煤层气发展（精选十篇）
煤层气发展 篇1
政策发力
为支持鼓励煤层气产业发展,今年以来,国家层面加大了对煤层气产业的支持力度。3月份,财政部发布《关于“十三五”期间煤层气(瓦斯)开发利用补贴标准的通知》,将煤层气(瓦斯)开采利用中央财政补贴标准从0.2元/立方米提高到0.3元/立方米。4月份,国土资源部又公布《国土资源部关于委托山西省国土资源厅在山西省行政区域内实施部分煤层气勘查开采审批登记的决定》(以下简称《决定》),将煤层气的勘查开采审批权下放。《决定》中写明为探索完善煤层气矿业权审批登记制度,根据《中华人民共和国行政许可法》、《中华人民共和国矿产资源法》、《矿产资源勘查区块登记管理办法》和《矿产资源开采登记管理办法》,国土资源部决定委托山西省国土资源厅在山西省行政区域内实施部分煤层气勘查开采审批登记:一是煤层气勘查审批登记以及已设煤层气探矿权的延续、变更、转让、保留和注销审批登记;二是储量规模中型以下煤层气开采审批登记以及已设储量规模中型以下煤层气采矿权的延续、变更、转让和注销审批登记;三是煤层气试采审批。该《决定》中还指出,山西省国土资源厅应当严格依照《中华人民共和国矿产资源法》等有关法律、法规和国家有关规定,在委托事项范围内,以国土资源部的名义实施上述行政许可,不得再委托其他组织或者个人实施上述行政许可。
山西既是试点又是示范
山西是新政最大受益者。每立方米煤层气补贴金额从0.2元提高到0.3元,使作为全国最大煤层气抽采利用企业的晋煤集团成为该项国家补贴新政下最大的受益企业:以该集团2015年煤层气利用量18.1亿立方米计算,除去瓦斯发电8亿立方米部分不进行双向补贴外,年可增加收益1亿多元。而山西获煤层气勘查开采审批权更是确立了山西煤层气开发的试点加示范的地位。《决定》指出,今后两年,山西省行政区域内部分煤层气勘查开采审批事项,由过去的国土资源部直接受理与审批,调整为由山西省国土资源厅按照国土资源部委托权限实施受理与审批,这在全国尚属首例,是煤层气审批改革试点迈出实质性的一步。
山西省煤层气探明储量和产量均占全国九成以上,产业链已初步形成,具备率先突破的资源条件、产业基础和工作环境。但由于政策支持不足等多方面原因,煤层气产业在过去五年的发展并不理想。此次“家门口”审批权下放红利,是国家提升煤层气补贴之后,政策利好煤层气产业的又一重要信号。新政不仅增加了对煤层气产业财政上的支持,更为重要的是表明了国家正逐步将煤层气与页岩气视为同等重要,煤层气或成为“十三五”非常规天然气资源开发主力。据悉,2015年初,国家能源局曾派出调研队伍,赴山西专题调研煤层气的开发利用,这一调研奠定了山西省在煤层气产业上的试点也是示范地位。目前,国土资源部有关司局正在就包括煤层气在内的重要矿种的矿业权审批权限调整优化进行研究论证。国土资源部选择山西这一代表性区域委托下放部分煤层气勘查开采审批权限,重点突破、带动全局,将为下一步矿业权审批权限调整提供实践基础和改革样本。
央地合作成为必然
从矿业权所属企业来看,山西省煤层气矿业权80%以上属于中石油、中联煤、中石化三大央企,而山西省内煤炭矿业权几乎全部属于山西省内企业。审批权下放之后,预计当地政府可更加灵活协调央企与地方企业之间的关系,促成双方合作,推动煤层气产业进一步发展。长期以来,受采气权和采矿权归属不一致的影响(采气权归央企,采煤权归地方企业),央企和山西地方煤炭企业时有摩擦。为此,从2013年起,山西一直谋求将煤层气管理权限由现行的国家一级审批,试点为由国家、省两级审批,“以解决目前煤炭矿业权与煤层气矿业权分置、采煤采气不同步”的问题;同时,也邀请大批央企入晋,给困境山西注入新动力。此次改革举措将方便企业由过去进京报批变为“家门口”申请,进一步释放改革红利。更重要的是,对于山西省统筹煤层气资源开发,整合既有资源,打破条块分割,促进央企、省企合作,推动煤层气产业建设,加快转型发展提供了新空间。
新疆成为第三大煤层气开发热点区
煤层气发展 篇2
作者: 康同健 赵长风收录来源: 中国煤层气【摘要】联合国开发计划署(UNDP)资助的“中国煤层气资源开发”项目(CPR／92／G31)自1992年启动以来，经过5年的实施，将于今年全面结束。本文介绍了该项目的执行情况和取得的丰硕成果，对存在问题及后续发展计划进行了探讨。
1 项目概述
1992年6月，中华人民共和国与联合国开发计划署(UNDP)签署了“中国煤层气资源开发”项目，其中包括松藻、开滦、铁法矿务局和煤炭科学研究总院西安分院等4个小项目，由UNDP通过世界银行的全球环境基金(GEF)资助中国1000万美元，中国政府也投入与当年汇率等价的5620万元人民币，作为该项目的国内配套资金。项目于当年正式启动。
项目的总体目标，一是为我国制定发展煤层气工业战略的技术和组织机构上的准备；二是介绍和展示开发煤层气所需的各种技术和工艺；三是提高中央和地方政府决
策者的认识水平，充分认识合理开采和利用煤层气资源对环境保护和以煤层气作为新能源的潜在经济意义。
该项目原计划从1992年7月到1995年6月三年时间内完成，由于受国内政府及联合国机构改革的影响，以及国内资金筹措和国外采购设备不能及时到货等原因，项目推迟至今年完成。尽管延迟了二年多，但由于中国政府的重视和联合国的支持，该项目取得了丰硕成果，实现了预定目标。，GEF的官员在对项目执行情况进行实地考察后，对该项目给予了较高的评价。在项目进行最终评估之前，我们谨以此文对项目所取得的成就进行初步总结，并对项目结束之后的可持续发展进行探讨。
2 项目的管理与实施
项目的执行机构为联合国发展援助与管理服务部(DDSMS)，(现更名为联合国经济与社会事务部(DESA))，实施机构为前中华人民共和国能源部，1993年政府机构改革后由原煤炭工业部接管。原煤炭部对此项目非常重视，成立了以陈明和总工程师为组长的联合国煤层气项目领导小组，并由他担任中方项目负责人，由国际合作司和规划发展司负责管理、协调项目的实施及国内配套资金的筹措，委托四达矿业公司负责项目实施中具体事务的协调。各子项目单位也组建了相应的领导机构，并配备了专业技术人员。
为了实现向中国转让先进技术的目标，1993年，联合国通过招标方式，并征得中方项目负责人的同意，确定了松藻、铁法和开滦三个子项目的国外承包商。为便于督促检查项目的实施，并从总体上对4个子项目进行技术协调和平衡，联合国DDSMS还聘请美国煤层气工业的开创者、经验丰富的安塞尔先生担任项目的总顾问。为解决子项目施工中经常出现的一些技术问题，加快工程进度，提高施工质量，根据原煤炭部的建议，1995年7月，联合国批准建立了由煤炭和石油专家组成的联合国中方专家组。中方专家组的成立为项目的实施起了重要作用。现场的许多技术问题具有即时性和中国特色，中方专家组很好地解决了施工中的技术问题，提出了许多建设性的意见，起到了外方专家不可替代的作用，受到了子项目单位的普遍欢迎，联合国也对他们的工作给予了肯定和赞赏。
在项目管理上，联合国实行按年度计划安排工作，每年年初召开一次项目的三方审评会。每次会议由项目的执行机构联合国DDSMS与UNDP、实施机构原中国煤炭部和各子项目单位的代表在一起审评项目一年来的进展情况，听取问题汇报，讨论解决的办法，并安排下一年度的工作计划。三方审评会制度使项目管理层能总揽项目的大方向和总进展，安排必要的资金和物资，也给子项目单位提供了向管理层面对面汇报情况、反映问题的机会。
3 项目的成就
3.1 各子项目的目标与完成情况
3.1.1 铁法子项目
由铁法矿务局和美国分包商REI公司实施。子项目的目标主要有两个，一是利用引进的井下长孔定向钻机，在煤层上方的岩石中打水平定向长钻孔，在回采煤层前抽取邻近层采空区的煤层气；二是从地面打垂直采空区井，利用煤层采动后顶板裂隙发育的原理，抽取采空区(又称采动区)的煤层气。
