梁春紅

中國石油華北油田山西煤層氣勘探開發(fā)分公司

分析我國煤層氣開發(fā)模式和相關(guān)開發(fā)技術(shù)問題

梁春紅

中國石油華北油田山西煤層氣勘探開發(fā)分公司

隨著人們對(duì)煤層開發(fā)不斷深入，在不同的煤層中開發(fā)方面要采用不同的方式。本文主要結(jié)合我國的煤層氣分布情況，運(yùn)用對(duì)比分析方式對(duì)煤層氣的開發(fā)模式進(jìn)行闡述，并指出今后煤層氣進(jìn)一步發(fā)展的有利區(qū)塊，根據(jù)典型煤層氣情況而提出開發(fā)的模式以及相關(guān)開發(fā)技術(shù)。

我國煤層氣；開發(fā)模式；相關(guān)開發(fā)技術(shù)；問題

我國煤炭資源極大豐富，同時(shí)是重要的生產(chǎn)以及消費(fèi)大國。因此，為了能夠有效確保煤礦資源的安全性，需要在開發(fā)過程中不斷提升技術(shù)，同時(shí)在先進(jìn)技術(shù)幫助下，有效應(yīng)對(duì)煤層氣資源開采中的形勢(shì)嚴(yán)峻。此外，從而消費(fèi)角度分析，僅二零零八年，我國的能源消費(fèi)中，天然氣所占的比重是3.6%，而煤炭所占的比重是70.2%，根據(jù)此趨勢(shì)預(yù)測(cè)，在二零二零年，我國對(duì)天然氣的需求量將達(dá)到2931億m3，而此時(shí)存在的缺口將近1000億m3。因此，在加大開采力度過程中，還需要重視對(duì)煤層氣的二次開發(fā)與利用，從而提升煤層氣的抽采量，并推動(dòng)我國的煤層氣產(chǎn)業(yè)獲得良好發(fā)展。

一、分析煤礦區(qū)中煤層氣的開發(fā)模式

（一）地面預(yù)抽

此方法主要針對(duì)的是沒有被挖過的煤區(qū)而實(shí)施提前5至10年的時(shí)間進(jìn)行地面鉆井以便抽取煤層氣。此時(shí)煤層氣抽放如果達(dá)到適當(dāng)?shù)某潭戎螅瑒t可以運(yùn)用此方法而有效抽取較高濃度的煤層氣，并可以直接在大工業(yè)中得到運(yùn)用。此外，通過這種方式也能夠獲得良好的煤層純度[1]，同時(shí)產(chǎn)量也較為穩(wěn)定。此模式存在兩種不同的形式，第一種是實(shí)施穿層鉆孔的方式而抽放瓦斯，第二種則是實(shí)施順層鉆孔的方式抽放瓦斯。

（二）對(duì)井下瓦斯的抽放方式分析

此模式的主要方式就是通過煤礦井下而進(jìn)行巷道打孔，從而使得地面瓦斯泵可以有效形成負(fù)壓，從而達(dá)到高效抽取煤層氣的目的。此方法可以有效降低煤層氣中的回收率，在開采層、采空區(qū)以及臨近層中所抽取的瓦斯，能夠通過良好的技術(shù)而提升瓦斯的效率。

（三）分析煤、氣一體的開采方式

這主要包括三種不同的時(shí)期，第一是原始煤層的儲(chǔ)煤，此時(shí)可以通過地面打井方式而有效進(jìn)行預(yù)抽；而第二是在開采之后，通過開采層和周圍煤層中所受到的影響而實(shí)施卸壓，從而能夠?qū)γ簩俞尫?，進(jìn)而達(dá)到抽放煤層氣的目的；第三是在煤層開采之后，采空區(qū)煤層可以進(jìn)行抽放。上述不同煤層都可以通過不同的方式進(jìn)行開采，并且也可以重復(fù)運(yùn)用。

二、分析原始儲(chǔ)層中煤層氣的開發(fā)模式

（一）針對(duì)多分支井的開發(fā)模式分析

在多分支的煤井中進(jìn)行開發(fā)，可以在主水平的井口大約200米處鉆直井，然后把其他分支上的直井和水平井之間的煤層內(nèi)徹底連接在一起，從而有效幫助煤井中實(shí)現(xiàn)排水以及降壓等功能[3]。這種多分支的水平井集鉆井、完井措施以及增產(chǎn)措施于一身，提升了煤層氣的開效率。此開發(fā)模式比較適合一些低滲透的煤層中抽取煤氣。

