基于水合物的煤层气储运技术研究

天然气水合物储运技术具有安全、经济等特点，用于煤层气的输运具有独特的优势。介绍了带搅拌的天然气水合物连续生产技术和静态半连续天然气水合物生产技术，比较了这两种方法的特点和适用条件，在此基础上提出了一种连续生产的煤层气水合物系统。文章最后指出了水合物技术在煤层气储运方面应加强研究的内容。     

新型煤层气储运技术及其应用

大量的煤层气直接排放到空气中给环境带来很大影响,常规的储运方法投资太大,而具有笼型结构的1m^3水合物能包络164m^3纯甲烷气体,用水合物法作为储运煤层气的新方法具有安全可靠、费用低的优势,能代替常规的储运方法。介绍了一种用于合成笼型结构水合物的合成设备、合成原理及用水合物储运煤层气的优点。旨在从根本上解决煤矿瓦斯排空,进行合成再利用。     

THF溶液水合物技术提纯含氧煤层气的实验

针对大量矿井抽放瓦斯因CH₄浓度低、难以利用与储运的问题,提出了通过促进剂溶液水合物方式分离提纯含氧煤层气的方法.利用THF与SDS溶液,分别在合成试验台上对模拟含氧煤层气进行了不同初始压力下水合物分离提纯实验.结果表明：在5 ℃与初始反应压力为0.3 MPa时,THF溶液水合物技术可实现水合物生成与CH₄气体的分离与增浓,使含氧煤层气中CH₄浓度由1645%提高到61.70%;相同温度下当初始反应压力由0.3 MPa增加到1.0 MPa时,水合物中CH₄的浓度由61.70%降到56.20%,CH₄增浓效率随反应压力升高而降低;水合物分离技术在反应条件与安全性方面明显优于低温液化分离.     

煤层气高效储运技术研究与进展

结合煤层气开发利用储运的特点,在分析、比较几种煤层气储运方法的基础上,重点介绍了煤层气的固化和液化储运技术的研究和发展,指出煤层气的固化和液化技术是我国大量小型煤层气开发利用的理想选择。     

低浓度含氧煤层气提浓技术研究进展

介绍了变压吸附、直接深冷液化、溶液吸收法、膜分离法、水合物法等低浓度含氧煤层气提浓技术的进展情况。变压吸附技术在国内外已有较多成熟案例,直接深冷液化技术在国内也成功实现了工业化应用,而膜分离法、低温溶液吸收法、水合物法等仍在研究阶段,尚无重大突破及工业应用。对各项提浓技术的优缺点进行了对比分析,认为可根据其优缺点进行提浓技术耦合,形成更具经济性的低浓度含氧煤层气提纯利用工艺组合。     

THF与TBAB对管线式反应器中煤层气水合物合成的不同影响

针对制约煤层气水合物技术应用过程中合成速率低与储气量不足2个问题,采用实验室自制管线反应器,以沸石分子筛做反应界面,对比了THF与TBAB 2种促进剂对整体管线水合物合成速率的不同影响。     

LNG罐箱BOG回收工艺研究——基于冷能利用和气体水合物技术协同创新

碳达峰碳中和目标愿景下,天然气系统甲烷排放日益受到关注。针对罐式集装箱(罐箱)储运液化天然气(LNG),阐释了LNG蒸发气(BOG)放散排放及其常规处理措施,分析了LNG及其蒸发气的低温及冷量特性、气体水合物的理化及储气特性,研究了LNG及其蒸发气冷能可用性和水合物储运BOG可及性,提出了耦合冷能利用技术和气体水合物技术用以回收LNG罐箱BOG的工艺路线。研究表明,将LNG罐箱超压泄放BOG自身所蕴含的高品位冷能应用于BOG自身与水和添加剂等所形成气体水合物的生成和固态储运等环节,可实现LNG罐箱BOG的“零排放”及其冷能的梯级利用,有益于节能减污降碳和降本提质增效。研究结果可为冷冻液化气体罐箱及运输车BOG的回收利用提供借鉴。     

海洋水合物钻探取心与处理现状分析

在海洋水合物钻探领域,大洋钻探计划(ODP)204和综合大洋钻探计划(IODP)311航次最具代表性和影响力,而国内对于这两个航次中的水合物岩心获取、处理和分析方面的介绍和分析比较少.本文结合国内水合物勘探总体情况和岩心处理分析技术研究现状,介绍和讨论了ODP204和10DP311航次岩心处理分析技术,对后续我国海洋水合物的勘探取心技术发展提出了几点建议.     

