煤層氣開采技術(shù)與發(fā)展趨勢

張文龍

摘要：由于我國擁有較為豐富的煤層氣資源，所以目前我國將天然氣開發(fā)的重點逐漸放到了煤層氣開采上面。在此過程中，煤層氣開采技術(shù)得到了不斷提升與改進，推動了開采產(chǎn)量與效率的持續(xù)提升。不過，雖然已有的煤層氣開采技術(shù)都已經(jīng)能夠較好地適應(yīng)我國的煤層氣開采工作，但就技術(shù)本身而言仍有待進一步成熟和完善，所以未來重點仍應(yīng)放在技術(shù)革新上面，并要不斷完善產(chǎn)業(yè)鏈，加大政策支持。

關(guān)鍵詞：煤層氣;開采技術(shù);發(fā)展趨勢

煤層氣是成煤母質(zhì)在煤化作用過程中形成的，主要以吸附狀態(tài)賦存于煤層或煤系地層中，以甲烷為主要成分的非常規(guī)天然氣資源。它俗稱瓦斯，是一種新型潔凈的能源，它不同于呈液態(tài)賦存的石油，又有別于主要以游離態(tài)存在于地層中的常規(guī)天然氣。

經(jīng)過十幾年國內(nèi)各部門自行的勘探工作，盡管未能取得煤層氣商業(yè)開發(fā)的突破，但是，在引進、消化、吸收美國成功經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，在地質(zhì)選區(qū)、實驗室測試、鉆井的工程工藝、試井、壓裂和排采等方面取得了一些突破性的進展。

1常用的煤層氣開采技術(shù)淺析

（1）煤層氣勘探技術(shù)，在進行煤層氣開采之前，首先應(yīng)當(dāng)要對煤層氣進行有效的勘探，充分了解煤層氣藏的情況。研究發(fā)現(xiàn)，地下構(gòu)造在很大程度上影響著煤層氣的儲集和富集程度。相關(guān)實踐表明，一般能夠產(chǎn)出大量天然氣的煤層氣藏，均屬于壓力圈閉氣藏，其中又以水壓圈閉氣藏為主，其大多分布于向斜底部或者單斜底部;還有部分是氣壓圈閉氣藏，其與普通的油氣圈的形成原理類似，只不過是在煤層的微孔隙中儲集。通常裂縫發(fā)育昭示著高滲透帶，向斜底部或者單斜底部的裂縫發(fā)育，乃是水壓圈閉氣藏的吸附氣富集區(qū)。如果煤層的位置在構(gòu)造強烈變形的地方，或是斷裂發(fā)育帶上，那么將會大大增加煤層氣的保存難度。再者，若遇到火山巖活動，如果較強烈的話會破壞煤層，而如果活動幅度較小的話則反而有利于煤階的升高及煤層有機質(zhì)向氣態(tài)的轉(zhuǎn)化。另外對煤層含氣量具有較大影響的還有煤層頂?shù)装宓膸r性，若其比較致密，則煤層含氣量就會較高。總而言之，先要經(jīng)勘探查明地下構(gòu)造的形態(tài)及地質(zhì)條件、特征等，才能夠擬定合適的煤層氣開采方案。

（2）鉆井工程技術(shù)，鉆井工程乃是油氣開發(fā)中的一項重要環(huán)節(jié)，煤層氣的開采也不例外。目前在我國的煤層氣開發(fā)鉆井工程中，多是采用1500-2000m的石油鉆機設(shè)備，配合取心鉆頭或壓輪鉆頭，另外根據(jù)煤層自身低壓、低滲的特點，多采用低密度水泥漿或者清水作為鉆井液。而常用的鉆井工程技術(shù)有兩種：一種是欠平衡鉆井法，即在鉆井作業(yè)中保持鉆井流體的壓力低于被鉆地層壓力，以使井筒內(nèi)形成負壓，從而提高煤層氣的開采效率、增加煤層氣的產(chǎn)量以及減輕對儲層的損害;另一種是定向鉆井法，它使用了長鉆孔，因此能夠減少開采前方煤層氣的含量，一般比較適用于透氣性好的煤層的開采。

（3）煤層氣凈化及增產(chǎn)技術(shù)，煤層氣凈化及增產(chǎn)技術(shù)主要有兩種：一種是超短半徑水平井技術(shù)，超短半徑水平井指的是曲率半徑遠短于常規(guī)井的水平井，該技術(shù)是在垂直井內(nèi)打水平孔形成井眼，然后進行煤層氣開采;一種是降壓開采技術(shù)，即通過降壓的方式使煤層氣層穩(wěn)態(tài)失衡，從而便于抽取其中的煤層氣，該技術(shù)具有成本低、可行性高、簡單易行以及無熱量消耗和損失等優(yōu)點，缺點是開采速度比較慢。