(1)井下水平定向长钻孔抽取采空区煤层气
我国过去几十年井下煤层气抽放一般均采用国产旋转钻进短孔钻机打本层孔或穿层孔，钻机设计深度最大为300m。煤矿使用时，实际钻孔深度多为70～160m不等。铁法示范项目使用的是引进的弗莱彻千米定向钻机，采用高压水驱动孔内马达钻进。此类钻机在美国煤层中钻进时曾创造过1538m的世界记录。铁法矿务局的技术人员在接受美国专家的培训后，掌握了钻机的使用和维修技术，在大兴矿S1702综采工作面上方施工了三个水平定向钻孔，总长度685.5m，三孔长度分别为305m，224.5m和156m。第一个孔是在美国REI公司的协助下完成的，后两个孔是铁法矿务局独立完成的。S1702工作面的三个水平长钻孔从8月16日到193月4日的199天中，抽出纯甲烷总量为167.472万m3，抽出的煤层气均并入矿区利用系统。这种抽放方法的抽放率比常规方法提高57.62%。在用水平长钻孔抽放的4个月中，所在工作面原煤最高月产量为18.54万t，平均13.886万t/月，比该局平均月产提高33.9%；生产效率达103.286t／工・日，比该局平均生产效率61.042t／工・日，提高了40.9%。
铁法矿务局计划安排第二个井下水平定向长钻孔示范工作面，再打两个500m的水平长钻孔，争取创造国内井下定向钻孔的新记录。
(2)地面垂直采空区井抽取采空区煤层气
地面垂直采空区井(又称采动区井)是铁法子项目最成功的范例。这种方法是在地面适当位置按一定间距打若干垂直孔至采煤工作面上方岩石的裂隙带内，利用采煤中顶板压力变化造成的裂隙发育而大量产气。铁法矿务局在大兴矿N1405回采工作面地面钻了三个采空区井，三孔总长度1603.22m，分别为532m，533m和538m。三孔从1995年6月28日到1997年末共产气307.55万m3，所产气全部并入利用系统。此外，这三个孔所在示范工作面N1405下面的N1701工作面已于1997年完成设计工作，今年6月即可在工作面采煤时利用N1701采后冒落形成的与相距45.3m的上部N?1405面连通的裂隙，形成第二个产气高峰。
铁法矿务局根据19地面采空区井的抽放量统计数据作了经济效益分析，主要经济效益有：
①向1.46万户居民供气，按0.6元／m3计，收益为302.76万元；
②由于瓦斯抽放及时，使综采开机率由54.5%提高到68.1%，增产煤炭2.74万t，增收274万元；
③由于瓦斯抽放率提高到58.93%，采场供风减少了502m3／分，9个月节约主扇电费195.17万元；
④1.46万户居民用气后每年节煤3万t，节省360万元，9个月总计创经济效益983.42万元。
此外，地面采空区井还获得了明显的安全效益和环境效益：使瓦斯突出矿井大兴
矿在降低排风量的情况下实现了安全生产；从三个地面采空区井抽出的201.8万m3煤层气(截至1996年3月底的统计)全部加以利用，减少向大气排放甲烷55.77%，对保护地区和全球环境作出了贡献。在铁法子项目的最终报告中将有最新的经济效益和社会效益的统计数字。
为了总结推广铁法矿区地面采空区井的成功经验，在联合国的资助下，煤科总院抚顺分院会同铁法矿务局，并在中外专家的协助下，最近已编制完成了“地面采空区钻井手册”。这本手册从理论、技术和实践经验上对地面采空区井进行了全面系统的阐述和总结，对于在我国乃至世界上推广应用这一技术具有重要意义。
铁法子项目成功的经验在于，始终将项目实施的主动权掌握在自己手里，将国外的技术转化变成自己的技术，不但在采用煤层气先进技术方面起到了示范作用，而且在项目实施的管理和方式上成为典范。
3.1.2 开滦子项目
由开滦矿务局和美国分包商GAI公司实施。子项目目标是，打地面垂直钻孔进行采前预抽煤层气，应用和推广先进的煤层气地面高效钻进方法和技术，同时制定在矿区内勘探和开发煤层气的计划，设计和建造抽取系统、输送管道和煤层气处理设施，促进中国煤层气资源的商业性开发。开滦矿务局的技术人员在接受国内外培训的.基础上，与美国分包商密切配合，对1号井进行了排水和井底改造工程，又先后用引进的2500DD车载钻机和国产钻机完成了3号井和4号井的钻井、固井、取芯、现场解吸、测试和完井等全部工程量。从1996年11月起，1、3、4号井先后安装了梁式抽油机进行排水产气试验。1997年8月，开滦矿务局又委托中原油田对1号井和3号井的8、9煤层进行了水力压裂，从产气情况来看，由于水量较大，钻孔数量少，水位下降缓慢，只有4号井的日产气量达2000m3，达到了利用标准。1997年11月12日开滦矿务局为4号井建成输气管路590m，并与原有的地面管路相连接，使4号井所产的煤层气成为唐山矿抽放利用系统的补充气源。目前开滦矿务局正在继续抽水试气，观测结果，如果1号井和3号井产气量达到利用标准，开滦矿务局将铺设1100m长的管路，将之纳入利用系统。与此同时，开滦矿务局还制定了开发利用唐山矿岳胥区砂岩煤层气的计划，并在钱家营和吕家坨矿施工1～2个勘探井，探讨开平煤田深部开发煤层气的可行性。另外，保养好现有的施工设备，稳定施工队伍，争取在国内煤层气开发工程中发挥作用也是开滦子项目的后续计划之一。
目前开滦子项目已全部完成，该局和分包商GAI公司均已提交了最终报告。尽管最终报告对开滦示范区的基本评价“吨煤甲烷含量低(2.8～4.2m3／t)，高渗透率(达6～12md)，低储层压力(3号井仅475PSI)，不适合商业性开发”，但是开滦通过项目的实施，在与外国专家的磨合中，逐渐学会了地面钻井的一整套技术与工艺，而且是在国外二手钻井设备的条件下克服了钻井中地层漏失的困难后，掌握了施工、维修和测试方法，成立了煤层气办公室和煤层气工程公司，形成了一批技术骨干，为推动煤层气地面开发技术在我国的发展起到了示范作用。
3.1.3 松藻子项目
松藻子项目由松藻矿务局和美国REI公司实施。子项目目标是，改进煤层气回收技术及抽放和运输系统，完善煤层气抽气站，改进抽气站的监测和控制系统，装备先进的井下水平定向长孔钻机，在石壕矿和打通一矿试验不同的本煤层定向长钻孔方法以抽取煤层气，完善这两个矿的煤层气抽放系统和输配气系统，并建立先进的瓦斯监测系统，以此达到扩大甲烷抽放能力和充分利用抽放甲烷，减少甲烷向大气的排放，进而保护环境的目的，同时减少矿井瓦斯对煤炭生产的危害。
松藻矿务局在美国REI公司的协助下，开展了煤层气压力、含气量、渗透性系数、衰减半径等测试工作，主要成绩有：
(1)改造了煤层气抽放泵站5座，新建煤层气抽放泵站3座，抽放能力比1992年提高81%；
(2)改造完善了6对矿井的8处井下煤层气抽放系统，井下抽放系统的抽放能力提高了80%；
(3)煤科总院重庆分院承建安装了石壕矿与打通一矿的二套煤层气抽放监测系统，经调试，这两套监测系统性能可靠，运转正常，能满足抽放参数监测的要求；
(4)建立了石壕矿至打通镇(矿)的煤层气输气系统，安装输气管路6800m，加压设备2台。目前打通一矿、二矿和石壕矿煤层气抽放管路已并网，且实现了石壕矿与矿务局中心区煤层气输气的并网使用；
(5)新建三座煤层气储气罐，总容量为2.5万m3；
(6)充分发挥矿区八处煤层气抽放系统配套改造后的抽放能力。1997年，全局煤层气抽放量达6360万m3，矿井抽放率为41.85%。
从总体来看，松藻子项目在学习先进的抽放技术和综合配套工程改造方面是成功的，效果是显著的：
◆经过国外专家的培训，松藻的技术人员已基本掌握了引进的井下定向长孔钻机的操作和维修技术；
◆抽放系统和装备的改造工作取得了明显的效果，实现了煤层气抽放量和矿井抽放率稳定提高；
◆矿区煤层气利用工程的配套完善工作，为综合利用煤层气奠定了基础，冬季回收煤层气利用率达100%。
