煤层气开采模式探讨
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If
编号：SM-ZD-16333
煤层气开米模式探讨
Orga nize enterp rise safety man ageme nt planning, guida nee, inspection and decisi on-mak ing.
en sure the safety status, and unify the overall plan objectives
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煤层气开采模式探讨
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20xx年国家煤矿安全监察局制定了“先抽后采，以风定
产，监测监控”的煤矿瓦斯防治方针，强化了瓦斯抽采在治理瓦斯灾害中的地位。但目前的井下瓦斯抽采远远不能满足瓦斯治理的要求，“地面钻采”煤层瓦斯日益提上日程。如何将“地面钻采+井下抽采”有机结合，则是摆在我们面前的难题。本文在分析了两种开采模式差异基础上，利用“系统工程事故树分析法+多层模糊数学综合评价法”，最后提出了不同类型矿井的煤层气开采模式。
1两种开采模式的异同 1.1开采机理的差异(1)井下煤层气抽采机理。所谓井下煤层气抽采就是借助
煤炭开采工作面和巷道，通过煤矿井下抽采、采动区抽采、废弃矿井抽采等方法来开采煤层气资源。井下煤层气抽采机理是：当煤层采动以后，破坏了原岩石力学平衡，造成了煤层的卸压，由于瓦斯气体90%以上以物理吸附状态存在于煤层中，为了继续保持平衡，煤层中的瓦斯涌出，通过人工改造使其成为密闭系统，从而持续维持卸压区域.这样，煤层瓦斯将源源不断被抽出。由此可见：使井下煤层气得以抽采的2个基本条件是：在小范围内有足够的煤层气资源及使煤层瓦斯得以释放的煤层透气性大小。
(2)地面钻采煤层气机理。地面钻采煤层气就是利用垂直
井或定向井技术来开采原始储层中的煤层气资源。地面钻采煤层气的机理是：当储层压力降低到临界解吸压力以下时，甲烷气体从煤基质微孔隙内表面解吸出来；由于瓦斯浓度差异而发生扩散到煤的裂隙系统，最后以达西流形式流到井筒。
解吸是煤层气进行地面钻采的前提，降压是解吸的前提。由此可见：地面钻采煤层气能否发生的根本在于煤层气是否能降压解吸。
1.2实施方法的不同井下煤层气抽采主要是通过钻孔方式钻进几
百米到上
千米，利用抽放泵对井下煤层气进行采收，资源量和透气性是其发生基础。地面钻采煤层气是通过排水降压使煤层气解吸并采出，其实施方式主要是打垂直井或定向井。并在井下煤储层下制造口袋，利用抽水泵抽取煤储层中的水使煤储层压力降低到临界解吸压力以下产出
1.3两种开采模式的相同点不管井下煤层气抽采还是地面煤层气钻
采，其投入资金
量大、投资风险高、技术要求高、效益回报周期长，这是其共性。同时，不管是由于采煤引起煤储层的卸压还是地面钻探实施的排水降压，都是破坏了煤储层的力学平衡，为了建立新的平衡，从而使以物理吸附状态存在于煤储层的煤层气释放出来。
2影响开采模式的因素煤层气开采是否具有商业价值，取决于产气率大小、是
否具有竞争力的市场价格和规模性的产量。因此，无论采取井下抽采还是地面钻采工艺，都需要有一定的气含量做基础。
井下抽采煤层气在开采煤层气过程中由于无采取任何增产措施，这样，它的开采对煤储层本身的渗透性、百米钻孔的资源量和煤储层的解吸能力密切相关；而地面钻采煤层气从目前的经济、技术的可行性考虑，构造煤、构造复杂、水动力活动强的地区不利于地面钻采的实施。综上考虑，决定实
施井下抽采还是地面钻采的根本在于：资源量、煤储层的渗透性、煤体结构、水文地质条件和煤储层的解吸能力。
定的资源量是进行煤层气开采的基础。而一定的
含气量、煤层厚度、资源丰度是一定资源量的保证。
(2)渗透性。煤储层的渗流能力是煤层中气体导流能力的
反映，它关系到甲烷气体在煤中的赋存状态和开采抽放的难易程度。煤层气存在于煤的双孔隙系统中，煤的双孔隙系统为基质孔隙和裂缝孔隙。基质孔隙由孔隙大小来反映，是煤层气运移的通道；裂缝孔隙又称为割理，其不仅是储气空间，
同时它又可使基质孔隙连通，增强储层的渗透性。煤层渗透
率与煤的变质程度、煤岩组分和煤的灰分有密切关系。中等
变质的肥煤和焦煤，其渗透率最高低变质的褐煤、长焰煤和
气煤孔隙度大，渗透率次之; 中、高变质的瘦煤至无烟煤渗
透率最低。煤中惰质组含量越高、灰分越低，其渗透率越高。
⑶解吸能力。解吸能力的大小将直接影响煤层气的开采
难易程度及采收率。饱和度越大，煤层气的运移潜势就越大，煤层气的排采潜势就越高。根据实验研究表明，煤层气的吸附一解吸过程可近似看成可逆过程，因此，吸附时间越长，
对煤层气的解吸越不利。煤层气是靠降压解吸的，临/储压力比越高，越不利于煤层气的解吸。
(4)煤体结构。煤的坚固性系数和煤的破坏类型是煤体结
构的综合反映。
(5)地质条件。水动力活动频繁的地区，利于煤层气的运
移和扩散，不利于煤层气的保存，也不利于煤层气的排水降
压；构造复杂区域，将不利于煤层气进行地面钻采。
综上所述，得出煤层气开采模式的事故树模型，如图1。
