于成龍，宋瑞宏，馬曉偉，趙德云

（大慶鉆探工程公司鉆井工程技術(shù)研究院，黑龍江 大慶 163413）

中國(guó)石油天然氣逐漸減少，進(jìn)口國(guó)外的依賴性越來越大。如果沒有大的發(fā)現(xiàn)，對(duì)我國(guó)的能源安全十分不利。而中國(guó)的煤炭資源非常豐富，儲(chǔ)量在4×1012t 以上，是很理想的轉(zhuǎn)型接替能源。目前把地下煤炭資源變成石油或天然氣資源的方法成本非常高，經(jīng)濟(jì)性不強(qiáng)。本文大膽設(shè)想，轉(zhuǎn)變思路，應(yīng)用核能加熱煤層的方式，并配合催化劑，促其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)從而生成石油和天然氣，實(shí)現(xiàn)低成本把地層煤層轉(zhuǎn)換成石油或天然氣。

1 原理

通過對(duì)目標(biāo)井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)，優(yōu)選深度和厚度適宜的煤層，鉆井施工后，隨鉆注入適量水和催化劑，再把核反應(yīng)原料送至井底指定深度，表層封固，地面通過電磁波或有線電纜控制，實(shí)現(xiàn)井下核裂變，加熱煤層，在催化劑的作用下，煤和水化學(xué)反應(yīng)，生成氫氣和一氧化碳以及二氧化碳，氫氣在一定溫度壓力下，和煤繼續(xù)反應(yīng)生成甲烷，一氧化碳和氫氣反應(yīng)，從而生成石油天然氣。待充分反應(yīng)后，部分煤層就轉(zhuǎn)換成了石油天然氣資源，從而實(shí)現(xiàn)石油天然氣開采。

1.1 核變生熱反應(yīng)

1.2 水蒸氣分解反應(yīng)

當(dāng)核變生熱反應(yīng)溫度升高時(shí)，水蒸氣正向反應(yīng)得以完全進(jìn)行。超過1000℃則可視為不可逆反應(yīng),生成一氧化碳的反應(yīng)速率快于生成二氧化碳的反應(yīng)速率。

1.3 CO變換CO2反應(yīng)

在溫度400℃以上條件，該反應(yīng)即可發(fā)生。在溫度超過900℃時(shí)，與水蒸氣化學(xué)反應(yīng)的速率相當(dāng)。

1.4 生成甲烷反應(yīng)

煤炭與氫氣反應(yīng)，生成甲烷的速率是相當(dāng)緩慢。但在反應(yīng)壓力增高以及反應(yīng)物濃度增大，生成甲烷的速率會(huì)加快。研究表明，甲烷的生成速率還與煤炭的反應(yīng)活性有關(guān)，煤炭的反應(yīng)活性越大，則甲烷生成速率越高。

1.5 生成天然氣化學(xué)反應(yīng)

1.6 生成石油化學(xué)反應(yīng)

除了以上化學(xué)反應(yīng)，還會(huì)發(fā)生其他副反應(yīng)，例如生成更高碳數(shù)的醇以及醛、酮、酸、酯等含氧化合物。

2 該方法的優(yōu)勢(shì)

該方法一般在有一定的深度和厚度的煤層應(yīng)用，同時(shí)有很好的蓋層和圈閉層。本技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于可以充分利用核能聚變加熱煤層，低成本實(shí)現(xiàn)煤層轉(zhuǎn)換成石油天然氣。

3 可能存在的問題

本文只提出了一種低成本的煤層轉(zhuǎn)換成石油天然氣的新方法，但在實(shí)施過程中，可能還存在著如下問題：

（1）核燃料的選擇和投放數(shù)量都需要進(jìn)一步開展研究，施工風(fēng)險(xiǎn)巨大。

（2）有井塌的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）如果措施不當(dāng)，可能會(huì)造成地下核污染。

4 結(jié)論

（1）該技術(shù)通過核聚變產(chǎn)生熱量，從而促使煤層轉(zhuǎn)換成石油天然氣資源，有望進(jìn)一步保障國(guó)家能源安全。

（2）該技術(shù)為石油天然氣工業(yè)發(fā)展提供了新思路，為實(shí)現(xiàn)由找油氣田到制造油氣田提供了可行的途徑，有望開啟石油天然氣能源儲(chǔ)備的新時(shí)代。