然而，项目引进的2台弗莱彻定向钻机的原定水平长钻孔试验未能取得成功。分包商REI公司虽然对松藻局进行了打钻培训，但由于缺乏在松藻高突软煤层打钻的经验，所打三个孔均告失败，其中一孔因操作不当使钻杆折断。根据松藻的要求，联合国适时中止了与REI公司的合同，聘请了实力更强的AMT公司到松藻进行2次打钻施工。尽管中外双方付出了艰苦的努力，但仍未取得钻进方面的突破。主要原因是：从8?＃煤底板岩石向上钻进时，未能穿透煤层底板下一段厚层铝土泥岩，钻孔时遇水垮孔堵塞，AMT公司专家虽然采用了粘结剂固孔，但仍未能有效解决这一技术难题。针对以上情况，松藻矿务局决定成立打钻领导小组，自己制订井下定向钻孔的打钻计划，组织技术骨干，依靠自己力量进行井下定向长钻孔钻进试验。
3.1.4 西安子项目
该项目由煤炭科学研究总院西安分院实施。项目的主要内容是对中国煤层气资源进行详细评价并建立数据库，包括评价中国煤层气的生产潜力和利用方式，同时还要对开发煤层气资源的资金投入和商业开发前景进行较为详细的分析，以便为潜在的投资合作者提供有吸引力的信息。并向我国政府和国际机构提出投资和开发计划建议。
西安分院为此成立了项目评价、数据库、野外测试和室内测试等4个专业组，通过引进先进的测试设备，安排专业技术人员赴美国培训和请外国专家到国内对专业技术人员进行专业技术和数据库软件培训等方式，大
大提高了西安分院的专业技术水平。经过几年努力，现已完成17个煤矿区的资料收集、分析测试、筛选录入工作；完成10个评价测试井，17层煤的试井工作；建立了煤层气数据库；初步完成了17个煤矿区的煤层气资源评价工作，还编制了中国煤层气资源评价指南。
此外，在联合国的资助下，1996年1月和1997年6月在西安分院举办了2届煤层气技术综合培训班，聘请美国专家对我国煤炭、石油和地矿系统的40多位专业技术人员进行了共计7周的培训，内容涉及煤层甲烷评价的试井方法，煤层气的吸附和运移，煤层甲烷生产和资源评价的地质控制因素，煤层甲烷评价与预测方法，以及应用遥感技术探测天然裂隙，煤层气储层模拟技术和完井技术等。两届综合培训是项目技术转让的重要组成部分，它对提高我国煤层气专业技术人员的理论和技术水平，开拓眼界具有重要意义。
西安子项目已顺利完成各项预定的内容，并提交了中英文最终报告。
3.2 项目总目标的实现
以上4个子项目分别取得了令人鼓舞的成就，并起到了不同程度的示范作用。除此之外，通过项目的实施，不但完全实现了项目的总目标，而且产生了一些意想不到的附加效应，主要有：
(1)提高了中央和地方各级政府决策者对开发煤层气资源的认识水平，尤其是中央高层领导人对煤层气开发的重视，为下一步煤层气工业的突破性进展奠定了基础。
各子项目单位均成立了煤层气项目领导小组或专门机构。1993年原煤炭部成立了以常务副部长张宝明为首的煤层气领导小组，1994年8月，在美国环保局的资助下，煤炭部煤层气信息中心宣告成立。1994年初，国务院总理李鹏作出了“煤层气工作要有一个大的突破”的指示。1995年10月，联合国与原煤炭部在北京联合主办了“联合国煤层气开发与利用国际会议”，来自19个国家和地区的204名代表参加了这次会议，出版了内容丰富的会议论文集。这次会议开得非常成功，进一步推动了我国开发利用煤层气的积极性，再次引起中央领导人的重视。为了集中力量加快我国煤层气的开发，原煤炭工业部、原地质矿产部和中国石油天然气总公司经过充分协商，于1996年3月，经国务院批准成立了中联煤层气有限责任公司。我国煤层气工业在组织机构上迈上了新的台阶。
(2)促进了国际组织、金融机构和外国公司对中国开发煤层气的重视。
在联合国项目CPR／92／G31和1993年启动的深层煤层气勘探项目CPR／91／214／A／01／99实施影响力的推动下，一些国际组织、金融机构和大公司纷纷表现出与中国合作开发煤层气资源的积极态度，亚洲开发银行和亚太经合组织分别与原煤炭部合作开展了“中国煤层气生产研究”和“煤矿瓦斯利用示范工程”项目。美国安然公司和德士古公司分别于1994年和1997年与我国签订了合作勘探开发淮南、三交和淮北矿区煤层气资源的协议。此外，山西晋城矿务局与美国美中能源公司也进行了成功的合作，签署了合作开发潘庄井田煤层气资源的协议，成立了合资公司，且取得了可喜的成果。6月，中联公司与美国阿科石油公司和菲利浦石油公司签订了三交、三交北、石楼和临兴四个区块的产品分成合同。据不完全统计，从1990年开始至今，我国已通过各种方式(地方集资，中外合资等)打了地面煤层气勘探、测试和试生产井约105口。
为了更多地吸引国外的资金和技术，促进我国煤层气的商业性开发，在本项目结束之前，在联合国的资助下，原煤炭部组织力量编写“中国煤层气投资指南”，并将在适当时候组织召开一次联合国中国煤层气投资促进研讨会。中国煤层气工业在联合国煤层气项目实施的推动下，已经走上了健康有序的发展道路。
在各项目的实施过程中，也出现一些问题，值得探讨和总结。这些问题主要有：
(1)国外购买设备程序复杂，周期长，造成到货延误是项目推迟完成的主要原因之一；
(2)开滦子项目由于资金不足，购买的是国外二手钻机，故障率高，加大了操作和维修难度，不仅增加了额外的维修费用，也延误了打钻进度；
(3)中外双方技术人员的工作协调和工作态度以及个别承包商的履约能力不足影响了个别项目的顺利进行；
(4)语言沟通上的困难以及中外双方文化背景的差异在一定程度上影响了技术转让的效果。
4 后续发展初探
联合国开发计划署一直把人类的可持续发展作为其各项活动的宗旨。在“中国煤层气资源开发”项目结束之际，探讨项目的后续发展是联合国和中国政府共同关心的问题。为此，我们谨提出如下一些想法：
(1)各子项目应制定各自的后续发展计划；
(2)各子项目单位应稳定各自的施工和技术队伍，维护保养好地面车载钻机，井下水平定向钻机和各种测试、监测仪器设备，在各自的矿区选择合适的井位和工作面继续地面垂直孔、采空区孔和井下水平长钻孔的试验，使设备发挥应有的作用，同时巩固已掌握的先进技术；
(3)对于项目实施中成绩显著、技术水平较高的子项目单位，如铁法、开滦和西安，要充分发挥各自的优势，在国内寻找市场，组织队伍承包地面钻井工程，井下定向钻孔工程，创造经济效益。西安分院也要利用先进的测试手段和数据库，为国内用户提供有偿服务；
(4)选择2～3个矿区，推广铁法地面采空区井经验；
煤层气增产技术现状及发展趋势 篇3
【关键词】煤层气；增产；水力压裂；注气；羽状水平井
煤层气主要以吸附状态在承压水作用下储集于煤层中,只有通过大量排出煤层水,将煤层压力大面积整体降至临界解吸压力以下,气体分子才能从煤基质表面大量解吸出来,进入割理、裂隙,最后进入井筒形成气流产出[1]。我国煤层普遍存在低压、低渗、低吸附气饱和度的特性,煤层气单井产量低、经济效益比较差, 为获得经济产量就必须对煤层实施增产措施。
1.增产技术现状
1.1压裂
目前煤层气的压裂开采的关键在于压裂液的选择。目前常用的压裂液有3种：①水基压裂液，水基压裂液主要是线型胶和交联胶。优点：携砂能力强、滤失低、相对造缝长等优点，能相对大幅度提高产气量，缩短排水期，提前高产峰期。缺点：在煤层中返排难、对煤层污染严重。②清洁压裂液：采用阳离子季馁盐与水杨酸钠复配制备粘弹性体系。优点：不产生滤饼，破胶后没有固相残渣。缺点：吸附伤害及地层粘土的膨胀伤害煤层。③活性水压裂液：主要成分是清水。优点：对煤层污染相对较轻，返排时间不受限制，甚至可以在排水采气时随地层水一同采出。缺点：携砂能力相对较差，滤失大[2]。活性水，清洁压裂液,线性胶对煤层的伤害程度比例大致为1∶3∶6。
所以水力压裂（活性水）是煤层气增产的首选方法。美国90%以上的煤层气井是由水力压裂改造的，我国产气量在1000m3/d以上的煤层气井几乎都是通过水力压裂改造而获得的。
1.2注气
目前常用注入气体有CO2、N2以及两者的混合气体（烟道气）。
