煤层气开采技术应用现状及改进策略

煤层气开采技术应用现状及改进策略

段晓瑞

山西煤层气（煤系气）勘查开发有限公司 山西 太原 030000

摘 要：随着新能源与化工原料的开发，高效利用煤层气可以获得更高的经济收益。我国在煤层气开发利用方面的关注度日益提高，技术手段也不断创新发展，但是整体水平并不高，依然存在较多问题。本文针对煤层气开发工作，阐述了我国煤层气基本状况，简单介绍了几种常用煤层气开发技术，分析了当前制约煤层气开发的各类因素，最后探讨了优化策略。

关键词：煤层气；开采技术；现状；优化策略

引言：煤层气的开采有利于优化我国能源结构，起到保护环境、促进煤矿安全生产的作用。当前我国的能源供应紧张，正处于由煤层气资源大国朝着煤层气生产大国转型的关键阶段，尽管勘探开采工作获得了一定进步，但是要实现高效率开采还要解决更多的问题。

1 煤层气开发利用情况及存在问题
1.1 煤层气开发利用技术没有突破

我国在煤层气抽采技术方面采取了一系列措施，大力提升自主创新能力，但是煤层气地面抽采项目的选区评价、勘探、压裂、排采、提纯等关键技术，至今尚未实现整体性突破，造成开采能力有限。再加上各公司之间的技术封锁使得煤层气发展较为缓慢。主要原因：一是资金投入不足，使得煤层气技术研究在很小的范围进行，技术难以有很大的突破；二是各部门为了自身利益，封锁技术，导致成本不断提高，建产达效慢；三是从事煤层气技术研发的科技工作人员相对较少，从而导致技术创新步伐缓慢；四是激励政策力度不够，未能在全社会形成奋发有为的良好氛围。

1.2 相关政策力度不够

目前，在煤层气的开采、利用等环节，国家出台了相应的财政补贴政策，来调动地方政府和企业参与煤层气开发利用的积极性。如，在开采环节，中央财政补贴标准从0.2元/m3提高到0.3元/m3；在利用环节，煤层气上网电价在投产之日15年内享受0.25元的补贴电价。然而，在开发环节的补贴力度不高，导致企业利润少，开采煤层气资源的积极性就会打折扣；在利用环节，发电补贴一旦高出燃煤机组标杆电价，则会导致电网公司没有收购的积极性，造成“窝电”。此外，在煤层气资源税方面，财政部规定资源税率为1%～2%，与当前天然气开采的6%税率差距过大，不利于当地政府增加财政收入，保护生态环境。因此，应提高财政补贴额度和完善煤层气资源税，从而重振地方政府和企业的信心。

2 煤层气常用开发技术

2.1 降压开采技术

煤层气的降压开采技术主要是通过降低压力而引起煤层气层稳定状态失衡，继而从中抽取煤层气。在进行煤层气开采时要先对游离的煤层气进行开采，在游离气体减少的环境下，煤层孔隙吸附的煤层气与煤层之间的平衡会不断丧失，继而使煤层气开始朝着游离煤层的方向转移，有利于将煤层中的煤层气释放出来。降压开采煤层气的方法无法控制热量的损耗量，因此可行性较高，利用起来简单、高效、经济实惠，然而如果采用单一的降压法来开采煤层气，会花费较长的时间。

2.2 水力压裂技术

煤层气存储的孔隙度和渗透的效率相对较低，因此容易出现地层压力不足的问题，如果单纯地采用抽汲开采煤层气的方法难以获得最佳的效果，煤层气的产量相对较低。为了降低水平井技术应用的难度，可以采用压裂技术来提升煤层气的产量。水平井技术尤其是应用在分段水平井上所消耗的经济成本巨大，不过压裂技术可以克服这一问题，因而成为煤层气开采的重要技术。

