我国煤层气产业发展报告-叶建平
煤层气开发与利用
煤层气开发与利用 薛学良1 （郑州大学化工与能源学院，河南郑州450001） 摘要：对煤层气性质、开发与利用的意义、煤层气重特大事故统计、资源分布情况、煤层气利用技术及可行性、利用应用点等进行分析和阐述。 关键词：煤层气；开发与利用 引言 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。 另在市场热点显得难以为继的背景下，七大战略产业（节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料和新能源汽车）无疑将成为新兴奋点。窥全豹之一斑，有效的开发利用煤层气尤显意义非凡。 1）可从根本上防止煤矿瓦斯事故的发生、改善煤矿安全生产，提高经济效益。 2）可变害为宝，把煤炭开采过程中产生的煤层气有效利用，在一定程度上改善我国的能源结构，增加洁净的气体能源，弥补我国常规天然气在地域分布和供给量上的不足。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。具有重大战略意义。 3）可避免因采煤造成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意义。 4）可带动运输、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。 煤层气是一种新兴能源，在现如今低碳减排、节能减排的大潮中，煤层气必将成为一个新的热门研究方向，相对而言，煤层气这一新兴词汇还不被大众了解，我们的基本思路是：希望通过我们所了解的知识和资料，结合专业学科特色及教师项目选题写一篇关于煤层气的科技论文，让大众了解这一新兴产业。 弱水三千，我只取一瓢饮。专注，专一，只为更专业! 作为准化工人，我们愿竭尽全力参与致力于推广煤炭综合利用、高效转化与洁净生产等方面技术的研发与应用中，使煤炭工业走高效、安全、环保、现代化的新型发展道路。
煤层气产业化发展面临的机遇与挑战
xx 时间： 2008年12月19日 xx 煤炭资源网 据预测，河北省到2010 年天然气总需求量为45-50亿立方米，而已落实气量仅为30 亿立方米，缺口约15-20亿立方米。河南、陕西情况类似。按此预测，“十一五”期间，周边省天然气（煤层气）需求缺口可达50-60 亿立方米。再考虑京、津地区和山东省，则缺口更大。煤层气周边市场 面临的机遇与挑战目前，我国能源尤其是石油、天然气严重短缺，京津唐等大中城市和东部省区的油气供需缺口急剧扩大。煤层气是赋存于煤层中的自生自储式非常规天然气，是一种新型的洁净能源和优质化工原料，是21 世纪的重要接替能源之一。开发利用煤层气，对缓解常规油气供应紧张状况、实施国民经济可持续发展战略、保护大气环境、改善煤矿安全等均具有十分重要的意义，并将进一步推动山西新能源和新产业的发展。但是山西作为全国的老工业基地之一，所有制结构过于单一，整体活力不足、竞争力薄弱，其产品结构和企业素质同国内许多省份相比也有一定差距。同国际先进水平相比，在技术、质量、价格、效益等方面更显落后。山西省煤层气产业化进程中必将面临着机遇与挑战并存的局面。 一、XX煤层气产业化发展面临的形势 煤层气作为XX的战略能源，有诸多优点： 可降低甲烷的空排引致的温室效应，极大地改善环境降低污染，可创造新的财富，据测算，煤层气的开采成本不到0.8元/m3，山西煤层气资源若全部利用，可为子孙后代节约 3.3亿吨煤，可为山西省创造 1.2万亿元的财富。 形成新的生产力和市场盈利模式。因此，新能源新产业的发展要求、煤矿安全生产和环境保护的需求均为山西省煤层气产业化发展提供了充足的依据和良好机遇。 （一）煤层气产业化发展的政策环境已经形成。 2006 年，国务院下发了《关于加快煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用的若干意见》
低变质煤的煤层气开发潜力——以鄂尔多斯盆地侏罗系为例
文章编号:100121986(2007)0120029205 低变质煤的煤层气开发潜力 ———以鄂尔多斯盆地侏罗系为例 张培河 (煤炭科学研究总院西安分院,陕西西安 710054) 摘要:以鄂尔多斯盆地侏罗系为例,分析了低变质煤的煤层气地质特征、保存条件、主要储层参数的分布特征以及煤层气资源状况。鄂尔多斯盆地侏罗系煤的变质程度低,煤层发育层数多、厚度大,水文地质条件有利,煤层气资源条件优越。与美国粉河盆地对比,鄂尔多斯盆地侏罗系煤层气具有一定的开发潜力。中国低变质煤分布广泛,煤炭及煤层气资源量巨大,煤层气地质条件优越。但其勘探程度较低,应进一步加大勘探力度。