CO2驱替机理：研究表明，煤对CO2、CH4和N2的吸附能力大小为CO2>CH4>N2，大致比例关系为4:2:1，具体大小与煤阶等因素有关。由于煤对CO2的吸附能力比CH4强，所以CO2注入煤层后，会与煤基质微孔中的CH4发生竞争吸附，从而将原来吸附在煤层中的CH4置换出来。另一方面，注入CO2驱替煤层气过程中，煤层总压力基本保持不变，注入的CO2的分压不断增大，CH4的分压不断降低，注入气体不断被吸附，CH4不断解吸并渗流到生产井底，产出煤层气。CO2作为驱替气的缺点：a、降低煤层渗透率。这主要是由于煤层对CO2的吸附能力强于对CH4的吸附能力，CO2的吸附量远远大于CH4的吸附量因此，基质膨胀，割理裂隙减小，导致渗透率降低。渗透率大约可以降低2个数量级。b、目前CO2提纯设备的产能小、成本高，大规模纯CO2气源难以保证。
N2驱替机理：N2使煤层渗透率增加主要是由于煤层对N2的吸附能力弱于CH4，所以N2置换CH4（主要靠减小CH4分压）后煤層会收缩，渗透率会提高。N2驱替的缺点：由于N2的吸附能力比CH4弱，所以不能有效的置换出CH4，虽然渗透率增大了，但是解析的甲烷较少。
混合气体驱替机理：a、发挥CO2的竞争吸附能力。b、发挥N2的增渗作用。加拿大Albert省Fenn Big Valley实验区做了混合气体的单井注入试验（约10年时间）。分别试验了注入纯CO2(100%C02)、烟道气(87%N2,13%CO2)和富含CO2的烟道气(53%N2，47%CO2)[4]。
注入纯CO2，渗透率由3.56md变为0.98md；注入烟道气渗透率由0.98md变为23.7md；注入富含CO2的烟道气,渗透率由1.18md变为18.8md。
1.3羽状水平井
该技术由美国CDX国际公司开发，世界上第一口煤层气羽状分支水平井专利技术在美国落基山应用[5]：当时距井口约100m且与主井眼在同一剖面上设计一口垂直井，并与主水平井眼在煤层内贯通，下入割缝衬管，保持井眼打开，用于排水降压采气；目前羽状水平井技术已经在阿巴拉契亚、俄克拉荷马州和伊利诺斯州开始使用。这种技术也可以在一个井场朝四个方向钻四口羽状分支水平井和四口直井。羽状水平井打井时，各分支全部裸眼完井,生产时煤层气从各分支和主支排采进入直井段再到达地面。因此与直井相比，它不用固井和压裂，减少了对煤层的污染。羽状水平井的主要增产机理：a、增大解析波及面积；b、沟通更多割理和裂隙才c、降低区域内流体的流动阻力d、控制泄流面积增大[6]。
2.问题及发展趋势
2.1压裂主要问题是
储层伤害，压裂液滤失严重；未来发展方向是：研发新型清洁压裂液，深入研究煤层破裂机理。
2.2注气增产的主要问题是
增产机理需深入研究，气源不足；未来发展方向是：加强理论研究与现场试验，寻找气源。
2.3羽状水平井的主要问题是
发展时间较短，排采规律认识不清，且钻井成本昂贵，容易发生堵塞；未来发展方向是：加强增产机理，和产量模拟研究及降低钻井成本。
3.结论
（1）目前国外提倡使用清水、泡沫压裂煤层，国内也开始大量使用清水代替交联压裂液，但相应的造缝效果会受到一定的影响。
（2）由于我国煤田的低渗特点，非常适合采用富含N2混合气体驱替技术，而且混合气体直接采用烟道气、工业废气、空气或者它们的混合气体，提纯浓度要求低或者不用提纯，大幅度降低气源成本。
（3）羽状水平井能够很大程度提高单井产量，但是易发生堵塞，选择地质较适合的煤层，可减少堵塞。
（4）我国煤层气资源丰富，但分布分散，储层条件差，具有低压、低渗、低吸附气饱和度的特性。未来的发展方向是以上两种或两种以上的复合增产技术的混合使用。
【参考文献】
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［３］王国强．清洁压裂液在煤层气井压裂中的应用[J].天然气工业,2006,26(11):104-106．
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［５］鲜保安,高德利．煤层气定向羽状水平井开采机理与应用分析[J].天然气工业, 2005;25(1): 114~116．
［６］杨永乐．低渗透煤层煤层气增产机理的研究[D].辽宁，辽宁工程技术大学，2009:66-67．
中海油发展监督技术公司开钻煤层气 篇4
“以前, 我们只在海上为钻井提供技术服务, 现在我们来到陆上了。对我们来说, 这是一个新的领域, 也是一个新的跨越。”对此, 该公司煤层气项目组经理刘亚军颇感自豪。
为了配合总公司提出的“突出发展油气主业, 加快发展煤层气产业”的战略规划, 刘亚军和他的同事们被抽调组成这支特别的“海军陆战队”。据介绍, 该项目组目前共有成员56人, 除了10多名监督以外, 还有20余人的打井队伍, 已经具备了从方案设计、钻井完井到监督监理、提供工具等全方位的服务能力。
煤层气俗称“瓦斯”, 是以吸附状态存储于煤层之中的非常规天然气, 主要成分是甲烷。2011年, 中国海油与中联煤合作, 开始了煤层气领域的产业布局。
煤层气管为煤层气抽采提供安全保证 篇5
煤层气管为煤层气抽采提供安全保证，从2018年起，俄罗斯开始向中国供气，输气量逐年增长，最终达到每年380亿立方米，累计合同期30年。
中国作为缺油贫气的国家，煤炭是主要能源，占一次能源消耗的70%。煤层气作为煤炭的伴生资源，却长期成为煤矿生产的最大隐患。煤层气空气浓度达到5%-16%时，遇明火就会爆炸，这是煤矿瓦斯爆炸事故的根源。所以一直以来，井下抽采煤层气(CMM)主要是为保证煤矿安全生产而抽采，瓦斯抽采就离不开管道，煤层气管阻燃防静电之优势为煤层气抽采提供安全保证。
煤层气发展 篇6
关键词：煤层气；地球物理；测井技术；成像测井
引言：煤层气是一种煤层在经过漫长的煤化作用和热解作用所形成的煤-气共存体，主要成分是甲烷，大多以吸附状态存在于煤层中，是一种地面可采的天然气。其中，地球物理测井作为一种开发煤层气的关键技术工艺之一，能够实现对煤层气存储层的地质信息的高精度检测和提取，因此，开展对地球物理测井的相关技术研究对整个煤层气的开发具有重要的意义和前景。特别的，我国在煤层气地球物理测井技术方面的研究虽然取得了长足的进步，但仍处于初始阶段，起点较低、数据积累较小，没有形成系统。本文正是结国内外当前的煤层气地球物理测井技术的发展现状，对未来的发展趋势进行了相应的研究和探讨。
1.煤层气地球物理测井技术概述
煤层气地球物理测井技术也可简称测井技术，主要是将具备监测电、热、声等物理性质的仪器运用在钻孔中，从而分析地层中的岩石以及流体等相关性质。煤层气地球物理测井技术主要包括煤层气测井数据采集技术和存储层测井评价技术两个方面的内容。
（1）煤层气测井数据采集技术
由于各煤层的地质年代以及相关的围岩性质的不同，采用的测井方法也不同。常用的煤层气测井方法有：岩性测井法，如自然电位测井、自然伽马测井以及井径测井等；饱和度测井法，如双侧向- -微球形聚焦电阻率测井、双感应- -八侧向测井等；孔隙度测井法，如补偿密度测井、中子孔隙度测井、电波时差测井以及微电极测井等。
（2）煤层气存储层测井评价技术
测井评价煤层气主要进行煤层气存储层的定性识别，即根据测井的相应特征识别出煤层气，并对煤层气存储层进行参数化的定量评价和解释。其中，煤层气测井参数主要包括：煤层气存储层的饱和度、孔隙率、渗透率、煤层气的吸附和解吸特性、煤层厚度、岩压力、温度等。测井评价煤层的流程主要是：①确定煤层气存储层的岩性；②划分煤层的整体结构，如深度、厚度、受力变化特性等；③确定煤体的密度、孔隙率、含水率、温度等物理参数；④确定煤层的煤阶；⑤分析煤体的固定碳百分比、矿物成分以及挥发分；⑥计算煤体的镜质组、稳定组以及惰质组；⑦计算煤的割理等级；⑧计算煤体的割理孔隙度；⑨建立煤体的相关评价模型；⑩建立煤体的多孔和区域评价模型。
