煤矿区煤层气开发技术现状及发展

在系统研究国内外煤矿区煤层气开发技术现状的基础上,结合我国煤矿煤层气储存及涌出特征,运用现代油气田开发以及煤矿煤层气开发的最新理论与研究成果,在中石油采气采煤创新合作模式的基础上,提出在煤矿废弃矿井/永久采空区采用丛式井钻井技术进行地面间歇式负压抽采,在煤矿采动影响区采用定向长水平钻井技术进行负压抽采煤层裂隙带,实现"一井两用",提高煤层气开发效果,同时降低开采成本;在煤矿开采规划区利用远端对接"U"型井,实现规划阶段抽采煤层、采动阶段二次完井抽采裂隙带、在采空区阶段进行间歇式抽采,实现"一井三用",提高煤层气开发效果。     

国家油气重大专项煤矿区煤层气科技创新的探索与实践

国家油气重大专项形成的科技创新体系具有“新型举国创新体制”的特色,科技项目管理体系具有“全过程、多阶段、全生命周期”的特点。“十一五”至“十三五”期间,国家油气重大专项连续滚动支持煤层气开发和利用的基础理论、关键技术、成套装备的科技攻关和技术创新。煤矿区煤层气项目各参研单位以国家油气重大专项为契机,全力提升煤矿区煤层气科技创新水平,形成引领行业的煤矿区煤层气科技创新研发体系,全力支撑国家油气重大专项科研攻关目标的实现。国家油气重大专项煤矿区煤层气项目形成了一批重大标志性成果,构建了一系列行业创新平台,全面带动了全国煤矿区煤层气产业的技术进步和产业建设,有效推动了全国煤层气产业发展。结合项目/示范工程的组织实施和煤炭行业特点,系统总结国家油气重大专项煤矿区煤层气科技创新的探索与实践,凝练形成“以国家投入为引导,企业投入为主体,产学研用高度融合,持续引领行业科技进步”的国家科技重大专项煤矿区煤层气科技创新与实践。在建立健全组织管理机构、不断加强专项管理规范、持续发挥衔接纽带作用、协调促进科研管理创新、深入推进产学研用融合等方面形成了煤矿区煤层气科技创新实践的具体经验。     

我国煤矿区煤层气开发利用技术现状及展望

总结了十二五以来我国煤矿区煤层气开发利用在基础理论、技术装备、工程示范等方面取得的最新进展,分析了现阶段我国煤矿区煤层气开发利用在资源条件、抽采效果、利用水平等方面的现状和问题,指出煤矿区煤层气开发利用要走出一条协调开发、提质上产、梯级利用的道路,实现煤层气与煤炭一体化协调开发,能抽尽抽,能用尽用。为此,针对性提出了十三五期间将在碎软煤层强化抽采、低浓度煤层气高效集输利用、煤矿区煤层气开发利用专用装备等方面的技术装备需求和发展方向。     

新疆急倾斜煤层气与煤矿瓦斯立体联合抽采技术前景

由于针对中低煤阶、高倾角、高地应力等条件的煤矿安全开采技术系列仍不完备,高瓦斯煤矿井多处于停产阶段,且煤矿瓦斯抽采与利用率低,使瓦斯排放导致的温室气体问题严峻,优质煤炭资源搁置导致特殊煤种需求难以满足。经研究提出的“新疆急倾斜煤层气与煤矿瓦斯立体联合抽采技术”,是一个集成地质与工程两大领域的“1+3+N”技术体系,包括1套方法、3个层次、N种关键技术,以期通过煤层气地面开发方式完成煤矿瓦斯超前抽采,将煤层瓦斯以高浓度甲烷方式开发利用,大幅减少煤炭开采阶段的瓦斯排放量,大幅提升新疆煤矿瓦斯抽采利用率,促进新疆煤炭低碳开发及煤层气产业发展。     

我国煤矿区煤层气井上下联合抽采研究进展

煤矿区井上下联合抽采是煤层气开发的重要形式。首先,介绍了井上下联合抽采的技术内涵和实现方式,分析了井上下联合抽采发展现状及存在的问题,包括煤层气井上下开发方式和施工技术的联合,施工技术的联合又分为条带式井上下联合、地面井与井下长钻孔连通压裂联合、立体压裂联合、顶板压裂联合、井/孔对接联合。随后,针对煤层气井上下联合抽采需求及存在的问题,研究了地面直井与井下近水平钻孔联合抽采煤层气技术,实现了抽采通道和抽采工艺的联合。最后,对井上下联合抽采技术发展进行了展望。     