关 键 词:低煤级;煤层气;开发潜力;鄂尔多斯盆地中图分类号:P618.11 文献标识码:A Coalbed methane (CBM )development potential of low rank coal : A case study from Ordos B asin ZH ANG Pei 2he (Xi ′an Branch ,China Coal Research Institute ,Xi ′an 710054,China ) Abstract :The low rank coal C BM geology ,including reserve condition ,reserv oir parameters and res ource ,is discussed in a case of Jurassic formations in Ordos Basin.Through this study it is indicated that the Jurassic formations ’coals in Ordos Basin are charac 2terized by low rank ,m ore coal bed targets ,big thickness ,fav orable hydrological condition and res ource.C ontrasted with the C BM geological setting in P owder River basin in America ,the Jurassic formations in Ordos Basin has certain development potential.I t is known that the low rank coal C BM development is success ful in America ,and in China there is the extensive low rank coal distribu 2tion ,the vast coal and C BM res ource ,the fav orable geological condition.Therefore it is necessary to put m ore strengh to explore C BM reserv oirs in Ordos Basin. K ey w ords :low rank coal ;C BM;development potential ;Ordos Basin 低变质煤的煤层气勘探开发,在美国等国家已经取得了巨大成功。20世纪末,美国开始在粉河盆地、犹因塔盆地进行煤层气勘探开发,取得了巨大的成功,目前,又在大绿河、风河盆地进行勘探。 我国低变质煤主要分布在鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地、吐哈盆地、伊犁盆地、柴达木北缘以及内蒙古东部的二连盆地、海拉尔盆地等,成煤时代主要有:侏罗纪、早白垩世和古近纪等。我国低变质煤具有煤层发育层数多、厚度大、埋藏浅、煤炭及煤层气资源量大的特点(表1)。根据第3次全国煤田预测资料,我国陆上垂深2000m 以浅的煤炭资源总量为55697.49亿t ,其中,褐煤、长焰煤和气煤为42439.92亿t ,占76.20%;最新煤层气资源量计算 表明,我国陆上垂深2000m 以浅的煤层气资源量 为32.56×104亿m 3 ,其中,褐煤、长焰煤和气煤为 17.67×104亿m 3 ,占54.26%。 由于低变质煤的成煤期普遍较晚,煤层遭受构造运动的破坏程度低,因此,煤层原生结构普遍较 好,煤层裂隙发育,渗透率高,煤层气开发的地质条件优越。煤田勘探、油气田勘探或煤层气勘探显示,部分低变质煤区的煤层气开发潜力大。1993年,在准噶尔盆地彩南地区钻探的彩17井和彩19井对侏罗系八道湾组煤层测试,日产气2000～4000m 3Πd [1];新疆煤田地质局156队在准南煤田进行煤 层气勘探,实测煤层气含量为7～12m 3 Πt ,渗透率2.7 ～18.5md [2] ;大黄山煤矿侏罗系煤层瓦斯含量较 高,排放气量达2000m 3/d [1] 。辽河断陷盆地东部凹陷中段欧利坨子区古近系煤层含气量为4.63～ 11.07m 3 Πt ,欧31井煤层孔隙度为4.6%～9.8%,渗 透率为4.19～16.8md [3] 。鄂尔多斯盆地黄陵矿区 收稿日期:2006209229 基金项目:“十五”国家重大科技攻关项目“中国煤层气富集成藏规律与勘探开发有利地区优选研究” (2001BA605A -07-01)和“973”国这重点基础研究发展规划项目“中国煤层气成藏机制及经济开采基础研究” (2002C B11700)资助作者简介:张培河(1969— ),男,山东胶南人,高级工程师,从事煤层气资源评价及开发技术研究1第35卷第1期2007年2月 煤田地质与勘探C OA L GE O LOGY &EXP LORATI ON V ol.35N o.1 Feb.2007
煤层气产出过程
第五章煤层气产出过程 煤层气井的排采过程与常规天然气井显然不同，通常具有一个产气高峰期。这种差异，起源于煤层气主要以吸附状态赋存。 第一节主要内容： 在煤层气开采初期一般要进行“脱水”处理，即所谓的“排水降压”过程，目的是诱导煤层气的解吸、扩散、渗流作用由高势能方向往低势能方向连续进行。 一、煤层气流动机理 煤层气产出包括三个相互联系的过程，即解吸、扩散与渗流。 地下水的采出使煤层气压力降低。当煤层压力降低到一定程度时，煤中被吸附的气体开始从微孔隙表面分离，即解吸。解析气浓度在解吸面附近较高，在裂隙空间中较低。因此，煤层气会在浓度梯度的驱动下，通过孔隙—微裂隙系统向裂隙空间扩散。在煤层中，可能有三种扩散机理：以分子之间相互作用为主的体积扩散，以分子—表面相互作用为主的Knudsen扩散，基质表面的吸附气层表面扩散。 按照煤层中发生的物理过程，煤层气产出相继经历了三个阶段： 第一阶段，水的单相流。在此阶段，煤层裂隙空间被水所充满，为地下水单相流动阶段。 第二阶段，非饱和单相流。这一阶段，裂隙中为地下水的非饱和单相流阶段，虽然出现气—水两项阶段，单只有水相才能够连续流动。 第三阶段，气—水两相流。随着储层压力下降和水饱和度降低，水的相对渗透率不断下降，气的相对渗透率逐渐升高。最终，在煤层裂隙系统中形成了气—水两相达西流，煤层气连续产出。 上述三个阶段在时间和空间上都是一个连续的过程。随着排采时间的延长，第三阶段从井筒沿径向逐渐向周围的煤层中推进，形成一个足以使煤层气连续产出的降压漏斗。 二、煤层气开采过程 原始地层条件下，煤层及其围岩中地下水一般较多，储层压力大致等同于水