2.煤层气地球物理测井技术现状与存在问题
在煤层气测井数据采集技术方面，由于煤层气存储层具有双孔隙结构，大部分煤层气呈吸附状态，使得测井曲线不仅受到传统的气体影响，还受到煤的四种工业组分的影响。纵观国内外的发展情况，煤层气测井采集技术的主要是以地质条件、研究目的等为依据，并对各影响因素进行综合分析，进而确定测井技术的应用。总的说来，煤层气测井方法依然局限于常规的油气测井方法。
在煤层气测井评价技术方面，煤层气存储层的定型识别，主要是以常规的天然气存储层评价思想体系为基础，随后黄智辉、柳孟文等先后提出了模糊识别法，以及孔隙度背景值等理念，进而提出了以孔隙度测井信息为基础的定性识别法等。当下，国内外的煤层气测井评价解释方法主要有：采用神经网络模型的评价法、采用概率统计模型的评价法、采用体积模型的解释法、采用天然气存储评价思想的评价法。但是，由于煤层气测井技术大多是借用常规的油气测井技术，相关技术理论还有待进一步检验。同时，在生产过程的合理检控；压裂、造洞作业效果的评估；渗透率的估算、煤阶识别；各测井技术的规范化等都存在一定的问题，有待完善。
3.煤层气地球物理测井技术发展方向展望
3.1成像测井技术的应用
对于复杂孔隙、复杂岩性结构而言，采用成像測井、核磁共振测井以及ECS这类高分辨率成像测井技术，对于煤层气含气量、双重孔隙度以及煤层气存储层渗透率的评价等更加具有针对性。通过引进成像测井技术，结合常规测井刻度，建立新的煤层气测井解释理论，并在此基础上构建一套新的煤层气测井评价体系。
3.2煤层气测井解释理论创新
相关统计数据表明，我国将煤层气存储层的弹性参数以及电性参数等用于对应的测井物理参数实验中，这也极大制约了油气地球物理测井技术在煤层气探勘中的应用。随着当下非线性处理技术的发展，使得各非线性高分辨率成像测井仪器在研究煤层气存储层测井的非线性特征方面更加高效和准确。相信，结合当下快速发展的非线性信息处理技术，展开对煤层气存储层测井地球物理技术的系统化研究，开发更具实用性的煤层气存储层测井处理以及评价解释软件体系将会是未来的发展方向。
3.3井中和井间地球物理技术的结合
大量实践表明，随着井中物理技术，如VSP技术、声波全波技术等的广泛运用，煤层气存储层的评价体系也得到了长足发展。同时，以井中地球物理技术为基础，展开煤层气井震联合检测技术的研究，完善测井评价技术和资料信息的处理，将更能发挥出井中地球物理技术的独特优势，实现井中、井间地球物理技术的结合，推动煤层气的探测与开发迈向新的台阶。
结语：开展对地球物理测井的相关技术研究对整个煤层气的开发具有重要的意义，未来可从成像测井技术的应用、煤层气测井解释理论创新以及井中和井间地球物理技术的结合三个方面着手，推动煤层气地球物理测井技术向着更加规范化、精准化、系统化的方向不断发展。
参考文献
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煤层气发展 篇7
煤层气,也称煤矿瓦斯,主要成分是CH4,是与煤炭伴生、以吸附状态储存于煤层内的非常规天然气,是一种宝贵的资源,是一种优质能源和化工原料,在国际上早已被广泛使用。开发利用煤层气的意义,主要体现在以下几个方面。
1.1 开发煤层气是一种满足能源需求的有效选择
人类的第一次工业革命中,蒸汽机的出现带动煤炭逐步取代薪柴,内燃机的出现带动石油逐步取代煤炭。现在,我们正处在世界能源第三次变革初期,可再生能源迅猛发展,最终将取代化石能源。
随着全球经济高速增长,资源供应紧缺,也成为世界经济发展的瓶颈,煤层气因为拥有巨大的储存量而逐渐走进我们的生活。煤层气热值和天然气相当,燃烧后不产生任何废气,无论在工业、化工、发电和居民生活方面都是一种上好的燃料。随着美国首先取得了煤层气地面开采的成功,煤层气资源越来越受到各国的重视。尤其对中国来说,一方面能源供应日趋紧张,另一方面中国地大物博,自身拥有丰富的煤层气资源,所以,加大煤层气资源的开发和利用是明智而现实的选择。
1.2 煤层气的开发是实现能源结构优化调整的重要手段
随着经济持续高速增长,能源消费也随之增长。据统计,中国能源消耗占目前世界能源消耗总量的一半。而且,在相当长的时期内,煤炭作为中国的主导能源不可替代。既要保持经济的稳步增长,又要降低GDP单耗,因而,逐步提高煤层气发电比例是1个现实的选择。中国煤层气储量丰富,约为36×1012m3,居世界第二位,加大煤层气开发力度是实现中国能源结构优化调整的重要手段。
1.3 加大煤层气开发力度是实现中国煤矿安全生产的可靠保障之一
煤层气空气浓度达到5%~16%时,遇明火就会爆炸,这是煤矿瓦斯爆炸事故的根源。在中国,国有重点煤矿中高瓦斯矿井占47%,瓦斯事故是煤矿的第一杀手。近几年,煤矿瓦斯对煤矿的安全生产构成了巨大威胁,瓦斯爆炸和突发事故已经给人民生命财产和煤矿生产造成了巨大损失。在采煤之前先通过地面钻井采出煤层气,可以减少70%的瓦斯含量,进而避免瓦斯爆炸事故的发生,保障煤矿的安全生产,并可降低20%~25%的煤矿建设成本,提高煤矿生产的经济效益,所以,加大煤层气(煤矿瓦斯)开发力度,是实现中国煤矿安全生产的可靠保障之一。
1.4 煤层气的开发对实现节能减排降低温室效应起到非常重要的作用
目前,世界上能源构成主要包括煤炭、石油、天然气、水电和核能。传统能源的格局也在悄悄发生着改变,能源利用将进一步向节能、高效、清洁、低碳方向发展。中国能源构成中煤约占75%,石油约占20%,天然气仅占2%。其中煤的比例太大,石油比例偏低,天然气比例过小。这种能源结构在某种程度上制约了持续发展,而且也不能满足国民经济快速增长的需要,随着经济的快速发展,对高质量的清洁能源的需求将越来越多。开发利用丰富的煤层气资源能够满足对清洁能源的需要,有助于改善能源结构[1]。
2 中国煤层气开发落后于发达国家的原因
2.1“三低”限制中国煤层气产业的发展
含气饱和度、渗透性和储层压力是控制煤层气可采性的最重要地质参数,中国的煤层气储层有低含气饱和度、低渗透率、低压力的“三低”特性,极大地制约了煤层气的开发。中国的煤层气开发借鉴了许多发达国家的先进技术,然而,煤层气资源存在的特殊性让我们无法完全照搬其他国际的模式和技术,所以,“三低”等一系列技术难题的产生,使煤层气产业的快速发展受到极大的限制。所以,如何解决“三低”的制约是当前煤层气研究和开发在技术上的关键,也是影响中国煤层气单井和先导性开发试验井组稳定日产气量低的最重要因素。
2.2 产业发展混乱性的制约
中国现在煤炭、煤层气开采矛盾十分突出,两权分置。煤层气由国土资源部管理,探矿权由国土资源部发证,属于国家一级管理矿种;而大部分煤炭资源的探矿权和采矿权都由地方政府管理,由部级或省级有关部门发证。这样就造成了一些大的煤层气田在还没有大规模开发之前,就出现了煤层气采矿权与煤炭采矿权重叠和侵权的现象。
国家目前关于煤矿开采的规定是“先抽后采”,即在开采煤炭之前,需要对矿井内的煤层气进行3 a~5 a的预抽,之后才能进行煤炭开采。一些煤矿企业为了发展等不了,抱怨煤层气企业只懂采气,不懂采煤,他们按照他们的规划采气,会破坏煤层,给采矿造成不必要的困难。煤层气企业低成本圈地,只占不采,破坏了煤炭开采持续生产。另外一些煤矿为了自身的发展计划开始自己采气,但是却没有“合法的采气权”。
实行采矿权和采气权开发主体一致,势在必行,也是迫在眉睫的事情,否则如此乱象会一直持续下去,使煤层气的开发和煤炭企业的发展都受到不必要的影响。从宏观上阻碍的煤层气整个产业的发展,阻碍了新能源产业的崛起,影响国家的能源大计。
2.3 销售限制发展
