煤層氣抽采技術創新與發展路徑研究

1.煤層氣抽采技術創新的重要性分析

1.1保障國家能源安全與優化能源結構

煤層氣抽采技術的革新突破，對調整能源結構方面有著重大的意義。我國煤炭資源儲量較多，煤層氣屬于重要的伴生礦產資源，其開發潛力非常大，因而提高煤層氣抽采效率，形成大規模、經濟性的開發，符合調整能源結構與可持續發展的需求。因此，加大煤層氣技術創新研究，即是保證能源供應安全、改良能源結構、促使煤炭行業清潔發展的關鍵舉措[1]。

1.2實現“雙碳”目標的關鍵支撐

煤層氣抽采技術創新對碳達峰、碳中和目標有著重要意義，通過技術創新提高抽采效率，能有效遏制甲烷向大氣環境擴散，還能推動資源高效化利用、削減溫室氣體排放量。煤層氣高效開發后可取代部分傳統化石能源，并廣泛用于電力供應、工業供熱及民生用氣，有助于優化能源結構，助力實現國家節能減排戰略[2-3]。相較于傳統煤炭的直接燃燒方式，煤層氣的開發利用有著明顯的環境效益，其不但可以大幅度降低二氧化碳和各種污染物的排放量，而且還可以間接地減輕生態系統所承受的壓力。

2.煤層氣抽采技術創新與發展路徑

2.1面向復雜地質條件的適應性技術創新路徑

由于我國煤層氣資源賦存環境復雜，其表現出滲透率低、埋藏深、構造類型多等特征，故而亟須創建一套普遍適用的技術創新體系。此體系的關鍵之處在于加深地質基礎研究并改良目標區優選技術，依靠先進的地質力學分析手段與儲層表征辦法，準確剖析煤體結構特性、地應力散布規律、含氣量空間差別以及滲透率，為工程設計賦予理論支撐。

鉆井技術在復雜地質類型中的應用，重點在于研制大位移水平井、多分支水平井和U形井等特殊井型。同時，還需要改進施工速度，保證其在復雜構造帶能夠準確擊穿目標煤層，加大對超短半徑側鉆和地質導向技術的運用力度，提升井眼軌跡在薄煤層或者復雜斷層的精確度，進而拉長有效產氣段長度[4]。

儲層增產改造技術是解決低滲透地層開發難題的關鍵環節，要著重研究出能明顯拓寬改造范圍、改良天然裂縫連通性的高效壓裂工藝。運用大規模水力壓裂、反復壓裂以及用暫堵劑促使定向裂縫擴展的方式，也要考慮契合特殊地質狀況的低耗水或者無水壓裂方案，例如使用液態二氧化碳、氮氣泡沫或者超臨界流體當作介質的新式壓裂方式，還要運用等離子體、微波等物理增產途徑的使用，從而減輕水資源缺乏問題，改進低滲透煤層的效能。依靠此類技術創新以及在各種地質環境下的精確執行，全面發揮出資源的開發潛能。

2.2智能化與數字化轉型發展路徑

將智能化技術和數字信息技術融合到煤層氣開采中，是改善資源開發效率和管理效能的關鍵手段。在積累了足夠數據后，可以憑借大數據分析和人工智能算法搭建起排采過程中的智能調控體系。此系統可以即時處理監測信息，自動找出最佳的排采方案，并隨時改變抽油機沖程、井口壓力等參數，維持合適的生產壓差，保證單并產量穩定上升。構建起涵蓋從地質勘探至鉆井施工，然后進行壓裂改造，最后對采氣環節生成數字孿生平臺，并作出智能決策。

在整個項目開展的周期里，憑借多個不同來源的信息融合方式，并借助全面的生命周期動態構建，完成開發活動過程中的數字反映效果，從而對工藝參數調節、生產實時預測、潛在危險預防等方面實施更加科學合理的調控。在此過程中，煤層氣開采效率可以得到有效提升，進而使整體管理方向朝著更精細且智能化的趨勢邁進。

2.3低成本與高效開發技術創新路徑

推動煤層氣產業邁向規模化發展，需要沖破低成本、高效率開發的技術瓶頸，這個過程的重點在于全流程的成本控制以及單位投入產出比。在鉆井環節，由于初始投資比例較大，所以要重點研究如何縮短施工時間，通過提升鉆頭的耐用度、改良鉆井液的配方，可以降低井下復雜工況問題出現的概率。而細致調節鉆井參數、完善作業流程等方式，能縮減鉆探時長，進而大幅度削減人工成本和設備租賃費。

針對壓裂改造階段資金需求量大的情況，應著重對壓裂液和支撐劑的選擇與改良。一方面要研制出經濟且性能穩定的新款壓裂液材料；另一方面要合理規劃支撐劑的用量，并憑借精準模擬技術來準確調整施工參數，以此提高壓裂液的利用效率和裂縫擴展效率。還要杜絕無效加砂和流體浪費的現象，保證一次作業就能達到預期的增產目的[5]。

采氣生產和管理方面，運用狀態監測與預測性維護技術，可以減少設備故障造成的非計劃停機次數，提高整體運營效率。利用自動化控制方式改進工藝參數設置，可以減輕人工干預對產量穩定性的影響，從項目開始就運用全生命周期成本管控理念，用工程經濟學方法全面評價不同技術方案的經濟性能，選出綜合效益最好的實施方案。通過此類技術整合策略，在保證達成開發目標的前提下，可以實現成本精準管控，提升煤層氣項目的經濟效益，促進行業可持續發展。

3.結束語

本文詳細討論了煤層氣抽采技術改良在保證能源供應安全、推動低碳轉型升級以及增強經濟效益等方面的作用。此外，為使煤層氣產業得到可持續發展，需要從多方面一同推動。一方面要促使技術體系融合；另一方面要加大科研資金投入力度，完善政策支持體系；最后通過加深產學研用合作機制，達到資源高效利用、經濟效益提升和生態環境保護相協調的目標。

參考文獻：

[1]李韶英、張森、武偉偉等。煤層氣抽采低壓供電網絡節能應用研究[J].新疆鋼鐵，2025，（02）：83-85.

[2]李峰。煤層氣智能抽采監控系統的設計及應用分析[J].礦業裝備，2025，（02）：55-57.

[3]徐昂、桑樹勛、周效志等。薄至中厚煤層群礦區采動卸壓煤層氣抽采井優化設計[J].煤炭科學技術，2025，53（03）：385-399.

[4]胡華、張旭、郭正平等。高瓦斯煤層氣水混壓強化瓦斯抽采工程實踐研究[J].煤，2025，34（01）：74-77+88

[5]任永強、陶占盛、許曉晨等。多分支水平井地面煤層氣抽采技術的應用研究[J].能源技術與管理，2024， 49（03）：50-51+60 作者單位：中石化華北油氣分公司采氣一廠