煤层气在多孔介质填充管线反应器中的水合实验研究

针对目前传统方式（低温液化、变压吸附、膜分离等）对低浓度煤层气增浓工业化应用的不适用性问题,提出通过合成水合物的方式实现低浓度煤层气中CH4的富集。但该技术的实现需要解决煤层气水合物合成过程中合成速率慢,储气密度低两个问题。借鉴日本对管线式反应器的试验结果与目前理论与实验研究所得出的THF与SDS分别对水合物合成相平衡条件、储气密度、合成速率的最佳促进浓度配比和多孔介质的加入对水合物合成促进作用的研究成果,以5×10-10 m沸石分子筛填充管线反应器作为水合界面,研究了17 mol%THF+300PPmSDS理论最佳促进体系下的水合物合成速率变化与工业化实现指标。实验结果表明：随着压力的升高,整体管线反应速率加快,合成速率峰值沿反应管线前移;水合驱动力的升高可有效提高水合物储气效率,且过压驱动力对水合储气的影响强于过冷驱动力;284 K/1.5 MPa条件下利用一次反应后多孔介质进行二次合成,达到相同储气量时,反应时间仅为一次合成的10%;随着水合时间的加长284 K/1.8 MPa条件下水合单位耗气达到了67.25 mL/mL,配合二次合成对水合时间的缩短效应,可大大提高水合物合成的储气速率与储气密度。     

煤层气储层模拟原理及其应用

煤层气作为一种优质、洁净、高效的天然气资源,受到许多国家政府和能源开发机构的高度重视。美国煤层气商业性开发,促进了包括中国在内的煤炭资源大国对开发煤层气的积极性。因而,90年代以来,中国的煤层气开发试验工作发展迅速,煤层气井的产量预测和储层研究已提到了议事日程。目前,这方面最为先进的技术则是储层模拟技术。为促进中国煤层气开发事业的迅速发展,煤炭科学研究总院西安分院利用联合国资助的项目资金,从美国引进了最具代表性的煤层气储层模拟软件,COMET PC-3D和COALGAS,并在许多评价矿区应用了该项技术,取得了良好的效果。本文特将这两套煤层气储层模拟软件的基本原理、地质模型、数学模型和主要用途作如下简要介绍,供读者参考。     

瓦斯气抽采以及输送过程中的安全技术

建立了生产矿井、报废矿井瓦斯抽采以及输送系统的模型,在分析了甲烷燃烧特性的基础上,论述了煤层气抽采(特别是报废矿井煤层气开采)所需要的安全技术.     

我国鼓励煤层气产业发展的创新政策研究

本文选取了我国煤层气产业相关的28份创新政策文本中的548条政策条文,结合三大类政策工具,进行归纳分析。供给类政策工具的使用体现了政府对煤层气产业创新的直接干预;环境类政策工具的使用为煤层气产业提供了一个有益的发展环境;需求类政策工具主要通过作用于煤层气输送环节,间接促进煤层气产业创新。政策工具的使用总量呈现增长趋势,以环境类政策工具的使用为主,供给类政策工具的使用比例缓慢增加。由于技术对煤层气产业发展的制约,在创新政策制定中应当进一步加强供给类政策工具的使用,同时增强政策工具尤其是环境类政策工具的作用效果。此外,在煤层气产业发展的过程中,应该采用政策工具组合的形式,综合解决各类关键性制约问题,促进煤层气产业的健康发展。     