销售和运输一直是煤层气产业化进程中存在的一个棘手问题,也是瓶颈所在。我们都知道,中国现在还有天然气管道的城市有100多个,即使有天然气管线的城市也没有达到国家需求量,管道网还是很不成熟,而煤层气在很大程度上需要依靠管网。一些煤层气公司对煤层气加压液化,这样就增加了成本,使煤层气的售价变高。同时由于煤层中裸眼钻孔稳定性的技术原因,煤层气多分支水平井在完井后即开始抽采,无法长期关闭,所生产的煤层气不能及时销售,却把它点燃烧掉了,产生了极大的浪费。
3 煤层气的开发利用前景
目前全世界拥有的煤层气资源总量最多的5个国家是俄罗斯、中国、加拿大、美国和澳大利亚,虽然由于以上弊端,煤层气的开发受到一定程度的制约,但是,近年来,中国的煤层气开发利用也取得了显著进展,这主要体现在以下几个方面。
3.1 煤层气勘探开发技术实现了自主创新
有关资料证明,中国煤层气资源,埋深2 000 m以浅地质资源量36.81×1012m3,埋深1 500 m以浅可采资源量10.87×1012m3。截至2010年底,探明储量1 852×108m3,比“十五”末期增长近30%,而深部煤层气资源在30×1012m3以上[2]。在煤层气基本探明的情况下,我们进行了比较大规模的勘探与开发试验,目前已登记区块90余个,对60余个进行过煤层气勘探与开发试验。
在技术创新方面,一是矿井抽采技术方面的创新,如区域性煤与瓦斯突出综合防治技术,矿井煤层定向压裂和水力割缝卸压等低透气性煤层增透技术及装备,为近年来国家煤矿安全保障技术体系发展做出了重要贡献;二是地面井增产关键技术国产化和自主创新,它改进完井技术与装备,支撑了地面开发工程规模性发展;羽状水平井关键技术上自主创新,为高效改造低渗煤层提供手段。现在已施工70余口,效果显著;多元气体驱替现场试验,积累必备经验;三是把瓦斯作为资源,实现了采煤采气一体化,形成了井上下立体的卸压开采抽采瓦斯、煤与瓦斯共采的煤层气开发工程技术,把瓦斯集中“抽采”至地面,变害为宝加以利用,还成功打破了无烟煤煤层气地面抽采的“禁区”,创建了“清水钻进,活性水压裂,低压排采,定压集输”等一整套地面抽采煤层气技术。
3.2 国家加大投入扶持提供了产业发展平台
中国在2006年首次将煤层气开发列入五年能源发展规划,在煤层气探矿权、采矿权管理以及煤炭/煤层气资源综合开发、利用等方面出台一系列激励措施。与此同时,国有重点企业也加大抽采技术研发的投入力度。
3.3 煤层气的开发被列入“十二五”产业规划
首先,国家能源局计划2015年全国产量200×108m3(地面100×108m3,矿井110×108m3~120×108m3),2020年500×108m3。申银万国公司预计,2020年和2030年全国产量300×108m3和550×108m3,2008年至2020年CAGR为15%。煤层气产业被纳入国家《新能源产业振兴发展规划》草案,“十二五”国家重大专项即将启动[3]。
另一方面,“十二五”期间,中国天然气在能源消费结构中比例将由目前4%提高到8%,这为相关企业提供了巨大商机。
4 结语
在世界各国的经济都在飞速发展的今天,作为绿色新能源,煤层气发展的潜力巨大,虽然一系列的瓶颈和难题制约了中国煤层气产业的发展,减慢了它的产业化速度。然而,这些问题都是可以得到解决的,在政府的大力支持下,主管部门的有效运作下,各个煤层气企业和当地煤矿企业通力合作,煤层气产业的兴起已经成为必然。
摘要：叙述了开发和利用煤层气的重要意义,分析了中国煤层气开发落后于发达国家的原因,提出了煤层气的开发利用前景。
关键词：煤层气,产业,能源经济
参考文献
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煤层气发展 篇8
位于山西长治市的潞安矿业集团, 是山西省五大煤炭企业之一, 曾建成中国煤炭工业第一个现代化矿区, 以艰苦奋斗的“石圪节精神”闻名全国。经过多年的全方位建设和快速发展, 山西潞安矿业集团已成为煤炭、新型能源和煤化工统筹兼顾的、实力雄厚的全国性大集团。但是, 潞安矿业集团矿区瓦斯含量高, 抽采瓦斯任务较重。
根据国土资源部颁发的探矿权证, 华北油田在沁水盆地拥有郑庄—樊庄、夏店—沁南等7个矿权区, 面积5169平方千米, 资源量10800亿方。其中长治煤层气分公司拥有夏店—沁南区块煤层气探矿权, 矿权面积1614平方千米, 资源量3372亿立方米。行政区划为山西省襄垣县、沁水县、屯留县、长治市、长治县、长子县, 有600平方千米气权与潞安矿业集团煤矿权相重叠。
为妥善解决煤层气与煤炭矿权重叠问题, 自2009年开始, 华北油田公司与潞安矿业集团商谈矿权重叠区煤层气开采事宜。双方决定贯彻有关部委“先采气、后采煤, 采气采煤一体化”文件精神, 建立合作关系, 发挥各自优势, 加快实施矿权重叠区的煤层气开采, 合理开发煤层气和煤炭资源, 降低煤矿瓦斯含量, 提高煤层气综合利用水平, 实现煤层气和煤炭两种资源的有序开发, 并签署了采气采煤一体化《合作协议书》。2010年, 潞安集团在李村煤矿出资, 将该煤矿首采区内3口井交由华北油田实施钻井及煤矿瓦斯排采工作。2011年, 潞安集团又出资先后将屯留煤矿30口井的排采工作、李村煤矿30口煤矿瓦斯直井及1口U型水平井的钻井和排采工作交由华北油田实施。通过几年的合作, 双方增加了相互理解和信任, 合作规模逐渐扩大。
为了进一步加快推进沁水盆地煤层气规模开发, 2011年5月, 华北油田公司成立了长治煤层气项目部 (2012年6月转为长治煤层气勘探开发分公司) 。主要负责夏店—沁南区块煤层气勘探评价和规模开发工作及实施与潞安矿业集团的合作, 开展矿权重叠区内地面瓦斯抽采井的瓦斯抽采工作。
2011年8月, 在前期尝试性合作取得成功的基础上, 双方不断扩大合作规模和范围, 华北油田公司与潞安矿业集团双方决定进一步扩大合作规模, 进行了新一轮协商谈判, 于2011年9月27日在“第六届中国中部投资贸易博览会”上签署了《煤层气 (瓦斯) 合作抽采利用合同》。双方明确, 计划5年内采煤的矿权重叠区, 由潞安集团投资部署地面瓦斯抽采井, 华北油田公司进行工程总承包, 后期地面工程由华北油田公司投资, 所产煤层气归华北油田公司所有;华北油田煤层气排采工作要优先满足潞安煤矿的瓦斯治理需求;所取得的地质资料双方共享;计划10年内采煤的矿权重叠区, 由华北油田公司投资实施的煤层气开发井, 潞安集团给予1方煤层气0.35元气量补贴, 有效期12年。使双方的合作进入规模化、规范化阶段, 初步形成了“互相尊重, 统筹经营, 有序开发, 互利双赢”的“华潞模式”。
2012年, 潞安矿业集团确定了地面瓦斯抽采“152”工作目标, 出资将矿权重叠区内5个煤矿“消除煤与瓦斯突出井”的井位部署、465口井钻井及340口井压裂和140口井地面瓦斯抽采工程交由华北油田公司长治煤层气分公司实施, 双方合作开发规模逐渐扩大。
长治煤层气分公司高度重视与潞安集团的合作, 积极主动沟通, 共同研究确定方案, 把合作开发井作为重点工作来抓。专门成立了“与潞安集团合作开发瓦斯抽采井项目管理领导小组”, 大力推进工程进展。迅速调集队伍开展沁南—夏店区块煤层气勘探开发会战。2012年完成瓦斯地面抽采钻井465口, 投产38口, 19口井见气, 累计产气近130万立方米, 铺设管网14.08千米。建成集气站两座。目前长治煤层气分公司正在加快同潞安矿业集团压裂及后期排采的合同签订工作, 以尽快完成其余井的压裂、装抽排采, 尽早形成商品气量。