煤矿区煤层气开发利用新技术现状及发展趋势

"十二五"以来,我国煤矿区煤层气开发利用技术取得了巨大的进步,虽然我国煤矿数量由近20 000对直线下降到了不足5 800对,但煤层气产量仍由2010年的88亿m~3提高到了2018年的184亿m~3,利用率亦提升了10%,科技对产业的贡献巨大;但是也出现了单井排采产量低、气源分散性高等新的问题。因此,全面梳理了近10 a煤矿区地面抽采技术装备、井下抽采技术装备和煤矿区高、低浓度煤层气利用技术装备的科技创新及应用效果等,阐述了煤矿区煤层气开发利用在三级瓦斯地质分析技术、碎软低渗煤层地面井分段压裂顶板技术、煤层群分层控压联合排采技术、采动区地面L型顶板水平井技术、井下千米定向长钻孔技术、碎软煤层井下护孔钻进技术、智能化钻机远控钻孔技术、井下水力化压裂/割缝增渗技术等煤层气抽采技术及其配套装备最新进展和中高浓度煤层气深冷液化、低浓度煤层气分级压缩提浓、超低浓度煤层气蓄热氧化利用等煤层气利用装备的最新进展及技术指标。在此基础上,针对我国目前面临的深部开采、西部煤炭资源开发及高强度集约化开采等新特点,分类整理了束缚煤层气产业发展的技术瓶颈和发展趋势,提出了煤炭开采与煤层气开发协同规划和联合开发的技术思路等。     

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...     

河南煤化集团煤层气(煤矿瓦斯)开发利用现状与展望

河南煤业化工集团所属煤矿煤层气资源丰富,煤层含气量高、含气饱和度高、资源丰度大,开发潜力巨大。所属高瓦斯矿区煤层具有低透气性、可压密性和易流变性的"三性"特征。2009年集团公司预计全年煤层气抽采量可突破1.2亿m3。今后必须积极开展区域性瓦斯治理工作,大幅度提高瓦斯抽采量,才能从根本上消除瓦斯威胁,保证矿井安全生产。     

煤矿采动区煤层气井地面抽采设备体系成套化研究

地面钻井抽采煤矿采动区和采空区瓦斯是近年来逐步发展起来的瓦斯抽采新技术,是快速降低煤矿瓦斯最直接有效的途径。针对目前抽采现场受道路、场地等因素制约、在运输、安装等方面存在困难以及现场设备布置分散、不利管理和维护等问题,提出设备成套化的理论体系。该体系主要有真空泵、发电机、循环水箱、防火防爆等设备,所有设备撬装组合成一体式抽采设备,在有效解决以上问题的同时还具有对地形适应性强、占地面积小、减少设备安装及回收时间,提高工作效率、节约设备运输、安装及回收成本等优势,便于现场操作与管理。     

煤矿区煤层气三区联动立体抽采理论与模式

为了实现煤矿区煤炭与煤层气2种资源的安全高效协调开发,基于煤炭开发时空接替规律,将煤矿区划分为规划区、准备区、生产区3个区间,分别采用地面钻井排采、地面与井下联合抽采以及本煤层钻孔抽采等不同的瓦斯抽采技术以保证煤炭安全高效生产。根据煤矿安全生产容许最高瓦斯含量数学模型、煤层瓦斯压力数值模拟模型和煤层气立体抽采优化专家系统,创立了三区联动的区域递进式立体抽采模式（晋城模式）,提高了煤炭资源采出率,实现了煤矿瓦斯井下抽采和地面原位抽采2个独立产业模式的有效衔接,解决了煤层气开发与煤炭开采的时空矛盾。     

煤矿区煤层气抽采经济评价方法

根据煤层气开发项目的特点,在借鉴国内目前常用的煤层气抽采经济评价方法的基础上,选取财务内部收益率、财务净现值、投资回收期作为评价指标,探讨了煤层气抽采项目经济评价方法。     

煤层气开采技术应用现状及其改进

为解决我国煤层气平均采收率低的问题,从储层特征和开采技术2个方面进行了分析。在此基础上,探讨了不同开采技术与特定地质条件的开采技术适用性以及各种新型开采技术所具有的优势。研究结果认为,煤储层的＂低含气饱和度、低渗透率、低储层压力＂特征以及现行开采技术适用性差是我国煤层气采收率低的主要原因;套管（压裂）完井、超短半径水平井和多分支水平井综合运用应作为我国煤层气开采的主要模式。分析认为采用注入混合气体增产、多级强脉冲加载压裂、＂固氮酶＂、＂虚拟产层＂等各种新型开采技术来提高我国煤层气采收率,实现高效开采。     

