張文龍

摘要：由于我國(guó)擁有較為豐富的煤層氣資源，所以目前我國(guó)將天然氣開發(fā)的重點(diǎn)逐漸放到了煤層氣開采上面。在此過(guò)程中，煤層氣開采技術(shù)得到了不斷提升與改進(jìn)，推動(dòng)了開采產(chǎn)量與效率的持續(xù)提升。不過(guò)，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(guó)的煤層氣開采工作，但就技術(shù)本身而言仍有待進(jìn)一步成熟和完善，所以未來(lái)重點(diǎn)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(shì)

煤層氣是成煤母質(zhì)在煤化作用過(guò)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(guò)十幾年國(guó)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(jìn)、消化、吸收美國(guó)成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，在地質(zhì)選區(qū)、實(shí)驗(yàn)室測(cè)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(jìn)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(jìn)行煤層氣開采之前，首先應(yīng)當(dāng)要對(duì)煤層氣進(jìn)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(chǔ)集和富集程度。相關(guān)實(shí)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(guò)是在煤層的微孔隙中儲(chǔ)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(qiáng)烈變形的地方，或是斷裂發(fā)育帶上，那么將會(huì)大大增加煤層氣的保存難度。再者，若遇到火山巖活動(dòng)，如果較強(qiáng)烈的話會(huì)破壞煤層，而如果活動(dòng)幅度較小的話則反而有利于煤階的升高及煤層有機(jī)質(zhì)向氣態(tài)的轉(zhuǎn)化。另外對(duì)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(huì)較高?？偠灾?，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(xiàng)重要環(huán)節(jié)，煤層氣的開采也不例外。目前在我國(guó)的煤層氣開發(fā)鉆井工程中，多是采用1500-2000m的石油鉆機(jī)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(diǎn)，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(fù)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(duì)儲(chǔ)層的損害;另一種是定向鉆井法，它使用了長(zhǎng)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(yuǎn)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(jìn)行煤層氣開采;一種是降壓開采技術(shù)，即通過(guò)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(jiǎn)單易行以及無(wú)熱量消耗和損失等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是開采速度比較慢。

（4）壓裂技術(shù)，在煤層氣的開采過(guò)程中，壓裂技術(shù)是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。壓裂的主要作用是對(duì)產(chǎn)層進(jìn)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?dú)馀菽瓑毫鸭夹g(shù)等。在實(shí)踐中，有時(shí)通過(guò)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(jiǎn)稱，其是實(shí)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(guò)程中，常用的排采技術(shù)主要有氣舉和管式泵磕頭機(jī)兩種方式。其中，管式泵磕頭機(jī)方式是比較先進(jìn)的一種方式，其以電機(jī)或者小型燃?xì)鈩?dòng)力裝置作為動(dòng)力源，通過(guò)自動(dòng)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(qiáng)我國(guó)煤層氣開采利用能力思路探討

2.1加強(qiáng)基礎(chǔ)性的開采利用理論研究

針對(duì)我國(guó)煤層氣資源存儲(chǔ)地質(zhì)條件相對(duì)復(fù)雜、煤層氣存儲(chǔ)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(guó)應(yīng)加強(qiáng)相關(guān)基礎(chǔ)性理論研究，圍繞我國(guó)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(wèn)題，綜合運(yùn)用地質(zhì)學(xué)、物理學(xué)、礦藏運(yùn)動(dòng)學(xué)等原理，理順煤層氣開采過(guò)程中的水、氣、煤物質(zhì)要素、分布機(jī)理以及運(yùn)動(dòng)過(guò)程，形式一整套具有強(qiáng)操作性的基礎(chǔ)理論支撐，為我國(guó)構(gòu)建高效、強(qiáng)適應(yīng)性的煤層氣開采奠定理論保障和技術(shù)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)具有我國(guó)特色的開采保障體系。另外，在技術(shù)發(fā)展的方面，我國(guó)整體開采技術(shù)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，開采裝備設(shè)計(jì)、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(qiáng)的。

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

我國(guó)已將煤層氣列入到國(guó)家的戰(zhàn)略性資源，國(guó)家投入了大量的資金保障基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，為了進(jìn)一步提升其資源利用水平，還應(yīng)不斷加強(qiáng)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(yuǎn)的問(wèn)題。同時(shí)還應(yīng)加強(qiáng)其應(yīng)用方式研究，破解當(dāng)前利用水平較低，彌補(bǔ)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(yùn)營(yíng)，這對(duì)于發(fā)展煤層氣產(chǎn)業(yè)化運(yùn)營(yíng)是至關(guān)重要的。

3煤層氣開采技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)煤層產(chǎn)業(yè)急需解決的問(wèn)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(lì)政策，在前期經(jīng)濟(jì)投入、國(guó)家投資和國(guó)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(jìn)和科技投入，重視優(yōu)秀的技術(shù)和管理人才的及時(shí)補(bǔ)充。目前，國(guó)內(nèi)外煤層氣的勘探開發(fā)有以下幾個(gè)發(fā)展趨勢(shì)：

1）勘探開發(fā)煤層（包括試驗(yàn)性開發(fā)、示范項(xiàng)目和煤層氣商業(yè)性生產(chǎn)）的規(guī)模有增大趨勢(shì);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(shí)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(jìn)步，美國(guó)能源部和礦業(yè)局研究和實(shí)施了一種名為Kiel的壓裂法，增產(chǎn)效果顯著。

結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，我國(guó)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(duì)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(jìn)一步深入研究。

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