提高煤层气采收率方法

提高煤层气采收率方法

硕11级15班韩明彬 201120263

摘要:煤层气将成为我国继煤炭和石油天然气之后的战略性接替能源,它的开发和利用既能决我国天然气的不足,又能从根本上消除了煤炭开采中造成的瓦斯突出等灾害,还可以减少了大量瓦斯排放到大气中造成的环境污染以及改善我国的能源结构。论文详细阐述了煤层气赋存状态、煤层气吸附与吸机理、煤层气开采基础与提高采收率方法,分析了注气增产法开发煤层气机理,指出了注气增产法开发煤层气的研究方向。

关键词:注二氧化碳; 煤层气开采; 采收率; 进展

Abstract: Coalbed methane will be come a strategically substitute resource of coal oil and natural gas in China. The development and utilization of coalbed methane can not only make up for the deficiency of natural gas, but also eliminate the disaster of gas outburst during coalmining more over, reduce the air pollution from gas emission and optimize the energy structures in China. This paper illustrates occurrences, adsorption, desorption, mining mechanism and recovery of coalbed methane, analyzes the mining mechanism via gas injection to increase coalbed methane recovery and presents a study direction for gas injection to mine coalbed methane. Key words: carbon dioxide injection; mining coalbed methane; recovery; advance

煤层气俗称“瓦斯”，其主要成分是

CH（甲烷),与煤炭伴生、以吸附状态

4

储存于煤层内的非常规天然气，热值是通用煤的2-5倍，主要成分为甲烷。1立方米纯煤层气的热值相当于1.13kg汽油、1.21kg标准煤，其热值与天然气相当，可以与天然气混输混用，而且燃烧后很洁净，几乎不产生任何废气，是上好的工业、化工、发电和居民生活燃料。

开发利用煤层气可以改善煤矿安全生产，提高经济效益在煤炭开采过程产生的煤层气俗称“瓦斯”。煤矿瓦斯事故是煤矿安全生产的最大威胁之一。我国国有煤矿高瓦斯和瓦斯突出矿井占总矿井数的46%，瓦斯事故频繁，每年因瓦斯灾害造成的死亡人数达2000人以上。仅根据最近15年的统计，因瓦斯事故而死亡的人数约占煤炭行业工伤事故死亡人数的30～40%，占重大事故的70～80%，直接经济损失超过500亿元。瓦斯事故造成的人员伤亡和巨大经济损失，在社会上形成很大负面影响。采煤之前先采出煤层气，有利于从根本上防止煤矿瓦斯事故，改善煤矿的安全生产条件，同时还能减少矿井建设费用（巷道建设和通风费用减少1/4左右），从而提高煤矿的生产效率和经济效益，改善煤矿的社会形象。

开发利用煤层气可以在一定程度上改善我国的能源结构，增加洁净的气体能源能源作为人类经济社会发展的三大支柱之一，将在世界经济可持续发展的战略中具有举足轻重的作用。随着我国国民经济的快速发展，对能源的需求也越来越大，特别随着我国经济的飞速发展，国内油、气供需缺口急剧增大。开发和利用煤层气可以现实、有效地弥补我国常规天然气在地域分布和供给量上的不足。有些资深专家早就提出21世纪是煤层气大发展的时代，煤层气是我国常规天然气最现实可靠的替代能源。

开发利用煤层气可以有效减排温室气体，改善大气环境煤层气（甲烷）又是一种温室气体，其温室效应是

CO的20～24倍。甲烷的温室效应在全球气候变

2

暖中的份额为15%，仅次于

CO。我国是煤炭生产大国，只要采煤就会向大气中

2

排放煤层气。1994年，据联合国统计我国每年因采煤向大气排放的甲烷气体达190亿 m3，居世界第一，约占我国工业生产中甲烷排放量的三分之一，占世界采煤排放甲烷总量的三分之一，已引起国际社会的普遍关注。由于近年来煤炭产量剧增，这一问题更加突出。因此开发和利用煤层气不仅可以避免因采煤造成的

煤层气这种不可再生资源的浪费，还在减少温室气体排放、改善大气环境方面具

有非常重要的意义。开发利用煤层气也将拉动相关产业的发展任何一个新产业的

形成与发展都与其他行业密切相关，开发利用煤层气也将为拉动相关产业起到推

动作用。煤层气产业是一项庞大的系统工程，建设一个煤层气生产基地将带动运输、钢铁、水泥、化工、电力、生活服务等相关产业的发展，增加就业机会，促

进当地经济的发展。

综上所述，煤层气的开发和利用不仅可以缓解我国优质能源供需矛盾，一定

程度上改善能源结构的需要，也可以从根本上保障煤矿安全生产和改善全球大气

环境。同时，煤层气产业还将成为我国国民经济新的增长点。开发利用煤层气在

我国具有特殊的紧迫性和重要性，因为我国是世界采煤大国，煤层气如不及时开

发利用，将伴随着采煤过程继续大量排入大气，既浪费了宝贵资源又造成温室效应。一言以蔽之，开发利用煤层气有百利而无一害，功在当代，利在千秋。1．影响我国煤层气采收率的主要因素

煤层气在采出过程中首先从煤中解吸并以煤层的孔、裂隙系统作为运移通道, 因此煤层气地质特征控制着煤层气采收率, 主要包括渗透率、储层压力和含气

饱和度等。与美国相比, 我国的煤储层渗透率要低3-4 个数量级,低渗无法形

成以抽采井为半径的大范围的解吸扩散渗流圈。可能造成煤层气产量过早低于

经济产量,导致开发停止, 从而使煤层气采收率降低。

煤储层压力对煤层气含量、气体赋存状态起着重要作用。不仅如此,储层压

力也是水和气体从煤裂隙流向井筒的能量,当降低煤储层压力,煤孔隙中吸附的

气体开始解吸,向裂隙方向扩散,在压差作用下从裂隙向井筒流动。煤层气开采就

是根据这一原理,通过排水降低储层压力而达到采气的目的。我国煤储层绝大部

分压力偏低,低压一方面表现为没有足够的吸附动力,煤体吸附的气体少; 另一

方面使得煤层气开采时气流驱动能力不足,产出速率低。含气饱和度方面,低饱和

是温度、压力、围岩条件、煤的等温吸附性质等综合作用的结果。在废长期从事

油气地质学及煤层气开发方面的研究工作。

2．煤层气赋存状态与吸附、解吸机理特征研究现状