鄂尔多斯盆地东缘石楼区煤层气勘探开发前景
鄂尔多斯盆地东缘石楼区煤层气勘探开发前景 宁正伟 王明寿 (中联煤层气有限责任公司,北京 100011) 摘 要:本文作者对鄂尔多斯盆地东缘石楼区石炭、二叠系煤层的沉积特征和含气性进行了系统的研究,认为该区内具有生成煤层气的物质基础和赋存地质条件。以影响煤层含气性为重点,详细论述了煤层含气性特征,导致煤层含气性变化较大的主要地质因素是煤的演化变质程度、上覆有效地层厚度和上覆盖层条件。综合本区煤储层特征及煤层气赋存地质条件,煤层气勘探开发前景可划分为有利区、较有利区两类。 关键词:鄂尔多斯盆地东缘石楼区 煤层气 勘探开发 前景 Prospect of CB M Exploration &Development in Shilou Area in Eastern Fringe of Ordos Basin Ning Zhengwei,Wang Mingtao (China United Coalbed Methane Co.Ltd.,Beijing 100011) Abstract:Based on the current large quantity of information the authors have made a systematic investigation of the sedimentary charac teristics and gas -bearing capacity of coal sea ms of Carboniferous and Per mian Syste ms in Shilou area in the eastern fringe of Ordos Basin,and consider that there exists material foundation for forma -tion of coalbed methane and geological conditions for occurrence of CB M.Focusing on fac tors that influence gas -bearing capacity of coal sea ms,the authors desc ribe in details the gas-bearing characteristics of coal sea ms.The major geological factors that lead to great variation of gas content of coal seams are:degree of metamorphism in evolution of c oal,the effec tive thickness and capping c onditions of the overlying strata.Based on the characteristics of coal reservoir and geological conditions for occurrence of CB M,the prospects of CB M e xploration and development can be divided into two cate gories,namely,the favorable and fairly favorable zones. Keywords:Shilou area in eastern fringe of Ordos Basin;CBM;exploration and development;prospect 1 前言 鄂尔多斯盆地东缘石楼区石炭、二叠系含煤区,位于鄂尔多斯盆地东缘中部,煤层埋藏深度小 于2000m 区分布面积约3500km 2。煤层层数多、含气量较高、煤层气资源较丰富,地质构造简单、为煤层气勘探开发中有利的地区之一。上世纪九十年代至今,先后有外国公司及中石油、中石化、煤炭 作者简介 宁正伟,男,1951年生,高级工程师,长期从事煤层气勘探开发和评价选区研究。 第6卷第2期 中国煤层气 Vol 6No 22009年4月 CHINA COALBED ME THANE April 2009
煤层气战略规划及发展方案
煤层气战略规划及发展 方案 文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]