华北油田与潞安矿业集团强强联合的“华潞模式”, 通过“双方投资、合作开发、利益共享”, 不仅避免了矿权之争带来的各自为战、无序开采和资源浪费严重等问题, 提高了煤层气资源利用水平, 同时在资源地注册公司, 增加地方税收。通过在资源地进行煤层气综合利用项目建设, 逐步向煤层气压缩、液化、煤化工等工业、民用方向发展, 使煤层气产业链条在当地进一步延伸。潞安集团表示, 与专业的煤层气公司合作, 不仅提前将瓦斯抽出, 保障了煤矿安全生产, 还产生了良好的经济效益和社会效益。双方决定在合适时机开展非矿权重叠区域的合作, 建立起不同资源开发主体和谐共赢的典范。与华北油田公司展开合作之后, 形成了“一加一大于二”的互补效应, 加快了集团的发展步伐。国内有关煤层气专家指出, “华潞模式”不但引领了国内采气采煤一体化有序开发, 而且“十二五”期间还将减少煤矿瓦斯直接排放5亿立方米以上。
薄煤层开采技术发展现状 篇9
依据中国煤炭行业规定, 厚度小于1.3 m的煤层均属于薄煤层或极薄煤层, 在中国煤炭资源总储量中的比重可达近20%, 但受薄煤层开采特性及现有工艺设备不足的影响, 过去各大矿区针对薄煤层的开采十分有限。然而随着近年来中国煤炭产业高速发展, 易采的厚煤层资源日益殆尽。在中国各大传统矿区, 特别是在中国薄煤层分布广泛的南方矿区, 如何实现薄煤层的有效高质开采成为提升矿区资源可采储量、实现矿区生产服务年限延长的必要保障。面对这一现状, 积极开展针对薄煤层开采技术的研发与创新, 并对其发展进行合理展望, 对于推动中国煤炭产业的长久合理发展意义重大。
1 薄煤层的开采主要特征
目前, 相较于常见的中厚煤层开采, 薄煤层开采具有下述几点主要特征:
a) 机械化程度偏低、劳动强度大、环境相对恶劣。特别是在采高不足1 m的极薄煤层, 井下作业人员回采作业及设备操作均极受约束, 使得回采作业的开展速度相对缓慢;
b) 回采巷道掘进效率低, 工作面接替难度大。因为煤层厚度有限, 薄煤层回采作业时的回采巷道多为半煤乃至全岩巷道, 掘进作业时以人工爆破为主, 掘进效率十分缓慢, 很多时候上一采面回采作业结束时下一采面的巷道尚未开掘完成, 导致工作面接替难度较大;
c) 受地质条件影响较大。对比于中厚煤层的回采作业, 断层、陷落柱乃至采高变化等地质因素对薄煤层回采作业均有着十分显著的影响, 这使得薄煤层回采设备的布设难度远高于中厚煤层, 回采作业速率大受影响;
d) 回采收益相对偏低。相较于中厚煤层回采作业, 薄煤层回采的工作面布设成本投入及布设耗时均相对较大, 加之煤层厚度限制, 单位时间内采出的煤炭总量相对较少, 这使得薄煤层回采的收益往往远低于中厚煤层回采。
从上述几点分析可知, 对于薄煤层回采而言, 加大相关综采设备的研发力度, 推动其工作面作业的自动机械化, 是推动薄煤层高效回采的必然选择。
2 现阶段薄煤层机械化开采工艺现状与改进
2.1 滚筒采煤机长壁开采
2.1.1 现状分析
受回采高度及煤炭赋存状况等诸多原因影响, 薄煤层对长臂回采作业相关设备, 特别是滚筒采煤机, 不论是从操控性、功率到型号匹配均提出了更高要求。一般而言, 薄煤层滚筒采煤机可划分成两大类, 其分别为骑输送机式与爬底式, 其中前者通过输送机的机槽进行导向和支撑, 后者机身则位于滚筒开掘处的机道内。由于薄煤层工作面回采时顶板位移比较小, 控制起来相对容易, 所以在确保足够支护强度的前提下应尽量缩减支护设备尺寸, 从而简化支架运移与安装流程, 便于其更好地适应薄煤层回采。鉴于此, 工作面运输机在保障充足运力的情况下也应尽量让运输机断面更矮更宽, 从而降低工作面搬家倒面难度。
2.1.2 改进分析
现阶段针对滚筒采煤机长臂工艺的改进主要集中在针对三机的改造及配套设备的优化设计上:
a) 滚筒采煤机向大强度、大功率、小尺寸、电牵引等方向改进;
b) 工作面运输机向低高度、大宽度及布设防护板的方向改进;
c) 工作面支护设备向大伸缩比、大强度、小尺寸、多芯集束高压管的方向改进;
d) 为更好地提升采煤机对煤厚的起伏变化, 可在采煤机上加设摇臂装置。
此外, 伴随现代电子科技不断进步, 远程控制技术亦可逐渐应用至薄煤层的自动化回采系统中, 通过向控制系统增添集成模块从而实现对滚筒采煤机工作的全程自控, 实现采煤效率提升的同时为三机的自动化配套提供基础[1]。
2.2 刨煤机长壁开采
2.2.1 现状分析
相较于滚筒采煤机长壁回采作业, 刨煤机的长壁回采与其最大的不同在于煤炭破装方式上。刨煤机通过装配有刨刀的煤刨对煤壁表层松散煤体进行落煤作业, 并依靠刮板运输机进行运移。其相较于滚筒采煤机具备下述优点:
a) 截割深度较小, 功率需求不高, 能耗低;
b) 机械构造简易, 维护边界;
c) 破落的煤体快度较大, 粉尘少。图1为刨煤机薄煤层开采示意图。
2.2.2 改进分析
伴随刨煤机使用频率的逐渐增加, 其功效也获得了极大改进与提升, 紧凑型刨煤机就是当下最为主流的研究方向。紧凑型刨煤机具有功率大、机身尺寸小、自动化程度高等诸多优点, 在急倾斜薄煤层的自动化开采应用中取得了良好应用效果。
2.3 螺旋钻机开采
2.3.1 现状分析
螺旋钻机作为常见且操作简易的薄煤层开采方法, 在各大矿区均有应用, 其主要操作方式如下所述:首先是平巷开掘, 在平巷中布设同煤层厚度相匹配的钻头, 并在钻头两侧安设钻进截割齿。钻机作业时, 从煤壁上割下的煤块会随着螺旋叶片旋转而移出钻孔, 并落入布设在平巷中的运输设备中运出。一个钻孔的深度一般在40 m左右且多个钻孔之间应留设支撑煤柱对顶板进行保护。
一般来说, 这种方法由于设备的运移简单易行, 可广泛应用到各类地质条件中。也就是说, 在实际作业中只要选择适宜的煤柱留设间隔就能实现有效支护, 而作业人员在巷道内进行施工, 无需进入工作面, 改善工作环境的同时规避了作业风险。图2为螺旋钻机结构示意图。
2.3.2 改进分析
针对螺旋钻机的改良主要集中在自动化控制上, 通过安设适宜的可遥控扩钻装置, 使得钻头能在一定角度上进行移动, 以便回撤时继续采煤, 提升采煤效率。此外, 随着现代电控手段不断发展, 远程可视化控制系统的建立与应用进一步推动力螺旋钻采无人自动化开采的实现[2]。
2.4 钢丝绳锯开采
2.4.1 现状分析
钢丝绳开采工艺本质上是一种长壁式开采工艺, 主要应用于大倾角薄煤层开采中。回采时, 工作面沿煤层走向布设, 上下平巷中布设绞车等各类提升设备。上下平巷中分别布置运行的牵引绳;工作面布设紧贴煤壁的锯绳且锯绳上安设截齿, 截齿在锯绳的牵引下进行往复运动。单次截齿截深一般为20 cm左右, 而随着沟槽不断加深, 煤块就会在其自身重力及围岩应力的左右下破碎下落, 并通过溜煤眼进入下部平巷运输装置中运出。整个作业过程中, 作业人员无需进入工作面, 只需在上下平巷中布设立柱及操作绞车与锯绳, 能有效提升大倾角薄煤层回采的效率与安全性。
2.4.2 改进分析
中国北京矿业大学的高延法教授在钢丝绳锯采工艺的基础上研发处一种全新的机械—链斗采煤机, 其由机头、机尾两部分构成, 并分别设置主、从动力轴, 链条在动力轴的拉动下在上下巷及工作面中进行往复运移, 而链条上布设有多个扒斗, 链条运移带动扒斗破煤、落煤。
这种新型设备类似于钢丝绳锯回采工艺, 改进之处有:a) 部分煤炭会被运至上平巷, 可提升运输效率;b) 扒斗可同时兼备破煤与运煤的双重功效;c) 煤炭运输为主动运煤, 也可用于小倾角煤层, 具有更加宽泛的使用范围[3,4]。
3 结语
薄煤层由于赋存条件复杂、开采难度大、安全系数低、成本偏高等诸多要素影响, 长期以来一直未得到有效开采。但随着煤炭资源日益枯竭, 薄煤层资源的开采已成为不可抗拒的发展潮流。有鉴于此, 各大矿区都应积极投入到薄煤层开采技术的研发中, 取长补短, 不断推动薄煤层开采在支护、落装等各个方面的自动化水平, 从而真正推动煤炭行业的长久发展。
摘要：总结了薄煤层开采的主要特征, 结合实践经验对现阶段中国常见的四种薄煤层回采技术展开叙述, 并对其相应的发展改进提出几点见解。
关键词：薄煤层,开采技术,特点,现状,展望
参考文献
[1]郎国军, 苑雪涛, 严海纲.薄煤层开采技术的新趋势[J].煤矿机械, 2011 (6) :1-2.
