煤矿瓦斯抽采必要性及抽采方法分析

煤矿瓦斯,通常还可以称之为煤层气,是贮存在煤层中的烃类气体,其主要成分和天然气一样,都是甲烷,是新能源的代表。煤矿中过量的瓦斯对工人的生命财产安全和矿区生产安全都具有一定的威胁。文章对煤矿瓦斯抽采的必要性和抽采方法进行了分析,以期对煤矿瓦斯治理有所帮助。     

沁水盆地郑庄区块煤层气储层特征及储量计算方法

煤层气是赋存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主的烃类气体,其独特的解吸/吸附机理决定了煤层气评价方法与储量计算技术有别于常规天然气.研究人员利用郑庄区块近年钻探的煤层气井和以往煤田勘查孔的资料,依据煤层气成藏理论,综合分析论证了该区山西组3#煤层的煤层气储层特征、煤层气储量计算方法.本文通过对郑庄区块探明储量计算研究进行系统总结,以期对未来煤层气储量计算起到借鉴作用.     

美国煤矿区煤层气的开发利用

■美国煤矿区煤层气的开发 煤层气是与煤炭伴生的赋存在煤层中的气体,主要成分为甲烷,1m~3甲烷的燃烧值相当于1.14公斤的标准煤炭。在煤矿,煤层气又称为瓦斯,是煤矿生产中最大的安全隐患,如直接排放,会严重破坏人类生存环境,倘若加以有效利用则是优质洁净能源。 甲烷作为一种温室气体对全球变暖的影响力是二氧化碳的21倍,从数量上来说是仅次于二氧化碳的第二大温室气体。在美国,煤矿甲烷排放作为人类     

准噶尔盆地南缘富CO2低阶煤层气藏的形成机理研究

准噶尔盆地南缘部分地区低阶煤储层中CO_2的富集,不仅反映了煤层气系统形成和改造过程受多元干预作用,也影响到煤层气资源的品质。为查明该区煤层中富CO_2低阶煤层气藏形成机制,基于煤层气排采井气样,开展了煤层气地球化学研究。结果显示:准南地区煤层甲烷碳、氢同位素整体上偏轻,δ~(13)C_(CH_4)为-6.82%～-4.38%,δ~(13)D_(CH_4)为-29.00%～-30.41%;米泉地区煤层气以生物成因气为主,四工河及玛纳斯地区深部煤层主要发育热成因气,白杨河地区则以混合成因气为主;准南地区煤层气中CO_2浓度差异大,多元地质因素干预明显,二氧化碳碳同位素偏重,δ~(13)C_(CO_2)为-1.54%～2.51%,CO_2来源主要为煤化作用初期热解和微生物成烃伴生。地下水动力条件是决定CO_2富集的关键因素,煤化作用初期生烃阶段产生的CO_2在滞流条件下聚集,微生物作用伴生CO_2在弱径流条件下混入保存;煤层自燃致使烧变岩系发育,进而地表水下渗作用增强所引起的非烃类气体参与煤层气成藏,则符合真正意义上煤层气风氧化作用机制。综合研究认为,差异性地层水溶解消耗作用以及生物成烃改造作用主要影响煤层CO_2的分布特征,煤层气成藏过程中存在的CO_2干预作用形成了封闭滞流原位型、半封闭扰动型以及开放连通型三类煤层气藏,承载着煤层气成因、煤层气藏赋存特征等信息。     

煤矿瓦斯防治与利用及碳排放关键问题研究

煤矿瓦斯问题不仅是煤与瓦斯突出的防治问题,还应考虑煤与瓦斯共采及资源利用,温室气体减排和环境保护等。针对我国煤储层具有"高应力、高含气、强吸附、低渗透"的特征,深入分析了煤层变质变形与瓦斯吸附问题、构造煤结构特征与瓦斯赋存问题、深部煤炭开采瓦斯问题和煤矿瓦斯异常区地球物理探测与预测问题等与煤矿瓦斯有关的关键科学问题,系统总结了煤与瓦斯突出及其预防治理、煤与瓦斯共采及其资源利用,煤炭开发中的碳排放及其环境保护等关键技术问题。在此基础上,阐明了导致我国煤矿瓦斯赋存状况复杂、瓦斯灾害防治难度大、煤矿瓦斯开采效果差、利用率低、温室气体碳排放量大等原因,并对完善我国煤矿煤与瓦斯共采和煤系地层多气共采理论体系、技术方法和开发机制进行了论述。最后强调煤矿区瓦斯问题的解决,需要全面体现煤矿瓦斯防治、煤层气资源利用以及温室气体减排等多方面的综合效益。     