陕西L H能源科技开发有限公司 煤层气战略规划及发展方案 陕西LH能源科技开发有限公司于2006年6月13日在西安成立，注册资本1000万元，是在陕西省工商管理局注册的一家从事能源项目开发的企业（经营范围：能源项目开发，煤层气抽、排及燃气站建设；勘探钻井管道工程安装施工燃气设备销售等）。近年来，我公司与省地质局186勘探队合作，对煤层气的抽、采、排、放进行了相应地科研和开发，积累了一定的技术与专业经验。2006年我公司经普探，向国土部门申请了区块为平方公里的渭北石炭二叠纪煤层气探矿权，经省、市主管部门批复，于2006年9月上报国土资源部并被正式受理，目前，该区块处于待复。与此同时，我公司积极拓展市场，根据煤层气上、下游市场的前景，制定了企业规划，初步形成了发展方案。 一、煤层气市场开发 自2007年以来，我们立足陕西，凭借良好的人际关系和务实开拓的团队精神，对煤层气上下游进行了系统调研和开发，初步形成了“3≥X”的发展方案。即：建设三个气源基地，以槽车配送方式，辐射周边城市用气。现已在陕西韩城、榆林，山西沁水、太原、晋中等地全面展开建站前期筹备工作。 气源地一，韩城市。煤层气区域300平方公里，探明储量50亿立方米。拟与中联煤层气合作，建设CNG30×104m3/d加气母站一座。辐射区域主要为韩城市、渭南市、铜川市及山西省运城市、河津市。目前，韩城市经济发展局已同意建站并给予了批复。
气源地二，榆林市。煤层气区域1200平方公里，探明储量300亿立方米。拟与中联煤国昊能源公司合作，在府谷建设CNG30×104m3/d加气母站一座。辐射区域主要为榆林市、山西溯州市、忻州市、吕梁市、内蒙呼和浩特市、包头市等。目前，该项目当地政府已原则同意，正在编制可行性研究报告立项。 气源地三，晋城市。煤层气区域10000平方公里，探明储量20000亿立方米。拟与中联煤层气公司合作，在沁水建设CNG30×104m3/d加气母站一座。条件成熟时建设LNG（液化）60×104m3/d综合母站一座，并在山西晋中市、介休市和灵石市配套建设释放站各一座。辐射区域主要为太原市、晋中市、阳泉市及河南部分城市。目前，该项目已申报，等待批复。 上游三座CNG加气母站设计规模均为30×104m3/d，LNG（液化）综合母站设计规模为60×104m3/d。下游加气子站设计规模原则为1×104m3/d.即：1个母站带30个子站；3个母站带90个子站。LNG综合母站辐射周边1500公里（一辆LNG液化槽车可装25000立方米煤层气，是一辆CNG槽车运输容量的6倍左右）。通过3—5年努力，形成以气源地为中心，横跨四省，覆盖十余座中心城市的区域销售网络。 二、投资估算 预计该项目总投资58500万元。其中，CNG加气母站每站3000万元，共计9000万元；CNG加气子站每站550万元，共计49500万元。 （一）、CNG加气母站（单站投资） 1、设备部分 输气管道（进气阀）200万元
煤层气井出水特征
煤层气井出水 截至2010年底，全国累计完成煤层气（煤矿瓦斯）抽采量为88亿立方米，但利用量仅为36亿立方米（地面14.5亿立方米和井下73.5亿立方米），抽采和利用率均较"十一五"规划目标差距较大。而按照规划，到2010年底，全国煤层气抽采量应达100亿立方米，利用量达80亿立方米。 2011年，煤层气（煤矿瓦斯）抽采量115亿立方米，利用量53亿立方米，同比分别增加36.7%和51.4%。其中，井下瓦斯抽采量92亿立方米，利用量35亿立方米，同比增加22.7%和52.2%；地面煤层气产量23亿立方米，利用量18亿立方米，同比增加54.7%和47.5%。2012年全国煤层气产量125亿立方米，利用总量52亿立方米，不足国内天然气利用量的4%，且未完成产量155亿、利用量80亿的年度目标. 1根据国外煤层气长期开发的成功经验，煤层气的排采生产过程一般分为3 个阶段a. 排水降压阶段生产初期阶段，需进行大量排水，使煤储层压力下降。当储层压力下降到临界解吸压力以下，气体才能开始产出。这一阶段所需的时间，取决于煤层气地质条件和储层特征等因，当地质储层条件相同时，则取决于排水速度。 b. 稳产阶段随着排水的继续，气产量逐渐上升并趋于稳定，出现产气高峰，水产量则逐渐下降。该阶段持续时间长短取决于煤层气资源丰度和储层的渗透性特征。 c. 产量递减阶段当大量气体已经产出，煤基质中解吸的气体开始逐渐减少，尽管排水作业仍在继续，气产量和水产量都在不断下降，该阶段延长的时间较长，可达10 a 之久。 2.压裂工程对地下含水层的影响 煤层气井增产强化工程主要包括射孔和水力压裂两部分，压裂作业是最有可能对地下水造成影响的环节。由煤层气产出机理和开发工程分析可知，压裂在近井地带形成一条高导流能力的裂缝，为煤层水和煤层气提供一条顺畅的通道，加速排水降压及煤层气的产出。煤层气压裂主要是使裂缝沿煤层延伸，以保证最大泄流面积及最大产气效果。垂向上，煤层气井压裂缝在目标煤层附近的区域产生一定的高度，从而造成煤层顶板含水层的破坏；横向上，由于煤层气井的服务年限一般较长，长期排采会导致目标煤层中的水大量产出。在构造或水文地质条件较复杂的地区，压裂作业可能会以各种方式影响目标煤层附近的地层，导致煤层气井排采时对邻近地层的含水性造成一定程度的影响。 3 山西沁水盆地南部太原组煤储层产出水氢氧同位素特征 所采集的地表水15号煤层顶板灰岩水、煤层气井排出水和15号煤层水的氢氧同位素数据均分布在我国大气降水线附近, 氢氧同位素组成也均在我国大气降水的氢氧同位素组成范围内。说明地表水、煤层顶板灰岩水、煤层气井排出水和15号煤层水的原始来源均为大气降水, 受大气降水补给。排采15号煤的煤层气井排出水是煤层水和煤层顶板灰岩水的混合水。15号煤储层和顶板灰岩之间存在较强的水力联系,煤层在排水过程中接受灰岩水的大量补给。
