煤层气开采的远程监控系统

基于GPRS网络的煤层气开采远程监控系统开发应用

可行性研究报告

南昌思创自动化技术有限公司

2007.12

目录

1 项目简介 (2)

1.1 行业背景 (2)

1.2 行业发展概况 (3)

1.3 项目需求 (4)

2 立项依据 (6)

2.1 项目的目的及意义 (6)

2.2 主要技术内容和技术创新 (6)

2.3 推广应用前景 (8)

2.4 技术方案 (8)

2.4.1 远程监控系统（SCADA） (9)

2.4.2 GPRS/GPS定位系统 (16)

2.4.3 系统网络结构图 (18)

3 项目主要技术、经济指标和社会效益 (19)

3.1 技术指标 (19)

3.2 经济指标 (19)

3.3 社会效益 (19)

4 项目实施条件和资金计划 (20)

4.1 项目实施基础条件 (20)

4.2 资金计划 (20)

4.3 项目工作进度安排 (20)

基于GPRS网络的煤层气开采远程

监控系统开发应用可行性研究报告

1 项目简介

1.1 行业背景

煤层气是一种在含煤岩层中，以腐植性有机物质为主的成煤物质在成煤过程中自生、自储式非常规的天然气，俗称瓦斯，主要成分为甲烷占90%以上。煤层气在煤层中生成，并以吸附、游离状态储存在煤层及邻近岩层之中。

煤层气一直以来被看作是对煤矿开采造成严重安全威胁的有害气体，在煤炭开采过程中，由于煤体卸压，煤层气在煤体上的吸附平衡条件受到破坏，大量的瓦斯气体就会释放出来。瓦斯爆炸和瓦斯突出事故是煤矿安全的最大威胁，国内煤矿矿难70％-80％都是由瓦斯爆炸引起。因此开发煤层气可以减少矿道内的瓦斯含量，有效预防事故发生，改善矿工的生产工作条件。

煤层气的主要成分甲烷是具有强烈温室效应的气体，其温室效应要比二氧化碳大20倍，散发到大气中的甲烷污染环境，导致气候异常，同时大气中的甲烷消耗平流层中的臭氧，而臭氧减少使照射到地球上的紫外线增加、形成烟雾，还可诱发某些疾病，危害人类健康。

另一方面，甲烷作为煤层气的主要成分，其常温下的发热量为3.43~3.71MJ/Nm3，其热值与天然气相当，是一种高效、洁净的非常规天然气，可以用作民用燃料，也可以用于发电和汽车燃料，还是化工产品的上等原料，具有很高的经济价值，应加以回收利用。能源是经济发展不可缺少的动力，煤层气这种新的洁净能源渐渐被人们认识，并且它将会成为石油、天然气强大的补充能源。开发煤层气资源具有显著的现实性。因此煤层气产业的形成与发展将会给中国的新能源战略带来深远的社会和经济意义。

煤层气开发技术是指将煤层气从煤层中抽出回收并加以利用的技术，回收技术主要有地面开发和井下抽放两种方式，井下抽放还包

括本层抽放、邻近层抽放和采空区抽放等，其中涉及对煤层气的资源评价、气藏工程、钻井技术、增产技术等广泛的技术领域，之后还涉及集输贮运以及综合利用等方面的技术。

1.2 行业发展概况

中国煤层气资源丰富。按已探明的煤炭储量980Gt计算，以平均1t煤瓦斯含量5m3考虑，加上围岩瓦斯含量系数为20%，则全国探明煤田的煤层气储量约为 5.88Tm3。估计陆上煤田赋存深度在2000m以内的煤层的煤层气储量约为30～35Tm3。中国煤炭总产量的95%以上为井工矿所生产，国有生产矿井的煤层地质条件比较复杂，多数煤层都含有大量的瓦斯。生产1t煤涌出10m3以上的高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井约占国有重点煤矿和地方国有煤矿的一半左右，它们的煤层气储量估计达300Gm3以上。煤层气资源量较大且分布相对集中的地区有鄂尔多斯盆地、华北区、吐哈盆地、准噶尔盆地、川南黔北含煤区、六盘水含煤区、伊宁盆地、四川盆地、三江穆棱河盆地、萍乐区和湘中南地区等，这些地区集中了全国煤层气资源总量的95%左右。

2006年底国家发改委审议并通过了《煤层气（煤矿瓦斯）开发利用“十一五”规划》。按照《规划》，到2010年，煤层气的开发利用将实现4个目标：全国煤层气（煤矿瓦斯）产量达100亿立方米；利用80亿立方米；新增煤层气探明地质储量3000亿立方米；逐步建立煤层气和煤矿瓦斯开发利用产业体系。为让煤层气产业取得突破性发展，《规划》明确了保障政策和措施，包括建立健全技术支撑体系、改革开发利用体制和机制、加强人才培养、统筹管网建设、促进煤层气和煤炭资源协调开发等。

美国格瑞克公司是一家气体能源上游公司。优先抓住了中国煤层气市场开发的先机，最先成为目前中国最大的煤层气开发作业者之一，同时也是中联煤层气有限责任公司最大的外方合作者之一。格瑞克在北京、香港、郑州及江西南昌都设有分支机构。

格瑞克已与中联煤层气公司签署了五个区块（山西省沁水盆地、江西省丰城和安徽省潘谢东）的煤层气勘探与开采产品分成合同。

格瑞克旨在为中国供应洁净能源，为区域未来煤矿开采创建安全环境，成为中国煤层气行业的领先企业。

1.3 项目需求

煤层气开发利用的工作场所地处野外、覆盖范围广、环境恶劣，维护管理费时费力；同时使用的钻机设备及备件、损耗件等价格昂贵，开采出的煤层气质量与钻机设备工作情况有密切关系，具有投资大、回收期限长的特点，因此为保证开发的经济效益，需降低前期开采的运行管理、维护费用，提高煤层气的质量使气体的质量波动最小从而扩大煤层气的利用范围。

在使用先进钻机设备及抽放技术的基础上，对钻机设备进行有效的监控，获取钻机设备的第一手数据、实现对钻机设备及钻孔质量的科学管理，可有效的降低开采成本，显著提高煤层气抽放率和抽放浓度。

多年来，国内自动化仪表工作者一直致力于钻井参数监控系统的研究、改善与提高。随着钻井技术的不断发展，各种指示与记录仪表相继问世。如六道参数仪、八道参数仪以及其他形式的钻井参数记录仪。但是目前这些钻井参数监控系统一般限于本地指示、记录、分析，低端的需人工观察，人工记录，人工分析，高端的可在就地配计算机系统实现自动采集分析。由于这些钻井参数记录仪从传感器到计算机的传输都是有线传输，而对于钻井队来说，钻完一口井后一般立即接着转入下一口井的钻井任务，势必会拆卸安装钻井装置以及监控仪器，另外监测室（工程指挥部）离钻井塔台总是间隔一定的距离，现场布线很不方便，仪器拆装移动比较频繁，系统有线传输的弊端就暴露无遗。对于跨地域的大范围管理，采用有线的方式是不可能的。

针对目前钻井参数监控系统的现状及其存在的主要问题，为了避免现有的钻井参数监控系统所采用的有线数据传输的方式导致的系统可移动性差、系统扩充性能差和系统布置线缆繁琐、施工周期长等缺点，开发出适应开采现场工作环境和目前钻机类型的基于无线通信的煤层气开采远程监控系统迫在眉睫。

思创自动化技术公司提供的“基于GPRS网络的煤层气开采远程