【7A文】煤层气开采技术.ppt

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1、煤层气（CoalBedMethane）煤层气又称煤层瓦斯，煤层甲烷，它是成煤过程中经过生物化学热解作用以吸附或游离状态赋存于煤层及固岩的自储式天然气体，属于非常规天然气。煤层气的定义煤层气的要成分是甲烷(CH)、二氧化碳(CO²)及微量的氡及氦煤层气开发的意义煤层气是热值高、无污染的优质新能源。煤层气空气浓度达到5%-16%时，遇明火就会爆炸，是煤矿瓦斯爆炸事故的根源,开发煤层气变“杀手”为资源。煤层气直接排放到大气中，其温室效应为二氧化碳的21倍，对生态环境破坏性极强开发煤层气，助宜“零”排放。源岩和运移大部分煤层是自生自储型，煤储层中含有自生或运移来的热解气、生物气或混源气

2、。当煤层是自生自储型时，则不存在运移。煤层气系统的关键事件一般应包括剥蚀去顶和冷却事件。气体的储集和储层性质大部分煤层气吸附在煤的有机质表面上，只有少量的煤层气以游离态储存在裂缝和节理中，或者以溶解态存在于裂缝、节理及孔隙水中。煤储层可以是正常压力或异常压力。在一般的压力下，埋深<1200m的煤层中的吸附气大于一般砂岩孔隙中所含有的气体量。盖层和圈闭对于煤层气系统，为维持地层压力和阻止气体的解吸和散失，盖层是必要的。由于气和水的重力分离作用远小于微孔表面上的吸附作用，而对于常规的圈闭并非必要。世界上煤层气产量最高的区带位于美国圣胡安盆地深部的Fruitland带。裂缝、渗透率和

3、原地应力流体在煤层中主要通过裂缝和节理流动。裂缝和节理一般为垂直于层面的正交的裂隙体系。它们主要形成于煤化过程中，也可以是构造和后煤化作用形成的裂缝。由于上覆地层压力、渗透性随深度而降低，因此，美国的煤层气多产自1200m以上深度。储层局域化在所有的盆地中，煤储层的质量变化很大。产气区带的面积仅占产气盆地10%左右。煤层气开采方式地面垂直井开采地面采动区钻井开采井下瓦斯抽放废弃井煤层气抽放方式一、地面垂直井开采地面垂直井开采是在地面钻井，将井钻到尚未开采的煤层，通过排水降低井内压力，使煤层气从煤层中解吸，并通过井筒流人地面集输装置这种开采方式是在煤层开采前进行，产气量大，资源回

4、收率高。但这种开采方式要求煤层(或煤层组)厚度大、储集煤层气的煤层的原始地层压力和渗透率高。这种开采方式是在采煤前进行，因此也被称为采前抽放。方式二、地面采动区钻井开采从地面向煤层钻井，但井钻在煤矿的采动区，所钻的井称为地面采动区井。钻井利用煤和井筒的压差或用气泵抽吸采动区及附近岩石、煤层或采空区的煤层气。这种开采方式的特点是与采煤作业同期进行，其井位选择、开采时间、作业方法都受采煤作业的严格制约，适用于在开采的主要煤层上方有多个煤层的矿区，以保证有足够的气源。近年发展了水平定向分支井(定向羽状水平井)，即一口直井下面有1～4个主水平井，在每个主水平井中还有若干个水平的分支井，

5、用以增加煤层和井筒的接触面积，以期获得煤层气的高产。方式三、井下煤层气抽放在煤矿井下采掘巷道中钻孔，在地面用气泵抽吸钻孔中的煤层气。这种方式最初是以煤矿的生产安全为目的，同时兼顾煤层气资源回收。用这种方式开采煤层气，对投资和技术要求不高，适用范围广但是此方式的资源回收率低，矿井内抽吸的煤层气量不大，井下作业有一定技术难度，且受煤矿采掘的进程影响，难以连续采气。方式四、废弃井煤层气抽放这种方式是在已经报废或停产的煤矿井中抽放残留在地下煤层或围岩中的煤层气。这种开采方式不需要重新钻井，也不需要对储气的煤层进行强化改造，而且是在煤矿井停产后作业，因此，不影响煤矿的正常开采。全球煤层气

6、资源量全球埋深浅于2000米的煤层气资源约为240万亿立方米。独联体煤层气资源量约82万亿立方米。加拿大煤层气资源量约78万亿立方米。我国的煤层气资源量约35万亿立方米。美国煤层气资源量约25万亿立方米。澳洲煤层气资源量约8~14万亿立方米。15煤层气勘探开发技术钻井技术。主要包括垂直钻井、水平钻井、多分支水平井等完井技术。主要包括套管完井、裸眼完井、洞穴完井等改造增产技术。主要包括清洁压裂技术、注入CO2技术、氮气解堵技术等工程井洞穴井洞穴完井技术水平分支井技术氮气解堵技术煤层气的开发美国是目前世界上煤层气商业化开发最成功的国家，从1983年到1995年的12年间，煤层气年产

7、量从1.7亿立方米猛增至250亿立方米，2005年煤层气产量达到500亿立方米。主要是由于它有十分理想的煤层气储层条件和完善的天然气管道系统。并有很多机构对煤层气开发进行深入的研究和广泛开发，同时政府提供了强有力的鼓励政策。两种成藏模式模式一：圣胡安盆地模式美国煤层气产量的80％由圣胡安盆地生产。高煤阶、自生热裂解气模式，超压和水动力封闭的结合形成了高产区。模式二：粉末河盆地模式美国煤层气产量增长最快的气带。低煤阶、生物气模式，地下水通过厚层、高渗透的煤层运动，在低压系统形成生物气含气带。美