煤层气开发技术及产出规律特征
煤层气开发工艺及排采技术 一、产出理论（前言） 煤层气开采通过抽排煤层及上覆岩层中的地下水，从而降低煤储 层的压力，促使煤层中吸附的甲烷气体解吸释放出来。煤储层条件和 煤层气赋存环境条件是煤层气开发的基本地质条件，煤层气开发是在 充分认识这些基本地质条件基础上通过特定的工程（钻井、压裂、排 采等工艺）改变煤层气赋存环境条件（地应力、地下水压力、地温环境）使煤储层条件发生变化的过程，从而使煤层中吸附的甲烷气解吸 出来。煤层气的排采是一个“解吸-扩散-渗流”的连续过程，在实际 排采中可分为三个阶段，Ⅰ阶段为排水降压阶段，煤储层压力高于煤 层气解吸压力，该阶段主要是产水，并有少量的游离器和溶解气产出；Ⅱ阶段为稳定生产阶段，煤储层压力降至煤层气解吸压力之下，产气 量相对稳定，并逐渐达到产量高峰（一般在3年左右），产水量下降 到较低水平；Ⅲ阶段为产气量下降阶段，产少量水或不产水，该阶段 的开采时间最长。由于煤层气抽采目的、对象、条件和资源条件的不同，形成了不同的煤层气开发模式，总体上分为煤矿井下抽采和地面 钻井抽采两大类。
图表 1典型煤层气井的气、水产量变化示意图 时间 产 量 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 产气量 产水量 临界解 压力 压力
二、煤层气的开发工艺 煤层气开发的目的主要是有效地开发和利用煤层气资源、最大 限度的改善煤矿安全生产条件（降低瓦斯）、更好的保护环境等几 个方面。按照煤层气开发服务目的不同，煤层气开发总体上分为煤 矿井下抽采和地面钻井开发两大类，而我们公司目前所实行的“采 煤采气一体化”的瓦斯治理模式是把上述两种开发方式的有效结合，它不仅有效的服务了煤矿的安全生产而且实现了煤矿瓦斯利用的最 大化。 （一）、煤矿井下抽采 目前煤矿井下抽采技术已由单一的本煤层抽采发展到本煤层抽采、邻近层抽采、采动区抽采等多对象抽采；抽采技术也由单一的 钻孔抽采发展到钻孔、巷道、地面井和混合抽采等。 按抽采对象的不同 煤矿井下抽采开采层抽采 邻近层抽采 围岩抽采 采空区抽采 采动区抽采 废弃矿井抽采
鄂尔多斯盆地天然气分布及利用
鄂尔多斯盆地天然气分布及利用 鄂尔多斯盆地是我国第二大沉积盆地，面积37×104km2。自中国陆上第一口油井在陕北钻探成功以来，已历经了近一个世纪的油气勘探，可谓勘探历史悠久，然而对于天然气勘探来说，仍可看作是一个新的地区，因为盆地天然气大规模的研究、勘探和开发仍比较滞后，靖边、苏里格、榆林、乌审旗等4个上千亿立方米的大气田都是上世纪90年代以来才发现。因此，盆地天然气资源潜力大，储量发现率低，天然气工业发展前景大。 鄂尔多斯盆地截至2004年底共探明8个气田，探明地质储量 11955.56×108m3，可采储量7082.56×108m3。天然气藏主要以地层—岩性气藏为主，具有低孔、低渗、低压、低丰度等特征。盆地常规天然气资源主要分布在古生界，有C-P和O两套主力产层，勘探面积25×104km2。其中上古生界预测资源量8.59×1012m3，有利勘探区带资源量为3.92×1012m3；下古生界预测资源量为2.36×1012m3，有利勘探区资源量为1.16×1012m3。煤层甲烷资源主要分布在C-P 和J，预测煤层气资源11.2×1012m3，有利勘探区资源量为4.4×1012m3；另外盆地中生界还包括油田伴生气资源3416.94×108m3。因此，盆地天然气资源潜力雄厚，资源配置合理，后备资源充足，预计到2010年，鄂尔多斯盆地天然气累计探明储量可达15000×108～20000×108m3，可成为我国最大的天然气资源战略接替基地。 鄂尔多斯盆地天然气分布 鄂尔多斯盆地常规天然气资源量（煤成气及碳酸盐岩气）为10.95×1012m3，占全国二次资源评价天然气总资源量38×1012m3的三分之一，占最新资源评价结果50.6×1012m3的21%。煤层气占全国煤层甲烷总量32.6×1012m3的34%。
QK-中国煤层气开发利用现状及产业化战略选择
作者简介:孙茂远,中联煤层气有限责任公司总经理,研究员。地址:(100011)北京安外大街甲88号。电话:(010)64298880。 中国煤层气开发利用现状及产业化战略选择 孙茂远 范志强 (中联煤层气有限责任公司) 孙茂远等.中国煤层气开发利用现状及产业化战略选择.天然气工业,2007,27(3):125. 摘 要 中国煤层气资源丰富,资源量巨大。据最新资源评价成果,全国煤层埋深2000m 以浅的煤层气总资源量为36.81×1012m 3,其中可采资源量为10.87×1012m 3;同时在区域分布、埋藏深度上有利于规划开发。“西气东输”、陕京一线、二线等天然气输气管线经过多个煤层气富集区,这为煤层气的开发提供了输送条件。截止到2005年底,全国共施工地面煤层气井607口,完成7个煤层气试验井组和一个示范工程项目,近年来中国煤层气对外合作已经取得了可喜成绩。为此,介绍了中国煤层气开发利用现状,分析了中国煤层气发展的新机遇,明晰了中国煤层气发展面临的挑战,进而阐述了中国发展煤层气产业化的战略选择。 主题词 中国 煤成气 勘探 开发 利用 现状 产业化 战略 选择 一、中国煤层气发展的现状 1.