我国煤层气勘探与开发技术现状及发展方向

介绍了煤层气勘探与开发技术体系的内涵,分析了我国煤层气勘探开发技术的现状与存在的问题,包括煤层气资源勘探技术、煤层气地面井增产技术、煤层气地面井排采技术、煤层气矿井抽采及煤气共采技术。针对煤层气勘探与开发的技术需求,对煤层气勘探与有利区块优选技术、以沁水和鄂尔多斯2个盆地为主的中～高煤阶地区煤层气增产技术、低煤阶地区煤层气单井增产与规模性开发技术、多煤层及构造煤地区煤层气地面井开发技术、煤炭与煤层气协同开采技术的近期、中期、远期规划提出了研究建议。     

煤层气开发对煤矿安全生产的地质保障性分析

煤层气的开发不仅可以利用新能源,获得直接的经济效益,而且可以改善瓦斯环境、减少矿井事故、提高煤田勘探程度以及为煤层顶板管理、火灾防治、煤尘爆炸等提供依据。在目前国内煤矿事故频发的情况下,应加大煤层气开发力度,通过煤层气的开发,加强煤矿地质安全保障,有效地降低煤矿事故,促进煤矿安全生产。     

我国煤矿区煤层气开发利用技术进展

针对我国煤层气资源丰富但开发难度较大的实际情况,国家通过加大科技创新重视程度和投入力度,取得了一系列突破性进展,对煤矿区煤层气开发利用中的基础理论、关键技术、重大装备、集输利用、开发模式等方面取得的新进展进行了总结,同时剖析了煤矿区煤层气开发利用面临的问题,并提出了煤矿区煤层气开发利用技术的发展方向,以期为煤矿区煤层气高效开发利用提供参考.     

安阳-鹤壁矿区的煤层气资源勘探

安阳-鹤壁矿区有着丰富的煤层气资源,为了更好地指导该区的煤层气勘探开发及煤矿瓦斯灾害治理,以煤田勘探、煤层气勘探资料为基础,对该区煤层气的地质特征进行了系统的探讨.通过对构造背景、煤的储层特征、煤的吸附特征、地应力特征、二1煤层气含气量等的分析,指出含气量分布特征及其控制因素.并在此基础上预测了该区深部二1煤层煤层气含气量,评价了煤层气资源开发潜力.研究结果表明该区二1煤层气含量和渗透性较高,煤层气资源较为富集,煤层气资源量达1132.98亿m3,具有较好的煤层气开发潜力,区内存在3个较有利于煤层气地面开发的区块,其中彰武伦掌-鲁仙-铜冶可作为首选开发区块.     

淮南矿区煤矿煤层气抽采技术

根据淮南矿区实际，提出并研究了复杂特困条件下煤与煤层气共采技术。应用数值模拟、相似材料试验、工业性试验等方法，研究了开采煤层顶板煤层气抽采技术、开采保护层卸压增透抽采煤层气技术、地面钻井抽采采动影响区域煤层气技术等采动煤岩移动卸压抽采煤层气技术。以及原始煤层强化抽采煤层气技术的关键参数，全面考察了现场应用效果。     

我国煤矿巷道掘进技术和装备的现状与发展

针对我国煤矿巷道高效掘进的现状及特点,对煤巷、半煤岩巷及全岩巷3种不同类型的巷道掘进技术及典型掘进设备的性能参数进行了详细介绍;重点分析了我国煤矿主要掘进设备及技术在破岩能力、适应性及可靠性等方面与国外掘进设备存在的差距,指出国产重型掘进设备在设计制造、加工工艺、自动化技术和关键技术等方面还需进一步完善和优化;结合我国煤矿巷道高效掘进技术与装备存在的不足,对其发展趋势作了分析和预测。     

探讨煤层气的开发与利用

介绍了煤层气(瓦斯)的赋存状态,分析了影响瓦斯含量的地质因素,对我国煤层气开发与利用现状进行了研究,并对瓦斯如何开发和利用以及其所带来的经济效益作了简要阐述。     

煤层气井排采时储层渗透率变化特征研究

通过建立煤储层渗透率变化率与体积应变之间关系的数学模型,考察了煤储层的体积应变和渗透率变化率在煤层气开发过程中的变化.结果表明:煤层的体积应变在煤层气开发过程中分为2个阶段,初始阶段体积收缩,体积应变为负,随着有效应力的变化,体积应变逐渐变化为正并持续增加;而渗透率呈先减小后增大的不对称U型变化,最终增加到原来的1.5倍.