煤层气综合利用现状及趋势分析

煤层气综合利用现状及趋势分析

徐鹏飞 

煤炭工业合肥设计研究院有限责任公司 

摘要：煤层气（矿井瓦斯）是煤炭生成过程中的伴生气体，成分以甲烷为主，发热量接近天然气，是一种新型的、清洁能源。提升煤层气综合利用率，不仅可以减少资源浪费、改善矿井安全生产局面，还可以在一定程度上缓解我国石化能源进口量占比过大问题。现阶段，煤层气利用通常是根据浓度确定，经过长时间的研究，对煤层气逐渐形成阶梯利用形式：①对未受采动影响的原始煤体采用地面煤层气井抽采的煤层气（体积分数一般在90%以上），主要的利用方式是LNG、PNG以及CNG；②对于采空区或者采动影响区采用地面抽采的煤层气（体积分数在50%~90%之间），由于抽采量低，没有单独的利用方式，主要与井下抽采的高浓度煤层气混合使用；③井下抽采的高浓度煤层气（体积分数在30%以上），主要利用方式为发电。高浓度煤层气利用技术及相关产业成熟度高，但由于高浓度煤层气占比较小，导致我国煤层气利用率总体偏低。

关键词：煤气层；开发技术；现状；优化

引言

煤层气的开发属于煤矿资源开发的范畴，随着社会的快速发展，能源供给侧改革也在逐步推进，人们对煤层气技术开发的关注度不断提升，我国的煤层气资源虽然非常丰富，但是在开发技术上也存在短板，不能高效的对煤层气资源进行开采。正是技术上的缺陷，我国的专业技术研究人员不断加大对煤层气技术开发的研究力度，希望能够进步的得到优化，推动我国能源开发的较大发展。

1我国煤层气开发研究中的问题

1.1全国煤层气勘探开发现状

我国煤层气资源丰富，42个主要含煤层气盆地埋深2000m以浅煤层气地质资源量36．183×1012m3，位居世界第三位。我国煤层气勘探开发经历了20多年的探索，目前稳步发展，已形成沁水盆地、鄂尔多斯盆地东缘两大产业基地，初步形成1000m以浅煤层气勘探开发配套技术。“十二五”期间我国煤层气新区勘探成果显著，煤层气产量保持平稳增长，煤层气技术研发力度持续加大。截至2014年底，中国累计探明煤层气地质储量6266×108m3，沁水盆地和鄂尔多斯盆地东缘已探明储量分别为4686×108m3和1488×108m3，占全国总量98．53%，形成2个千亿方大气田，地面建成生产能力60亿m3/a，在建产能约40亿m3/a。据国家能源局统计数据，截至2014年全国煤层气产量155×108m3，其中地面开发产量37×108m3，同比增长26．5%;煤矿区抽采产量合计118×108m3，同比增长8．5%。煤层气地面开发和煤矿区抽采产量持续保持稳定增长。目前我国地面开发煤层气利用率达到了85%以上，煤矿区抽采煤层气利用率2014年仅有32%，利用率较低。

1.2煤层气井水力压裂增产改造技术与不足

煤层裂缝与割理是构成煤层气井产气的主要通道，故要提高煤层气井产气量，势必要改造煤层产生裂缝，且裂缝不能或少发生闭合现象，这样才能更好的建立起产气通道，提高产气量。在借鉴油气田开发压裂改造经验与技术的基础上，结合煤储层自身特点，形成了比较有效的煤层气井水力压裂技术，即利用地面高压泵组(车)，大排量、高砂比的混液方式将压裂液注入井下，当注入压力大于井筒周围的地应力和地层岩石抗张强度，则井底周边地层开始产生裂缝，持续向地层注入压裂液(混砂液)，裂缝在煤层中会得到延伸，在支撑剂的作用下，裂缝处于张开状态，从而在煤层中能够形成具有一定几何形态的裂缝通道，建立煤层与井筒之间的产气通道，便于煤层气的产出。水力压裂改造技术在煤层气开发中存在一些天然不足，由于煤层的高吸附能力，吸附压裂液后会引起煤层孔隙的堵塞和基质的膨胀，使割理孔隙度及渗透率下降，极易聚集起来阻塞压裂裂缝的前缘，改变裂缝的方向，在裂缝前缘形成一个阻力屏障，影响产气通道的畅通以及产气量的大小。

