煤层气资源开发探析.pdf

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1、煤层气资源开发探析丁允龙(贵州省煤田地质局一四二队)摘要：随着我国煤矿瓦斯抽采工作的进一步深化和煤层气资源地面开发的逐步商业化，煤层气资源的开发模式分类追在眉睫。本文针对煤层气资源特点和开发模式分类提出了一些观点，供同行参考。关键词：煤层气；资源；特点；理念：发展l前言煤层气是地史时期煤中有机质的热演化生烃产物。由于不同时期、不同学者从不同的角度给予不同的命名，晟常见的有瓦斯、煤层甲烷、煤层气等，本文统一命名为煤层气。由于煤层气涌入煤矿巷道或爆炸会引起灾难，因此，煤炭工业界一直将煤层气视为灾害气体。由于翻译原因，我国煤炭工业界一直将涌入煤矿巷道内

2、的煤层气称之为瓦斯。事实上，煤矿瓦斯除煤层气组分外，还有采矿活动所产生的氮气、二氧化碳等空气组分以及一氧化碳、二氧化硫等气体组分。继美国实现煤层气商业开发之后，煤层气的资源价值才逐步引起能源界的重视。由于煤层气的独特赋存状态(以吸附态为主)、非常规储层(典型的自生自储、多重孔渗的有机储层)和产出机理(排水一降压一解吸一采气)，在油气资源分类中将煤层气划归为“非常规天然气”。2煤层气资源的特点煤层气资源的锓著特点主要体现在以下两方面：2．1以吸附态为主要赋存状态是煤层气资源的最突出特点天然气资源的赋存状态取决丁储层特性和赋存条件。对常规天然气来讲，

3、其储屋以砂岩、灰岩为主，赋存于空隙之中，在常规的压力和温度条件下，主要呈游离态；而煤层气则是赋存于煤层之中，因煤层是一种特殊的储层，对甲烷具有极强的吸附能力，故以吸附态为主。煤对甲烷的最大吸附量约为lO。50神t，通常用L“哪uir体积来表征。事实上，在原地储层条件下的煤层气主要为吸附态甲烷，这一点早已被大量的等温吸附实验和煤层气开发实践所证实。其证据有三；(1)通过将实测煤层气含量数据与等温吸附实验所获得的理论吸附量进行对比发现，绝大多数样点的煤层气吸附饱和度处于吸附欠饱和或接近吸附饱和状态，很少有吸附过饱和状态。(2)煤层气开发实践中发现，绝

4、大多数煤层气生产井都是在捧水降压之后才开始产气，说明其不具有游离气产出的特征。(3)尽管煤层孔隙及裂隙中充满了水，但相对于实测煤层气含量值，水溶甲烷量可谓微不足道。甲烷水溶实验表明，在通常煤储层温度、压力和矿化度条件下，水所能溶解的甲烷也不过O．05．3．“L几。若煤层孔隙按30％(此假设值远大于实际情况)计算，每t煤最多也只有025甜的水；用最大溶解度3Ⅵ，计算，煤中最多溶解甲烷也不过of75mh。2．2煤层气是一种典型的自生自储式非常规天然气资源煤本身是一种有机碳含量极为丰富的有机源岩，在其成岩、煤化过程中生成大量的烃类物质．其中以甲烷为主。

5、由于煤本身具有极强的吸附性能，加之甲烷与煤的有机质又具有较强的亲合力，因此，煤演化过程中生成的甲烷气体被吸附在煤中各类孔隙的内表面，以吸附态赋存于生气的煤层之中。这一演化、生气和吸附过程使煤层气在一定温度和压力条件下得以富集，导致煤层具有较高的含气量。3煤层气姿源开发理念的发展1952年，煤炭部率先在辽宁抚顺矿务局龙凤煤矿进行了井下瓦斯抽放试验．并获得成功。通过60年的发展，我国煤矿井下瓦斯抽放，已由最初为保障煤矿安全生产发展到“抽放一利用”，之后又进一步发展成“抽放一利用一环保”的商业理念。20世纪70年代，美国的矿主为了寻求一条根治煤矿瓦斯的

6、途径，尝试着利用石油天然气开发技术进行煤矿瓦斯地面预抽试验。经过近10年的探索，煤矿瓦斯地面抽采获得成功。之后，一些石油公司纷纷介入，在政府扶持下逐步形成了一个介于煤炭工业和石油天然气工业之间的新兴产业——煤层气开发。·180·我国的煤层气地面开发可追溯到20世纪70年代末至舳年代初，原煤炭工业部曾在多个高瓦斯矿区施工了20余口地面瓦斯抽排试验井，用于解决煤矿瓦斯突出问题。这批地面瓦斯抽排钻孔可谓是我国采用地面垂直井进行煤层气开采的最先尝试。然而，由于当时井位选择和技术、设备等条件的限制，试验未达到预期效果。20世纪90年代，随着美国煤层气地面开

7、发技术的传入，我国煤层气地面勘探和开发工作逐步出现热潮，先后在众多地区进行不同日的的煤层气地面开发试验。经过10余年的煤层气勘探和开发试验，我国煤层气的开发得到重大突破。并且，在煤层气勘探开发领域开始倡导所谓自勺“资源一安全一环境”的商业理念。尽管煤矿瓦斯抽采和煤层气开发倡导的商业理念都包含“安全”、“资源”和“环境”的内容。但其工业行为却存在着巨大的差异，更没有涉及煤层气开发与煤炭开采的关联问题。通常情况下，煤矿瓦斯抽采只注重瓦斯治理效果，很少关注资源与环境问题，最佳情形只是将“资源与环境”作为一种意外收益，因此，导致许多煤矿抽采出的煤层气未被

8、利用。而煤层气开发则相反，多数项目只注莺采取获利，没有真正考虑未来煤矿开粟的安全问题，无论是区块优选还是开发技术方案，都没有真jE体现所