（4）壓裂技術(shù)，在煤層氣的開采過程中，壓裂技術(shù)是一項關(guān)鍵技術(shù)。壓裂的主要作用是對產(chǎn)層進行改造，從而提升其產(chǎn)量。目前常用的幾種壓裂技術(shù)主要有：加砂或不加砂水力壓裂技術(shù)、交聯(lián)凝膠壓裂技術(shù)、氮氣泡沫壓裂技術(shù)等。在實踐中，有時通過多次壓裂及注水、注氮，也可大大提高采氣產(chǎn)量。

（5）排采技術(shù)，排采即排水采氣的簡稱，其是實現(xiàn)煤層氣生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前在煤層氣開采過程中，常用的排采技術(shù)主要有氣舉和管式泵磕頭機兩種方式。其中，管式泵磕頭機方式是比較先進的一種方式，其以電機或者小型燃氣動力裝置作為動力源，通過自動化儀表記錄水溫、排水量、氣體埋深及產(chǎn)氣量等數(shù)據(jù)。

2加強我國煤層氣開采利用能力思路探討

2.1加強基礎(chǔ)性的開采利用理論研究

針對我國煤層氣資源存儲地質(zhì)條件相對復(fù)雜、煤層氣存儲吸附條件差異性較大、分布非均一性明顯的開采現(xiàn)狀，我國應(yīng)加強相關(guān)基礎(chǔ)性理論研究，圍繞我國煤層氣特殊的地質(zhì)背景，破解滲透壓較低、含氣飽和度不足以及非均質(zhì)較高的問題，綜合運用地質(zhì)學(xué)、物理學(xué)、礦藏運動學(xué)等原理，理順煤層氣開采過程中的水、氣、煤物質(zhì)要素、分布機理以及運動過程，形式一整套具有強操作性的基礎(chǔ)理論支撐，為我國構(gòu)建高效、強適應(yīng)性的煤層氣開采奠定理論保障和技術(shù)基礎(chǔ)，實現(xiàn)具有我國特色的開采保障體系。另外，在技術(shù)發(fā)展的方面，我國整體開采技術(shù)落后于發(fā)達國家，開采裝備設(shè)計、制作工藝以及開采智能化軟件應(yīng)用，配套保障體系還不完善，這都是需要加強的。

2.2構(gòu)建完善基礎(chǔ)建設(shè)以及應(yīng)用手段

我國已將煤層氣列入到國家的戰(zhàn)略性資源，國家投入了大量的資金保障基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，為了進一步提升其資源利用水平，還應(yīng)不斷加強其基礎(chǔ)建設(shè)水平，解決當(dāng)前開采區(qū)與天然氣主干道相距較遠的問題。同時還應(yīng)加強其應(yīng)用方式研究，破解當(dāng)前利用水平較低，彌補合理化應(yīng)用方式不足的現(xiàn)狀，形成良性的供需產(chǎn)業(yè)化運營，這對于發(fā)展煤層氣產(chǎn)業(yè)化運營是至關(guān)重要的。

3煤層氣開采技術(shù)發(fā)展趨勢

我國煤層產(chǎn)業(yè)急需解決的問題是在產(chǎn)業(yè)建設(shè)規(guī)劃和管理、外商投資、開發(fā)利用方面需要優(yōu)惠的鼓勵政策，在前期經(jīng)濟投入、國家投資和國際融資方面需要可靠的投資融資體系，在技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略方面要做到理論突破、技術(shù)引進和科技投入，重視優(yōu)秀的技術(shù)和管理人才的及時補充。目前，國內(nèi)外煤層氣的勘探開發(fā)有以下幾個發(fā)展趨勢：

1）勘探開發(fā)煤層（包括試驗性開發(fā)、示范項目和煤層氣商業(yè)性生產(chǎn)）的規(guī)模有增大趨勢;2）煤層氣井深增加，因煤埋藏越深，形成甲烷的熟化特性越優(yōu);3）煤層氣鉆水平井?dāng)?shù)增加，因水平井單井不壓裂時煤層氣產(chǎn)量高出直井壓裂井的4倍;4）煤層氣井壓裂工藝技術(shù)有進步，美國能源部和礦業(yè)局研究和實施了一種名為Kiel的壓裂法，增產(chǎn)效果顯著。

結(jié)語

總的來說，我國煤層氣的開采利用有著廣闊的前景，煤層氣的開采技術(shù)也取得了一些成果。但是，由于對煤層氣的研究起步較晚，仍面臨技術(shù)、裝備、人才等許多難題，還需要進一步深入研究。

參考文獻：

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