2.3 定向羽状水平井技术

定向羽状水平井技术指的是在水平井眼两侧钻出多个分支井眼，将其作为重要的泄气通道。羽状分支水平井是在主水平井眼两侧再钻出多个分支井眼作为泄气通道，分支井可以穿越更多的煤层隔离裂缝系统，从而最大限度地沟通裂缝的通道，提高泄气面积与气流的渗透率，使煤层气进入到主流管道内，从而增加单井煤层气的产量。

3 煤层气开采技术改进的方法分析

3.1强化煤层气勘探开采理论研究

煤矿勘探的重点在于寻找盆地边缘浅煤层、低瓦斯突出区和无水区，开采的深度超过600m。这种方法找到的煤层气含量较低，主要以游离气为主，瞬时的产量比较高。常规的油气勘探重点是找到构造比较高的点以及无水区域，该种方法找到的煤气层存在含水量低的问题，煤气层开采效率较低。从我国煤层气井的现状来看，超过一半的煤层气井属于乱打井占地盘，因此勘探开采的效果不理想。为增强煤层气勘探和开采的效率，要选准煤层气勘探与开采的目标。

3.2 对开采地区进行可采储量计算分析

气井储层的计算方法有很多种，包括物质平衡法、递减产量法、预测模型法、数值模拟法、压降类比法等，每一种方法都有其适用条件和适用范围。递减产量法一般适用于递减期的气藏，它的类推精度较低，但也是试采气藏选择的主要方法之一。采用数值模拟方法预测可采储量具有较强的代表性，但由于成本高、计算周期长，应用受到一定的限制。采用类比法对未开发气藏进行了模拟计算，压降类比法简单实用。压降法对长期开采且生产动态资料丰富的气藏具有明显的优越性：一是压降法获得的气藏动态储量比体积法计算的地质储量可靠；二是压降法需要的参数较少，且计算决策简单。针对该地区的实际情况，根据气井的生产历史资料，对稳定、连续生产的气井进行了选型，确定了气井可采储量的最佳计算方法。

3.3 积极探索增产的新技术

在开采煤层气时还可以引进固氮酶增产技术，该技术主要是结合生物科学的方法来制备固氮酶，酶可以被送到地下天然或者人工产出的裂缝中，固氮酶的转化率高、存活时间长，对煤层的污染较小，可以提升煤层气的开采量。多级强脉冲加载压力技术是开采石油和天然气时常用的压裂技术和方法。多级强脉冲加载压裂技术的工作原理是在预先射孔的技术基础上应用燃烧释放的高压脉冲波，使其沿着射孔实现煤层气的有序传递，并由此而产生良好的压裂效果，在煤层内形成多条裂缝，从而形成裂缝体系，增加煤储层的渗透率。与水压裂技术相比，多级强脉冲加载压裂技术的可靠、成本消耗低、操作简单、适用性更强。煤本身的质地较弱，在缺乏支撑剂的环境下会对煤层产生一定的压裂，容易导致裂缝出现重新闭合的现象。煤层围岩与煤气本身存在较强的可压裂性，增加压裂效果。围岩在压裂以后所产生的缝隙会延伸到煤层中，降低围岩压裂以后产生缝隙的概率，从而提升煤层裂缝的稳定性。

3.4 建立健全制度与标准体系，规范勘查、开发、利用工作行为

加快制度建设步伐，研究制定地方性煤层气勘查、开发、输配、环境保护等环节及煤矿瓦斯抽采、利用等环节的规范性文件，建立健全煤层气开发利用标准体系，推进煤层气产业规范化发展。制度与标准体系的形成、完善，能够提高煤层气勘查开发利用的工作效率，降低相关作业与管理成本，为煤层气产业健康发展与稳步壮大奠定基础。

结 语：

综上所述，在我国煤层气开采中依然存在着较多的问题和不足，开采的技术手段也比较落后，难以适应较为复杂的煤层气开采要求，这就需要在实际的开采工作中不断创新优化，才能满足我国当前煤层气的发展和社会的需求。因此需要开采部门严格控制煤层气的开采过程，采用新型的煤层气开采技术克服煤层气开采中存在的困难，有利于提升煤层气开采的效率。

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