煤层气资源前景 据最新一轮全国煤层气资源评价成果(2005 年),全国煤层埋深2000m 以浅的煤层气总资源量 为36.81×1012m 3,其中可采资源量为10.87×1012 m 3。这些煤层气资源广泛分布于24个省、市、自治区,主要包括:新、晋、陕、冀、豫、皖、辽、吉、黑、蒙、云、贵等。从区域分布来看,华北地区煤层气总资源量为20.71×1012m 3,占全国的56.3%;西北地区煤层气总资源量为10.36×1012m 3,占全国的28.1%; 南方地区煤层气总资源量为5.27×1012m 3,占全国 的14.3%。东北煤层气资源量相对较少,仅占全国 煤层气总资源量的1.3%。 按照含气盆地煤层气资源量赋存情况,大于 5000×108m 3的含气盆地共有14个,其中大于1× 1012m 3的含气盆地主要有鄂尔多斯盆地(9.8634× 1012m 3)、沁水盆地(3.9500×1012m 3)、准噶尔盆地 (3.8268×1012m 3)、滇东黔西盆地(3.4723×1012 m 3)、二连盆地(2.5816×1012m 3)、吐哈盆地(2.1198×1012m 3)等。 从煤层气资源的赋存深度来看,中国的煤层气资源量的67.6%分布在埋深浅于1500m 的范围内,这对煤层气的勘探开发较有利。 中国煤层气资源在总量上占有一定的优势,同 时在区域分布、埋藏深度上也有利于规划开发。“西气东输”、陕京两条管线经过多个煤层气富集区,这为煤层气的开发提供了输送条件。 2.煤层气地面勘探开发现状 中国煤层气资源勘探起步于建国后的煤田地质勘探。在进行煤田地质普查、详查、精查的同时也对煤层瓦斯含量进行了测定,初步探明了煤层瓦斯的富集程度、含量和分布规律,为后期的煤层气勘探开发试验选区提供了有价值的参考。上世纪90年代以来,受美国煤层气产业发展的启发,有关部门及相关行业在国内一些重点煤矿区进行了煤层气资源勘探和地面开发试验,其中一些试验取得了成功,获得了工业性的煤层气产量,获取了各项煤层气地质、工程和生产参数,为开展全国的煤层气资源评价奠定了坚实的基础。 自中联煤层气有限责任公司1996年5月(以下简称“中联公司”)成立以后,在国家有关部门的支持和有关政策的引导下,中国煤层气勘探开发进入一个规范管理、有序发展、基础研究与开发试验并举的阶段,经国务院批准,中国煤层气利用外资进行对外 合作由中联公司实施专营,自此,中国煤层气勘探开 发又掀起了第二次高潮。中联公司、石油及石化有 关单位、地方矿山企业等相继在前期已取得成果的 地区从地面和井下开展了进一步的勘探和试验,尤 其在山西省的沁水盆地南部通过地震勘探、钻井、排? 1?第27卷第3期 天 然 气 工 业 本期视点
中国煤层气勘探开发的哲学思考
自然辩证法研究 Vol115,No110,1999 ?博士文苑? 中国煤层气勘探开发的哲学思考 傅 雪 海 八十年代以来,由于在圣胡安盆地地面勘探开发煤层气取得了巨大的成功,我国引进了这一技术,并在煤层气地质理论研究和勘探开发实践中经历了曲折的探索,逐渐形成了适合我国地质特征的煤层气地质理论和勘探开发技术方法。这一成果的取得经历了由实践、认识、再实践、再认识的多次循环往复,目前正在向更高一级的认识迈进。本文试图从认识论、真理相对性和矛盾的普遍性与特殊性规律等方面来阐述中国煤层气勘探开发的历程和未来的发展前景。 1 煤层气的基本概念和 勘探开发的意义 煤层气是成煤和煤化作用过程中生成并储集在煤层内的一小部分气体,俗称瓦斯,主要成分是甲烷(CH4)。由于煤层气勘探开发具有能源、煤矿安全生产、环境保护等多重意义,日益受到我国政府和有关工业部门的高度重视。中国现代化建设面临能源问题的严重挑战,由于中国人口、资源、环境以及经济、科技等因素的制约,能源供应长期以来不能满足经济迅速增长的需要。因此,我国可持续发展的能源战略不同于发达国家,也有别于其他发展中国家。我国煤炭资源量(包括探明储量和远景资源量,-2000米以浅)约5157万亿吨左右〔1〕,1994年全国煤炭产量为12129亿吨〔2〕,资源量和产量均居世界前列。煤炭在我国能源结构中一直占70%以上。煤层气资源量约14万亿米3(甲烷含量大于4米3/吨,-2000米以浅)〔3〕,煤层气地面开发尚没有取得实际产能,但井下瓦斯抽放每年约6亿米3左右(146个矿井总计)〔2〕,其中利用的约4亿米3,其它2200多个矿井,煤层气(瓦斯)直接向大气中排放,年排放量约达100亿米3,既浪费了能源,又污染了环境。因此,地面勘探开发煤层气为保护我国能源战略的可持续发展有着深远的现实意义。 2 煤层气勘探开发的早期实践与认识 实践是认识的来源,人的正确思想只能从社会实践中来,人们在实践活动中,通过自己的感觉器官同客观世界相接触,获得大量材料、信息,经过整理、加工,便形成了认识。离开人的实践活动,切断了主体和客体的联系,任何认识都是不能产生的。生产活动是最基本的实践活动,人类在煤矿开采实践活动中经历了一次又一次的煤与瓦斯突出,或瓦斯爆炸等灾害性事件,逐渐认识了煤内瓦斯气体是事故的主要原因,为了减少其对矿工的危害并改善矿井安全,人们尝试着从井下抽取瓦斯并获得了巨大的成功。并在此基础上系统地研究了煤中瓦斯的产生、储存和释放,瓦斯在煤层内流动方式及煤层开采前和开采期间的脱气机制等。 认识的深化,固然以正确的思维作指导很重要,但更重要的是事实资料的发现和积累,而这些是同新工具、新技术和新方法的应用有着密切的联系。井下瓦斯抽放早期只能在采空区和巷道内进行,随着钻探技术水平的提高,在井下施工垂直和水平钻孔进行目的层抽放或临近层排放。抽放技术由开采后老窑抽放发展到边掘边抽和预抽,由自然抽放排空到水力压裂、爆破致裂,人工卸压抽放、运输、储集和利用。我国煤层气含量测试五十年代采用的是磨口瓶法,六十年代采用的是真空罐集气法(前苏联引进),八十年代以后,采用的是解吸法(美国引进),并颁布了标准M77-84(原煤炭部),统一了煤样的采取和测试步骤与方法,测试精度有了明显改善,近年 26