晋城寺河井区煤矿采空区煤层气地面抽采关键技术研究

随着煤层气勘探的不断深入,煤矿采空区煤层气已成为煤矿区煤层气重要资源之一。基于晋城矿区寺河井区煤矿采空区分布特征,通过地质分析、采空区煤层气成分、浓度试验和资源量模型计算等方法系统研究了煤矿采空区煤层气资源条件及地面抽采关键技术,揭示了采空区煤层气赋存规律,给出了不同赋存状态下煤层气资源量计算模型和方法,探索了煤矿采空区煤层气地面抽采关键技术。研究表明,煤矿采空区煤层气来源于煤柱及残留煤层、邻近未采煤层和围岩中的游离气和吸附气。根据吸附气和游离气资源量计算模型计算寺河井区煤层气总资源为213.016×10⁸m³,其中游离气资源为0.102×10⁸m³,吸附气资源为212.914×10⁸m³。采煤方法和采空区密闭性对采空区煤层气的来源和富集程度有重要影响。针对采空区上部岩体裂隙发育特征,将采空区煤层气抽采井身结构由二开优化为三开结构,实现了二开固井封闭断裂带上部含水层,三开下入割缝套管护壁,有效解决了采空区上部含水层涌水对钻井井身稳定性影响及抽采效果等问题。在此基础上,研发了潜孔锤+压缩空气(氮气)钻井工艺,用氮气取代空气作为循环介质,形成了安全揭露含气断裂带钻井工艺技术,为采空区煤层气安全抽采探索了有效途径。     

煤层气利用知多少

煤层气,又称作煤层甲烷,俗称煤田瓦斯,是产生于煤层而又储集在煤层中的一种可燃性气体,其甲烷成份占90％以上,热值与天然气相当,是城市煤气的两倍,是氢气的三倍。长期以来,在煤矿生产过程中,多数作为有害气体排放到大气中,仅有少量抽取利用。自美国八十年代成功地解决了地面     

煤层气资源量及其赋存规律的影响因素

山西煤炭资源和煤层气资源丰富,含煤面积分布广,煤类齐全,地质条件也较为复杂,为我们研究煤层气的生储条件提供了丰富的素材.在煤层气选区评价上,应选择含气量高、煤层厚度大、煤层气资源丰富且丰度较大的地区,同时考虑与煤的变质程度适中、水文地质条件有利于煤层气的赋存和排采,煤系盖层封闭好、气饱和度高等诸多因素的配置.     

柿庄北区块深部煤层气产能特征及影响因素分析

为了解决沁水盆地南部1 000 m以深的煤层气产量普遍较低的问题,以柿庄北区块为研究重点,采用对生产数据综合分析的方法,对深部煤层产气特征、排采变化规律、不同产量的典型井生产动态进行了研究,提出了深部煤层气产能的关键影响因素。研究结果表明:深部煤层气日产气量多小于500 m3,见气时间为16~178 d,单排3号煤层的井动液面较低,合排3号煤和15号煤的动液面较高,井底流压1.70~2.59 MPa;影响产能的因素包括地质、工程技术以及排采3个方面,地质因素主要为煤储层渗透率较低、3号煤与15号煤合采或部分井距断层较近导致产水量较大,工程因素主要是部分井压裂未形成有效通道导致甲烷气体无法渗流,排采因素主要是指排采过程中停机频繁等导致排采不连续影响产气量。     

煤储层含水性及其对煤层气产出的控制机理

煤储层的含水性不仅决定了煤层气吸附成藏理论的应用，影响储层改造措施的选取，也决定了对煤层气产出过程的认识。针对煤层的含水性，煤层气地质学认为煤储层基本饱和水，而瓦斯地质学在瓦斯含量计算和瓦斯渗流中基本没考虑水的影响，相当于认为煤储层饱和气。从煤层水来源、煤储层埋藏及热演化史的角度阐述了煤储层含水性的变化，分析现今煤储层可能存在饱和水、超低饱和含水、不饱和含水和不含水4种状态。煤储层热演化生烃及其造成的储层润湿性的改变，先存气体对后期水侵作用的影响是影响储层现今含水性的关键因素。由于我国构造运动复杂，多发生后期水侵，“大孔裂隙饱和水、小微孔饱和气”可能为多数煤储层气、水赋存状态。这种气、水赋存状态，可以有效回应煤层气地质理论中“煤储层饱和水，兰氏吸附理论不适用”的论点，同时也决定了在煤储层含气性分析中应该考虑毛管力的影响。此外，煤储层为低孔、低渗储层，早期的排采阶段一般为单相水流，煤层气的排采过程需要确定并考虑启动压力梯度的影响。综上所述，开展煤-水-甲烷条件下的煤储层润湿性研究，生烃作用及先存气体对储层含水性的影响研究，重新认识煤储层的含水性，并基于此进一步刻画煤层气的赋存和产出过程，...     

