(zhì)與勘探，2010（04）：25-29.

[4]文國(guó)軍.煤層氣近水平孔鉆進(jìn)原位探測(cè)與水力糾偏技術(shù)研究[D].中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，2008.