煤层气工程概论
1.煤层气勘探开发的意义 a.能源意义：煤层气是一种新型的洁净能源，其勘探开发可以弥补常规能源的不足。 b.安全与减灾的意义：煤层气严重影响着我国的煤矿生产安全。在煤炭开采前预先进行煤层气的抽采，有利于降低煤矿生产过程中的瓦斯灾害事故。 c.环境意义：煤层气开发降低了煤炭开采中的瓦斯排放，从而降低了由其产生的温室效应。 d.形成的支柱产业：煤层气的利用不仅仅在民用方面，已广泛用于各个领域，如煤层气发电、汽车燃料、锅炉改造、工业用气、煤化工项目等。可以有利于衰老煤矿区专业，发展新型的相关产业，缓解转岗就业困难，成为新的经济增长点。 e．巨大的经济意义：低敏啊煤层气开发预先抽放了瓦斯，可大大降低采煤过程中的瓦斯治理费用。欲抽瓦斯，降低了煤矿瓦斯事故，由此产生显著的社会效益。 2.煤层气的形成过程 a．泥炭话作用和成岩作用阶段：在微生物通过微生物的作用，有机质泥炭煤等部分转化为煤层气。按形成阶段可以分为原始生物成因气和次生生物成因气。气体成因：生物成因气 b．变质作用阶段：气体成因：热成因气。摆阔原生热成因气和次生热成因气。原生热成气指由煤生成并就地储存的热成因气，保持了煤层气的原始祖坟和同位素组成，从烃源岩角度，主要包括热降解气（0.5%
中国煤层气资源分布特征
中国煤层气资源分布特征 字号:[ 大中小] 发布时间:2008-03-10 来源:中国能源网 据中联公司最新一轮的全国煤层气资源预测结果显示（2002年），中国陆上烟煤煤田和无烟煤煤田中（未包括褐煤煤田），在埋深300～2000m范围内煤层气资源总量为31.46×1012m3，世界位居第三(俄罗斯17～113×1012m3、加拿大6～76×1012m3、中国31.46×101212m3、美国11～19×1012m3)。研究表明，中国的煤层气资源不仅广泛分布于全国各地，而且还具有显著的时域性和地域富集特点。 中国煤层气资源分布略图 中国煤层气资源的时域分布特征 从赋存地层分析，中国的煤层气资源主要赋存于南方早石炭世（C1）、北方石炭二叠纪（C-P）、南方晚二叠世（P2）、晚三叠世（T3）、早-中侏罗世（J1-2）、东北早白垩世（K1）、晚第三纪（R3）等含煤地层（图2-2），表现出突出的时域分布特征。 早中侏罗世煤系和石炭二叠纪煤系的煤层气资源量分别为14.51×1012m3、13.69×1012m3，分别占总资源量的46.13%、43.52%；其次是晚二叠世煤系，资源量为2.87×1012m3，占资源总量的9.14%；其余煤系仅为0.38×1012m3，占1.20%（早石炭世煤系0.039×1012m3、晚三叠世煤系0.068×1012m3、早白垩世煤系0.267×1012m3和晚第三纪煤系0.004×1012m3）。
中国主要含煤地层及其煤层气资源量分布直方图（单位：108m3) 中国煤层气资源的地域富集特征 从地域分布角度看，中国的煤层气资源虽然广泛分布于新、晋、陕、冀、豫、皖、辽、吉、黑、蒙、云、贵、川、渝、湘、赣、鄂、甘、宁、青、苏、浙、鲁、桂等24个省、市、自治区，但却表现出显著的区带分布特征，具有显著的区带特征。 研究表明，昆仑-秦岭、阴山东西向巨型构造带和贺兰-龙门山-哀牢山近南北向巨型构造带，控制了中国的聚煤规律和煤层气分布特征；而贺兰山-龙门山陡变带、大兴安岭-武陵山陡变带、中国东部陆缘陡变带等三条SN-NNE向深层构造带明显地制约了中国煤层气资源的分布和可采性，其中中部区煤层气资源最为富集。 在众多的煤层气含气区，以晋陕蒙含气区煤层气资源量最大，为17.25×1012m3，占全国煤层气总资源量的54.83%；其次是北疆区，煤层气资源量为6.88×1012m3，占全国总量的21.86%；冀豫皖含气区煤层气资源量为2.89×1012m3，占全国总量的9.18%；云贵川渝含气区煤层气资源量为2.83×1012m3，占全国总量的8.99%。 在上述含气区内，又集中分布在为数不多的几个含气带。主要有鄂尔多斯盆地北部（55825.61×108m3）、沁水（55157.77×108m3）、吐-哈（26258.98×108m3）、鄂尔多斯盆地东缘（19962.27×108m3）、六盘水（15094.34×108m3）、准东（14532.17×108m3）、鄂尔多斯盆地西部（12732.0×108m3）等含气带。 不同埋藏深度煤层气资源分布特征 根据煤层埋藏深度和煤层气勘探开发需要，将煤层气赋存深度划分为300～1000m，1000～1500m和1500～2000m三个区间，各深度区间煤层气资源量分别为： 300～1000m 范围内，煤层气资源量为9.1381×1012m3，约占总资源量的29.05%； 1000～1500m范围内，煤层气资源量为9.9435×1012m3，约占总资源量的31.60%； 1500～2000m范围内，煤层气资源量为12.3796×1012m3，约占总资源量的39.35%。 以上统计表明，1500m以浅的煤层气资源量占中国煤层气资源总量的60%（图2-3），有利于煤层气资源的勘探开发。 学习是成就事业的基石
