分析我國煤層氣開發模式和相關開發技術問題

梁春紅

中國石油華北油田山西煤層氣勘探開發分公司

分析我國煤層氣開發模式和相關開發技術問題

梁春紅

中國石油華北油田山西煤層氣勘探開發分公司

隨著人們對煤層開發不斷深入，在不同的煤層中開發方面要采用不同的方式。本文主要結合我國的煤層氣分布情況，運用對比分析方式對煤層氣的開發模式進行闡述，并指出今后煤層氣進一步發展的有利區塊，根據典型煤層氣情況而提出開發的模式以及相關開發技術。

我國煤層氣；開發模式；相關開發技術；問題

我國煤炭資源極大豐富，同時是重要的生產以及消費大國。因此，為了能夠有效確保煤礦資源的安全性，需要在開發過程中不斷提升技術，同時在先進技術幫助下，有效應對煤層氣資源開采中的形勢嚴峻。此外，從而消費角度分析，僅二零零八年，我國的能源消費中，天然氣所占的比重是3.6%，而煤炭所占的比重是70.2%，根據此趨勢預測，在二零二零年，我國對天然氣的需求量將達到2931億m3，而此時存在的缺口將近1000億m3。因此，在加大開采力度過程中，還需要重視對煤層氣的二次開發與利用，從而提升煤層氣的抽采量，并推動我國的煤層氣產業獲得良好發展。

一、分析煤礦區中煤層氣的開發模式

（一）地面預抽

此方法主要針對的是沒有被挖過的煤區而實施提前5至10年的時間進行地面鉆井以便抽取煤層氣。此時煤層氣抽放如果達到適當的程度之后，則可以運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中得到運用。此外，通過這種方式也能夠獲得良好的煤層純度[1]，同時產量也較為穩定。此模式存在兩種不同的形式，第一種是實施穿層鉆孔的方式而抽放瓦斯，第二種則是實施順層鉆孔的方式抽放瓦斯。

（二）對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行巷道打孔，從而使得地面瓦斯泵可以有效形成負壓，從而達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、采空區以及臨近層中所抽取的瓦斯，能夠通過良好的技術而提升瓦斯的效率。

（三）分析煤、氣一體的開采方式

這主要包括三種不同的時期，第一是原始煤層的儲煤，此時可以通過地面打井方式而有效進行預抽；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施卸壓，從而能夠對煤層釋放，進而達到抽放煤層氣的目的；第三是在煤層開采之后，采空區煤層可以進行抽放。上述不同煤層都可以通過不同的方式進行開采，并且也可以重復運用。

二、分析原始儲層中煤層氣的開發模式

（一）針對多分支井的開發模式分析

在多分支的煤井中進行開發，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徹底連接在一起，從而有效幫助煤井中實現排水以及降壓等功能[3]。這種多分支的水平井集鉆井、完井措施以及增產措施于一身，提升了煤層氣的開效率。此開發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模式

此方法興起于二十世紀七十70年代，而在剛開始之時，其主要的目的是運用抽放瓦斯的方式有效降低煤礦中發生瓦斯爆炸的危害，而在后來發展過程中，人們就運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，可以實施直井開發；而第二種則是厚煤層而實施直井開發；對于第三種類型，則是煤組的方式直接參與多煤層開發。

三、分析煤氣層開發過程中的相關技術

（一）分析欠平衡技術在鉆井開發中的應用

由于煤層形成中受到多種因素影響，而煤層中的儲藏條件也是千差萬別的，因此，運用常規開發技術需要具備有足夠強的滲透性以及驅動能量，而在難以滿足條件下，則不能夠采用常規方式對煤層氣進行開發。因此，在欠平衡技術幫助下，鉆井開發則顯示出較大的優越性，它具有速度快、成本低的特點，同時也較好保護了煤層。

（二）分析定向水平井的技術運用

定向鉆進技術期初是運用在石油鉆進過程中，而在鉆探技術不斷深入的背景下，此技術逐漸向煤炭開發方向延伸。在定向鉆進中，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。這種技術在水平井中進行橫向穿過煤層，從而使得采煤氣面積以及導流能力得到增加，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定性。

（三）分析碳封存和注氣采收率的技術

碳封存是把碳安全封存，此技術可以減少大氣的二氧化碳排放量，而碳封存技術幾年來得到較快發展，這不僅幫助人們在能源運用方面提升了效率，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，這對有效緩解當前的溫室效應發揮積極作用，同時對保護環境也具有重要意義。因為我國作為較大的消費煤炭大國，生產以及生活中二氧化碳的排放量沒有進過科學處理而直接排放到大氣中，而通過運用此技術則可以有效提升注氣采收率，使得煤層的介質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——氮氣所具有的吸附能力降低，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行置換，這就提升了煤層氣中的產量。

結束語

由于人們對煤炭資源的需求量越來越大，而作為重要煤層輸送大國，我國不僅在開發工作中要重點提升技術，而且還要加強調整能力消費的結構，這對保護環境以及實現可持續性發展等都具有重要意義。但是我國復雜的地質條件而決定了煤層開發具有較大的難度，因此，采取不同的開發模式以及技術，可以有效提升煤層氣的效率。本文中重點分析的各種模式希望能夠對煤層開發帶來的指導意義。

[1]伏海蛟,湯達禎,許浩等.準南中段煤層氣富集條件及成藏模式研究[J].煤炭科學技術,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能預測研究[J].科學技術與工程,2016,16（11）:162-166.

[3]劉立峰,冉啟全,王欣等.應力干擾對致密油體積壓裂水平井產能的影響[J].西北大學學報（自然科學版）,2016,46（01）:113-118.