3中国煤层气开发与利用的措施

3.1加强对煤层气开发利用可实现变害为宝

煤层气在煤矿的危害，除了会酿成瓦斯爆炸或瓦斯突出事故以外，抽放排空还会造成对大气环境的严重破坏。加强对煤层气的开发利用，不但可以遏制瓦斯事故，还可以减排温室气体，作为洁净能源也有巨大的经济效益。瓦斯可经过提纯，变成天然气。煤气层（浓度92%以上）经过脱水和脱碳处理后，符合二类天然气标准，可直接送入市政天燃气网，供用户使用。

3.2进一步提升煤层气开发抽采技术质量

其一，煤气层的开发技术要和当地煤层的选址地点构造相结合，依据实际情况实施开发人物，进一步降低成本，保证煤层气开发工作的正常开展下去。其二，在煤层技术开发上，要注重增大研究的力度，侧重研究那些高效的、低投入的技术，并要注重与实际工作相结合，制定煤气开发的行业标准，为今后的煤层气的技术开发奠定坚实的基础。其三，煤层气开发过程中，要注重不断的提升煤层气开发技术应用的实际效果，保证煤层气开发技术应用的广泛性，适用于我国大部分地区，并能够取得良好的效果，保证了开发效率和开发质量。

3.3加强生态环境保护工作

煤层气产业开发的主要环境问题包括环境污染和生态破坏两方面。环境污染一般为短期可恢复性影响，做好污染物的收集和处理，基本在可接受范围内，其主要包括大气、地表水、固废等污染。对大气环境的影响主要来自于站场、清管作业时产生的无组织泄漏烃类气体以及放空燃烧后排放的少量烟气，建议煤层气放空均需进入火炬焚烧装置，严禁就地随意放空排入外部环境。对地表水的影响主要来自采气排出的水以及钻井废液直接流入没有采取防渗措施的渗坑，使水环境遭受污染。地表水影响减缓措施:井场要设立污水回收及处理装置，井场的各类废水要排入相应的污水收集池，严格禁止外排。经处理满足《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)相应功能区划标准要求，方可向周边地表水排放。

4我国煤层气发展的构想

对煤层气想要加快开发和利用力度，我们需要对资金产生来源、技术创新发展进行解决，国家需要协调配合煤层气发展对其进行拨款，以便促使煤层气开发力度和水平，制度政策发挥，确保其符合实际标准，把开发煤层气划分为能源发展的实施战略目前，对重点进行确认，对发展目标进行明确，立足国民现在，结合税收价格、政策优势、吸引外商投资等情况制定相关政策，对投资渠道进行有序拓宽，确保煤层气发展机会在未来更加充足，引入科学先进的机械设备，提升实际开采效率，创新发展开采方式，提高实际技术水平和能力，吸引有理想的专业人员，搭建专业队伍，确保为煤层气调查研究做出贡献，强化行业管理力度，对资金进行有效管理，提升资金使用率，立足世界发展趋势，吸纳各方调研经验，结合实际发展情况制定符合实际的研究方案，对高校制定相关培训管理计划，切实给国家培养有用之才，对研究清洁能源的项目国家要给与相应的技术、资金、政策福利，确保在实际开发使用时能获得支持和帮助，确保科研创新更具发展前景和科研底气。

结束语

煤层气是一种新兴的清洁能源，可用作工业和民用燃料，其燃烧产物的污染物排放水平与煤炭、石油等能源相比，能产生较大的节能减排效益。淮南省煤层气资源储量丰富，其开采利用不仅能够大幅减少温室气体的产生，还可缓解淮南省富煤缺气的能源消费格局，具有广阔的发展潜力。

参考文献

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