[2]袁亮.薄煤层开采技术与装备研究[J].煤矿开采, 2011 (3) :15-18.
[3]祁和刚.薄煤层开采技术与成套装备研究及应用[J].煤炭科学技术, 2014 (9) :12-16.
薄煤层采煤机的发展及技术分析 篇10
20世纪80年代,我国自主开发、制造了适应我国不同煤层条件的滚筒式采煤机系列产品,并在20世纪90年代中期初步完成了主导机型,由液压牵引采煤机向电牵引采煤机升级换型工作。1980年,黑龙江煤矿机械研究所和鸡西煤矿机械厂共同开发了BM系列骑输送机滚筒采煤机,其中BM-100型双滚筒采煤机,性能良好,能自开缺口、强度高、工作可靠,在我国薄煤层采煤中广泛应用。但是用双滚筒采薄煤层,结构较复杂,机身又长,所以使用不便,于是又生产出更加简化的BMD-100型单滚筒薄煤层采煤机。
BM系列采煤机在许多煤矿均有使用,其牵引力达120k N,牵引速度为0~6m/min。可适用于采高0.75~1.3m,煤质硬度为中硬以下缓倾斜薄煤层中使用,平均年产量为16万吨左右。
为了满足开采较硬薄煤层的需要和提高薄煤层滚筒采煤机的可靠性,黑龙江煤研所、鸡西煤机厂研制的MG150B型采煤机,煤科总院上海分院与大同矿务局联合研制的5MG200-B型采煤机,中波合作研制的MG344-PWD型强力爬底板采煤机,以及上海分院与西安煤机厂合作研制的MG375-AW型采煤机。
20世纪90年代以来,为满足厚薄煤层并存、薄煤层作为解放层开采矿井的迫切需要,并结合中厚煤层滚筒采煤机技术,1997年,由大同矿务局、煤科总院上海分院联合研制了新一代MG200/450-BWD型薄煤层采煤机,该采煤机采用多电机驱动、交流变频调速、无链牵引等技术。总装机功率达450k W,其中截割功率2×200k W,牵引功率2×25k W,牵引力400k N,牵引速度0~6m/min。采用骑输送机布置方式,可用于采高为1.0~1.7m的薄煤层综合机械化工作面。在此基础上,又研制出MG250/550-BWD型采煤机。为了满足中小型矿井薄煤层普采与高档普采工作面的需要,研制了MG250-BW型薄煤层采煤机,采用骑输送机布置和液压调速无链牵引方式,装机功率250k W,截割电机采用特别设计的充液电机。最大牵引力300k N,牵引速度0~6m/min,单电动机纵向布置,机身分为3段,中间为电机,两端为牵截部。该采煤机的牵截部将泵箱、牵引齿轮传动部、截割部固定齿轮传动箱合为一体,结构紧凑。各段之间采用高强度螺栓连接,机身无底托架,配用SGB630/150C溜槽,机面高度为699mm,可适应采高为0.85~1.5m薄煤层普采与高档普采工作面。
哈尔滨煤矿机械研究所研制了几种机型的薄煤层采煤机,都已投入使用。BM1-100型薄煤层采煤机用于沿长壁回采工作面,可采0.8~1.3m厚的煤层。该采煤机由单电动机驱动,电动机的动力通过右端出轴上齿轮传给右截割部离合器齿轮,再经过一级伞齿轮和三级直齿轮传至滚筒,滚筒以94.87r/min转速进行落煤和装煤。电动机的动力通过其左端的齿轮,带动牵引部过轴上的齿轮,分别经过一对直齿轮传至主泵和辅助泵,主泵产生的高压油通过闭式循环油路驱动马达,马达再经过两级直齿轮和一套行星齿轮传动,带动主链轮和圆环链,采煤机以0~6m/min牵引速度沿输送机运行。它的特点是电动机功率较大,机身强度较高,牵引部装有液压恒功率自动调速装置,可使电动机在额定功率下工作。还设有内外喷雾装置、双支点摇臂,刚性好、强度高。
BM1-100和MG150B型采煤机均为有链牵引,安全、可靠性能稍差。与之相比,MG300-BW1型采煤机具有更多的优势。MG300-BW1型采煤机为一种新型的大功率薄煤层采煤机,它的特点是:(1)装机功率大,机身高度低,尺寸紧凑。在现有的薄煤层开采中开采厚度较低。选用304k W的电动机,最低采高控制在0.8~0.85m,多电机横向布置,便于井下维修;(2)双驱动销排式液压无链牵引,可以提高安全系数;(3)中间部采用整体机壳,去掉底托架,增加了整体刚性;(4)突出了可靠性、实用性和先进性的原则,充分考虑了薄煤层的恶劣条件,对使用中可能出现的问题提出了解决办法。
2 薄煤层采煤机的技术性能及比较
我国使用的薄煤层采煤机基本上是在MG系列薄煤层采煤机基础上研制成的,大都以液压牵引方式为主。随着电子技术的发展,薄煤层采煤机已由液压牵引向电牵引方向发展。相对于电牵引,液压牵引虽然牵引特性较“软”,但液压牵引采煤机对液压油的清洁度要求很高、牵引力相对较小,一旦采煤机有故障维修起来很不方便;而电牵引采煤机的牵引力大、液压系统简单可靠,维修方便;相对机载(变频器和变压器直接安装在机身上)来讲,非机载布置虽然一定程度上减小了整机的长度、降低了电控箱的高度等,但毕竟多了一根牵引电缆,会造成牵引电压部分损失下降、控制信号受到干扰等,特别对于极薄煤层采煤机影响更大。同时,对于变频器的“复位”等操作都比较不方便;而机载的布置方式整个采煤机只拖曳一根主电缆、采煤机的结构相对紧凑、对变频器的操作管理方便可靠。
从2005年起,极薄煤层采煤机的研发和生产得到较快发展,截止2007年,国内有关厂家开发的极薄煤层采煤机型号和主要技术参数见表1所示。这些极薄煤层采煤机的主要特点是:整体结构比较紧凑、机身长度较短,截割电动机多半采用横向布置在摇臂上,摇臂减速箱中大都不采用行星机构,滚筒直径较小,机身重量较轻。为了使采煤机有更好的装煤效果,在摇臂上多半装上类似于门式挡煤板的挡煤装置。
摘要：本文主要阐述了薄煤层采煤机的发展状况,并对薄煤层及薄煤层采煤机的技术进行了比较分析。