（二）分析地面垂直井的開發(fā)模式

此方法興起于二十世紀(jì)七十70年代，而在剛開始之時(shí)，其主要的目的是運(yùn)用抽放瓦斯的方式有效降低煤礦中發(fā)生瓦斯爆炸的危害，而在后來發(fā)展過程中，人們就運(yùn)用在抽放煤層氣工作中。地面垂直井方式主要在打井幫助下而直接進(jìn)入煤層，并利用排水方式使得煤層放壓，而在放壓后，煤層就可以釋放出來，然后用井筒進(jìn)行收集。地面垂直井模式中主要包含了三種不同的類型，第一種是超高滲低的煤層，可以實(shí)施直井開發(fā)；而第二種則是厚煤層而實(shí)施直井開發(fā)；對(duì)于第三種類型，則是煤組的方式直接參與多煤層開發(fā)。

三、分析煤氣層開發(fā)過程中的相關(guān)技術(shù)

（一）分析欠平衡技術(shù)在鉆井開發(fā)中的應(yīng)用

由于煤層形成中受到多種因素影響，而煤層中的儲(chǔ)藏條件也是千差萬別的，因此，運(yùn)用常規(guī)開發(fā)技術(shù)需要具備有足夠強(qiáng)的滲透性以及驅(qū)動(dòng)能量，而在難以滿足條件下，則不能夠采用常規(guī)方式對(duì)煤層氣進(jìn)行開發(fā)。因此，在欠平衡技術(shù)幫助下，鉆井開發(fā)則顯示出較大的優(yōu)越性，它具有速度快、成本低的特點(diǎn)，同時(shí)也較好保護(hù)了煤層。

（二）分析定向水平井的技術(shù)運(yùn)用

定向鉆進(jìn)技術(shù)期初是運(yùn)用在石油鉆進(jìn)過程中，而在鉆探技術(shù)不斷深入的背景下，此技術(shù)逐漸向煤炭開發(fā)方向延伸。在定向鉆進(jìn)中，煤層氣則能夠在排水方式有效降低煤層壓力，從而使得煤層氣能夠有效滲透出來。這種技術(shù)在水平井中進(jìn)行橫向穿過煤層，從而使得采煤氣面積以及導(dǎo)流能力得到增加，并且提高了采氣效率。此外，在不同井段中，地面至煤層的垂直井中，可以在煤層方向建造良好的造斜井，從而保證了煤層層中的硬度以及油氣層之間具有良好的穩(wěn)定性。

（三）分析碳封存和注氣采收率的技術(shù)

碳封存是把碳安全封存，此技術(shù)可以減少大氣的二氧化碳排放量，而碳封存技術(shù)幾年來得到較快發(fā)展，這不僅幫助人們?cè)谀茉催\(yùn)用方面提升了效率，而且也有效減少二氧化碳濃度提升而給大氣所帶來的危害，這對(duì)有效緩解當(dāng)前的溫室效應(yīng)發(fā)揮積極作用，同時(shí)對(duì)保護(hù)環(huán)境也具有重要意義。因?yàn)槲覈鳛檩^大的消費(fèi)煤炭大國，生產(chǎn)以及生活中二氧化碳的排放量沒有進(jìn)過科學(xué)處理而直接排放到大氣中，而通過運(yùn)用此技術(shù)則可以有效提升注氣采收率，使得煤層的介質(zhì)所包含的氣體能夠獲得良好的吸附能力，從而直接將二氧化碳——甲烷——氮?dú)馑哂械奈侥芰档?，并使得二氧化碳在煤層中能夠最大限度地吸附煤層中甲烷而進(jìn)行置換，這就提升了煤層氣中的產(chǎn)量。

結(jié)束語

由于人們對(duì)煤炭資源的需求量越來越大，而作為重要煤層輸送大國，我國不僅在開發(fā)工作中要重點(diǎn)提升技術(shù)，而且還要加強(qiáng)調(diào)整能力消費(fèi)的結(jié)構(gòu)，這對(duì)保護(hù)環(huán)境以及實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展等都具有重要意義。但是我國復(fù)雜的地質(zhì)條件而決定了煤層開發(fā)具有較大的難度，因此，采取不同的開發(fā)模式以及技術(shù)，可以有效提升煤層氣的效率。本文中重點(diǎn)分析的各種模式希望能夠?qū)γ簩娱_發(fā)帶來的指導(dǎo)意義。

[1]伏海蛟,湯達(dá)禎,許浩等.準(zhǔn)南中段煤層氣富集條件及成藏模式研究[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2015,43（09）:94-98,11.

[2]劉萬濤,高武彬,鄭光輝等.鄂爾多斯盆地長7致密油體積壓裂水平井產(chǎn)能預(yù)測(cè)研究[J].科學(xué)技術(shù)與工程,2016,16（11）:162-166.

[3]劉立峰,冉啟全,王欣等.應(yīng)力干擾對(duì)致密油體積壓裂水平井產(chǎn)能的影響[J].西北大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2016,46（01）:113-118.