鄂尔多斯盆地东缘中低煤阶煤层气理论技术创新与规模化应用
附件： 拟推荐2019年度国家奖提名候选项目情况 一、拟推荐及参与2019年度国家奖提名候选项目 提名单位：中国石油天然气集团有限公司 奖种：科技进步奖，二等奖 1
二、项目情况介绍 （一）鄂尔多斯盆地东缘中低煤阶煤层气理论技术创新与规模化应用 1.项目简介 大力开发煤层气是我国能源发展的重要方向。鄂尔多斯盆地东缘是我国最大的煤层气富集区之一，资源量3.4 万亿方，占全国总量的9.2%。该区煤层气勘探始于1991 年，壳牌等多家国际公司开展过多年勘探，均未取得突破。鄂尔多斯盆地东缘属中低煤阶煤层气藏，煤层渗透率低、非均质性强，勘探开发面临诸多世界性难题。2009 年以来，在国家科技重大专项等项目支持下，中石油煤层气有限责任公司联合多家单位开展攻关，创新形成了完整配套的中低煤阶煤层气勘探开发理论与技术体系，取得了4 项主要技术创新成果：（一）创建了中低煤阶煤层气开发地质评价技术和经济有效煤层气三维地震勘探技术，攻克了中低煤阶煤层气甜点区优选和井位优化难题。 （二）创新形成了煤层气丛式浅造斜钻完井和量化高效压裂技术，攻克了1000 米以浅煤层气低成本开发和高效增产难题。 （三）创建了气-水两相流双孔单渗理论模型，形成了煤层气双压箱型六段式排采技术和配套工艺，攻克了煤层气排采控制和上产稳产难题。 （四）创新形成了深煤层水平井套管完井分段压裂技术，攻克了1000 米以深煤层气开发技术瓶颈。
该项目获国家发明专利10 件，实用新型专利8 件，软件著作权13 件，制定国际标准1 项，行业标准2 项，出版专著3 部，发表论文60 篇。获省部级科技奖励一等奖2项。近3 年新增销售额72.63 亿元、新增利润44.27 亿元，减少碳排放601.85 万吨。项目创新成果推动鄂尔多斯盆地东缘煤层气开发实现了历史性突破：累计新增探明储量2993 亿方，年产量由0.09 亿方增加到13.5 亿方，连续7 年上产稳产，建成了我国第一个国家级中低煤阶煤层气产业基地，加快了我国煤层气产业发展，为保障煤矿生产安全、增加清洁能源供应、保护生态环境做出了重大贡献。 2.主要完成人情况及合作关系说明 第一完成人：李景明，中石油煤层气有限责任公司原总地质师，教授级高级工程师，负责制定了本项目总体方案、研究思路和计划，对第1、2、3、4项创新内容做出贡献。 第二完成人：温声明，中石油煤层气有限责任公司总地质师，教授级高级工程师，研究了煤层气开发地质评价技术、三维地震勘探技术和气-水两相流双孔单渗理论模型，为第1、4项创新内容做出贡献。 第三完成人：韩军，中石油煤层气有限责任公司一级技术专家，高级工程师，发明了井下水力割缝工具和自洁式防煤粉防砂用抽油泵，对第2、3项创新内容做出贡献。 完成人李明宅、侯伟、王予新、赵培华均为中石油煤层气有限责任公司科研人员。 完成人文桂华是中联煤层气国家工程研究中心有限责任
煤层气井的生产管理
煤层气井的生产管理 摘要：文章主要结合西区40口井排采经验和教训参照国内外煤层气井排采的成功经验，对煤层气井的生产管理进行总结。 关键词：煤层气；排采技术；生产管理 煤层气是一种储存于煤层及其邻近岩层中的自生自储式为主的非常规天然气，热值与天然气相当，因此，煤层气是一种热值高、污染少、安全性好的洁净能源，是上好的民用、商用、发电燃料和化工原料。煤层气的储集性能及力学特征与常规天然气的储层有明显的区别，煤层气在煤层中的储集主要是以吸附状态存在于煤层表面的，从而造成开发煤层气的钻井、完井、排采等技术有着一系列的特殊性，特别是煤层气井的排采与油气的排采有着本质的区别。所以排采设备与地面流程设施有着与油气井的不同之处。 1 煤层气井排采 煤层气主要是吸附在煤层表面的，少部分游离在煤层中的裂隙中。在排水降压阶段煤层气通过微孔隙扩散到裂隙中，煤层流体的运移规律决定了煤层气的产出特点，煤层气井产出的煤层气和水量的变化可分为三个阶段，即：排水降压阶段、稳定生产阶段、气产量下降阶段。 煤层气的产出机理决定了煤层气排采时必须进行排水工作，这不仅降低了储层压力，同时也降低储层含水饱和度，使储层裂隙更好的沟通，形成煤层气产出通道，从而增强解吸气体通过煤层裂隙向井桶内运移的能力，最终达到提高产气量的目的。目前，西区40口井已连续排采8 a，仍处于稳定产气阶段，平均单井日产气量达到2 200 m3。 1.1 煤层气井排采设备 常规的煤层气单井地面排采设备包括了供电系统、游梁式抽油机（抽油机型号和电机功率视井深而定）、电力控制柜、井口装置、气水分离器、煤层气管输设备、污水处理系统。 煤层气排采井所采用的井下设备包括：丝堵、筛管、尾管、冲程为3.0 m的Φ38或Φ44 mm的防砂防卡活塞式抽油泵、2.5寸油管，以上各部件按从下至上的顺序依次连接下入煤层气井内，最后将油管连接到油管悬挂器上并悬挂在井口大四通上。再依次下活塞、抽油杆组合、光杆等设备，安装井口，按泵挂深度调整防冲距，将光杆通过方卡子悬挂在抽油机悬绳器上。 煤层气井排采的整套设备在国内主要采用的是在游梁式抽油机的往复运转下，通过抽油杆带动井底活塞在泵筒内上下抽吸，而其中的游动凡尔和固定反尔的分别开合，控制液体只能向井筒上方运动，从油管抽出的水通过水管线进入污水处理系统。