煤矿煤层气排放对大气的污染及对策

在采煤过程中释放出大量烃类、二氧化碳、硫化氢等有毒有害气体。其中，以甲烷为主的烃类气体为成煤过程中生成，称为煤层气。甲烷是一种辐射和化学活性气体，会使对流层大气产生增温效应，作用比二氧化碳大20～60倍。煤炭开采排放的甲烷量为人类活动所排甲烷总量的10％，我国煤炭开采排放的煤层气约占世界煤炭开采排放煤层气总量的1／3，降低我国直接进入大气的煤层气量，对改善全球大气环境有重要的影响。     

新疆大倾角多煤组煤矿区煤层气开发利用进展与前景

煤层气是非常规天然气的重要组成部分,新疆作为我国十四个特大型煤炭产业基地之一,煤层气资源储量丰富,约占全国煤层气资源总量的26%。为分析归纳新疆特殊的大倾角多煤组煤矿区煤层气资源特征,总结了“十三五”以来,新疆煤矿区煤层气开发利用在理论、技术及装备方面取得的突破性研究进展,并对未来新疆煤矿区煤层气开发利用潜力和应用前景作出长远的展望。结果表明：新疆煤矿区资源具有“倾角大、煤层多、煤阶低、含气高”的特征。取得的突破性研究进展主要包括：提出了基于“三孔四区五量”的大倾角多煤组煤矿区时空协同煤与煤层气协调开发模式;阐明了大倾角采动地面井变形模式及高危位置确定方法,提出了“避、抗、让、疏、护”五字理念的地面井设计技术;研发了大倾角碎软煤层下向递进式抽采钻孔成套技术与装备;构建了新疆高寒地区煤层气利用蓄热氧化供暖技术;上述研究成果在现场试验中成功应用,提升了新疆煤矿区煤层气开发利用的整体水平。然而,规模化的煤层气开发利用产业尚未大面积形成。因此,亟需总结推广典型的大倾角多煤组煤矿区三区联动煤层气开发模式;加强多煤组煤矿区的地面井均匀超前预抽;研发井下煤层气高效抽采技术及装备;基于非对称采动卸压作...     

韦二煤矿煤储层物性特征及煤层气资源前景

依据韦州矿区煤炭勘探煤层资料、煤层气参数井获取的储层资料,通过对煤层气开发地质信息的有效提取,对韦二煤矿煤储层物性进行深入分析、研究,对煤层气资源量进行了计算,并采用数模方法预测了煤层气抽采率,确定了地面煤层气抽采相对有利区。研究认为:区内煤层含气性整体偏低,煤层甲烷含量在0.20～11.73 m³/t,气含量高值区仅出现在部分煤层、局部区域。多期次构造运动致使裂隙发育复杂化,硬度变小,煤体结构多为碎粒—糜棱结构,渗透率降低。主要可采煤层煤层气资源量为5.55×10⁸ m³,资源丰度为1.51×10⁸ m³/km²,属中等丰度、小型煤层气藏。各煤层煤层气采收率较低,约为15%,可采潜力较差。资源量在煤层分布上相对集中,12、14、15煤层气含量4 m³/t以上重叠区域为煤层气地面抽采相对有利区块。     

煤与瓦斯共采技术在贵州煤层气开发中的应用研究

文章介绍了淮南矿区"煤与煤层瓦斯共采技术体系"诞生的背景、抽采机理、抽采效果及适用范围,并详细论述了贵州省煤层气发展现状、赋存、地质构造特征及淮南矿区"煤与煤层瓦斯共采技术体系"在贵州矿区煤层气开发应用的可行性分析,指出贵州省煤层气开发可充分利用淮南矿区科技成果并有效结合本省特征,形成并建立健全贵州省"小煤矿煤与瓦斯共采技术体系",实现适合本地区特色的瓦斯抽放技术体系。     