我国煤矿区煤层气开发利用技术现状及展望

为了解决煤矿区煤层气气源分散性高、甲烷浓度低、气量波动大造成的利用途径单一、集输利用经济性差的难题,提高煤矿区煤层气利用率,依托国家科技重大专项课题,进行了煤矿区煤层气利用技术研究,初步形成了以含氧煤层气深冷液化、低浓度煤层气提质、低浓度煤层气发电提效、低浓度瓦斯安全燃烧、超低浓度瓦斯蓄热氧化综合利用等为核心的煤矿区煤层气全浓度利用技术体系,助推了煤矿区煤层气利用量和利用率的大幅提升,井下抽采煤层气利用量由2015年的48亿m³提高到了2020年的57.37亿m³,利用率从35.29%提高到了44.83%。随着我国煤炭产能集中度加快、关停/废弃矿区进一步增加,煤矿区煤层气甲烷浓度低、气源不稳定的问题仍将是制约煤矿区煤层气利用率进一步提高的主要因素。为此,全面梳理了近10年来煤矿区煤层气利用技术装备的科技创新,阐述了主要技术的最新研究进展、技术指标及应用效果。在此基础上,针对“碳达峰、碳中和”目标形势下我国煤矿面临的高强度集约化开采及智能化矿山建设新特点,分析了煤矿区煤层气利用产业发展亟待解决的技术难题及解决思路,提出了以分散煤层气高效集输、乏风瓦斯经济利用等为主导的煤矿区煤层气技术装备优化和发展方向,以期为煤层气的高效利用提供技术参考。

     

煤层气封存单元及其地震-地质综合识别方法初探

煤层含气性与渗透性的空间分布具有强烈的非均一性,基于地质选区理论预测的富集有利区控制精度不能完全适应煤层气开发的空间尺度需求。为将稀疏的钻孔测井资料和空间密集采样的地震资料有机结合起来,实现区块尺度下煤层气富集高产区的精细预测,引入煤层气封存单元的概念,并对其构成要素和基本特征进行了讨论;提出基于地震地质综合研究,识别区块尺度下煤层气封存单元的研究思路和方法。初步研究表明:在煤层气地质理论指导下,以煤层气封存单元的封堵层(带)为研究对象,运用以地震属性分析、地震反演为核心的地震综合解释技术,将构造、围岩岩性及其组合、聚煤前后沉积微相等封堵层(带)构成要素作为主要研究内容,可以实现对煤层气封存单元的识别与划分。     

煤层气水平井射孔工艺初探

煤层气水平井开发技术是近几年国际煤层气领域应用的一种新技术、新工艺，可以大大提高煤层气采收率，对治理煤矿瓦斯灾害和提高煤层气资源利用率也具有重要作用，对煤炭系统而言，煤层气水平井射孔尚处于新兴阶段。本文引入了石油开采行业射孔专业的有关经验，主要探讨了可用于煤层气水平井的射孔器材、射孔工艺以及现场施工中需注意事项等方面的内容，供从事煤层气抽采的相关人员参考。     

我国煤炭需求、探查潜力与高效利用分析

为促进山西省煤层气(瓦斯)产业化持续健康发展,总结山西省瓦斯地质特征、开发利用现状、产业发展面临的问题,从政策、技术、产业等方面提出对策建议,指出煤层气(瓦斯)发展方向是完善储气调峰等基础设施建设,推进高附加值产品研发转化,提高井下煤矿瓦斯利用率,助力实现碳达峰、碳中和目标。煤层气(瓦斯)产业需提升开发利用水平,以保障商业化运营空间;碳减排趋势下,煤层气抽采企业应积极参与国际碳排放权交易;科学利用煤层气(瓦斯),减少直接排放,通过科技创新推动高附加值转化;坚持“煤与瓦斯共采,治理与利用并重”的先进理念。

     

煤层气井煤粉的运移与控制

通过对煤粉进行分离、运移等模拟实验查明了煤粉的运移规律:糜棱煤遇水后容易完全分解成煤粉,是煤层气井产粉的主要来源;粒径小于0.2 mm煤粉产出量随水流速度增大而增加,粒径在0.2~0.3 mm的煤粉产出量随水流速度增大无明显变化规律;当煤粉运移介质为气液两相时,煤粉的产出量明显增多,并随着气液比的增大而增大;近井通道是垂直煤层气井煤粉产出运移的主要通道,水平分支井所穿过的煤层带决定了水平煤层气井煤粉产出运移。依据实验结果与煤层气井排采实际,提出了控制煤层气井煤粉产出的若干措施。