崔庙煤矿煤层气富集的地质控制与抽采模式

崔庙煤矿为煤与瓦斯严重突出矿井,为了更好指导该区的煤层气开发及井下瓦斯灾害治理,以煤田勘探、井下瓦斯测定资料为基础,对该区煤层气的资源赋存状况与地质控制因素进行了分析,并指出了煤层气开发技术的优势方向。研究结果表明:二1煤层瓦斯含量5.59～35.25m3/t,煤层含气量平面分布由西向东逐渐增大,随煤层埋深增加而增高,地质构造与煤层埋深是控制该区煤层含气量的关键因素。受煤体结构的关键条件制约,本区不具备煤层气地面开发的优势,煤层气资源的有效开发利用应以井下瓦斯抽采为主。     

刘家坪矿区煤层气赋存影响因素研究

刘家坪矿区含煤地层为二叠系上统龙潭组,区内发育较稳定的多层可采煤层,煤层气资源丰富。分析认为区内煤层较多,单层较厚,煤的变质程度高,埋深适中,地下水径流弱,是煤层气赋存的有利因素;区内发育的张性正断层成为煤层气逸散的通道,是区内煤层气赋存的不利因素。     

基于核磁共振技术的煤层含气量评价方法

我国煤层气资源储量十分丰富，是良好的天然气后备资源，开发利用煤层气具有多重价值。煤层含气量是评价煤层的关键参数，也是决定煤层气勘探开发选区与产能潜力大小的重要因素，利用测井技术评价含气量可以低成本获得地下煤层气关键参数，准确获得含气量对煤层气勘探开发具有极为重要的影响。为了规避煤层中天然气不同赋存状态导致的密度不同和Langmuir单层吸附模型造成的含气量低估，提出了一种基于核磁共振技术评价煤层含气量的新方法，采用经过校准的核磁共振仪器测量煤层中的核磁共振信号，通过分离煤层中吸附态天然气的核磁共振信号，进而计算单位体积地层中天然气分子的摩尔数，综合体积密度测井换算为标准状态下煤层含气量。为验证方法的有效性，设计开展了实际煤样甲烷等温吸附与核磁共振联测试验，试验结果表明，利用不同的T2（横向弛豫时间）截止值可以区分煤层中不同赋存状态的甲烷气体，基于核磁共振新方法计算的与试验测量的煤层含气量符合很好，证明了新方法的有效性。实际测井资料处理解释结果表明，基于核磁测井新方法比常规测井方法计算煤层含气量更加有效。     

韩城矿区煤层气赋存规律及选区评价

本文通过对韩城矿区煤层气赋存的基础地质、生储条件、富集规律、控制因素和构造控气规律等研究，认为本区煤层气生储条件良好，甲烷含量较高，赋存和富集规律性较强，渗透性良好，因此是煤层气资源的有利勘控开发区。研究中还首次根据煤层厚度，煤层埋深，煤体结构和构造条件等指标，把区内各煤层甲烷的勘探开发类型划分为三类，制定了确定类型的六条原则，选定了本区煤层气勘探开发的6个目标区以及开发远景区。     

煤层气发电在鹤壁四矿的应用实践

煤层气是一种非常规天然气,以吸附或游离方式赋存于煤层及其围岩中,主要成分为甲烷,常称为矿井瓦斯。煤层气发电就是利用矿井抽出的低浓度瓦斯,采用国内开发的小型煤层气发电机组,实现煤层气发电,制热,变废为宝,开展综合利用的新途径。     

中国煤系“三气”成藏特征及共采可能性

煤系地层中的非常规天然气资源是非常规天然气的主要组成部分。目前,对煤系地层煤层气、页岩气、致密砂岩气等非常规天然气资源的认识还较薄弱,资源勘探开发程度也都比较低。根据气藏合层开采经验,把煤系地层视作一个整体,综合勘探开发煤系煤层气、页岩气、致密砂岩气不仅可以减少勘探开发成本,增大非常规天然气总储量和技术可采资源量,还可以提高气井使用效率和单井利润。将煤系地层中的煤层气、页岩气、致密砂岩气称为"煤系三气",从煤系地层岩性分布特征、煤系气体成藏机理、不同类型含气储层特征和开采特征等方面分析煤系"三气"共采可能性及共采急需解决的难点。