3煤层气开采模式评判体系煤层气开采模式评判方法就是在对其影响因素的隶属
度规划基础上，通过专家确定的各影响因素的权重，利用模糊变换原理结合矩阵运算，从而确定各个影响因素的分值，从而划分出不同等级，最后确定出煤层气开采模式。具体方法如下:
采取何种煤层气开采模式的影响因素集可归纳为:
U=｛资源量，渗透性，解吸能力，煤体结构，地质条
件}={u1 ，u2，u3，u4，u5}
为了将评价结果定量化.将最后结果分为5个等级，即
评价集为:
V={好，较好，一般，较差，差}={v1 ，v2，v3，v4，v5} 决定开
采模式的因素集中的任一指标，属于好与坏的程
度构成一个模糊集合，其隶属函数取值于[0，1]区间。根据隶属度的大小，划分为5个等级:
设第i个因素的单因素评价为Ri=(ril ,…，rim)，它是
U的模糊子集。对于一个区域来说，其开采模式的各指标在不同地区有所不同，设在不同地区共测n次，根据统计原则，
确定某一指标在uik(u)中各等级中隶属度的次数m，从而确定rik=m/n 。以此建立了开采模式的单因素综合评判矩阵，
即:
权重确定：在综合决策中，指标因素的权重处于非常重
要的地位，它反映了各个指标因素在综合决策过程中所起的作用，直接影响到综合决策的结果。本文根据专家评分方法结合统计原则，建立了各因素之间的权重分配。将权系数矩
阵记为：M=(m1 , m2 , m3 , mm4);它们之和为 1 。
然后应用模糊矩阵的复合运算，得到开采模式的模糊综
合评判矩阵为:
对B进行归一化处理，
评语是属模糊性的，为了比较方便，对评语进行量化处
理。本文采用百分制进行量化，定量评价等级如表
B与量化值之问矩阵的积得出的数值与等级标准表比较
得出多级综合评判结果。建立的煤层气开采模式的评价体系如表2。
4煤层气开采模式
煤层气开采评判体系建立后，根据某一地区的实际情况
计算出各评判指标的分值，从而建立了煤层气开采模式，如图2所示。
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煤层气地球物理测井技术的思考
煤层气地球物理测井技术的思考 发表时间：2018-08-06T10:35:55.557Z 来源：《科技中国》2018年3期作者：唐万亨 [导读] 摘要：近一二十年来，随着大气污染，环保形势越来越严峻，煤层气作为一种热值高，燃烧后清洁，被重新审视，成为国际国内崛起的洁净、优质能源和化工原料。作为传统的煤田地质勘探行业，对煤层气这一新型的非常规能源的开采利用须要引起足够的重视。煤层气可以作为能源利用的开采方法，现在主要参照天然气开采模式，即采用地面钻井抽采。作为非传统能源，煤层气的勘探开采工艺肯定区别于传统煤田的工艺，这对勘探开采中起重要作用的 摘要：近一二十年来，随着大气污染，环保形势越来越严峻，煤层气作为一种热值高，燃烧后清洁，被重新审视，成为国际国内崛起的洁净、优质能源和化工原料。作为传统的煤田地质勘探行业，对煤层气这一新型的非常规能源的开采利用须要引起足够的重视。煤层气可以作为能源利用的开采方法，现在主要参照天然气开采模式，即采用地面钻井抽采。作为非传统能源，煤层气的勘探开采工艺肯定区别于传统煤田的工艺，这对勘探开采中起重要作用的测井工作也提出了新的要求。煤层气作为煤田伴生的一种非传统能源，因其的环保性，越来越受到广泛重视，本文就煤层气勘探开采过程中需要用到的测井技术浅谈下想法。 关键词：煤层气；测井技术；勘探开采 煤层气，指储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、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，俗称“瓦斯”，瓦斯是古代植物在堆积成煤的初期，纤维素和有机质经厌氧菌的作用分解而成。在高温、高压的环境中，在成煤的同时，由于物理和化学作用，继续生成瓦斯。瓦斯是无色、无味的气体，但有时可以闻到类似苹果的香味，这是由于芳香族的碳氢气体同瓦斯同时涌出的缘故。瓦斯对空气的相对密度是0.554，在标准状态下瓦斯的密度为0.716kg/m3，瓦斯的渗透能力是空气的1.6倍，难溶于水，不助燃也不能维持呼吸，达到一定浓度时，能使人因缺氧而窒息，并能发生燃烧或爆炸。瓦斯在煤体或围岩中是以游离状态和吸着状态存在的。瓦斯是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气，其主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气，以及微量的惰性气体，如氦和氩等。在标准状况下，甲烷至丁烷以气体状态存在，戊烷以上为液体。如遇明火，即可燃烧，发生“瓦斯”爆炸，直接威胁着矿工的生命安全。因此，矿井工作对“瓦斯”十分重视，除去采取一些必要的安全措施外，有的矿工会提着一个装有金丝雀的鸟笼下到矿井，把鸟笼挂在工作区内。原来，金丝雀对“瓦斯”或其他毒气特别敏感，只要有非常淡薄的“瓦斯”产生，对人体还远不能有致命作用时，金丝雀就已经失去知觉而昏倒。矿工们察觉到这种情景后，可立即撤出矿井，避免伤亡事故的发生。瓦斯爆炸一直是煤矿安全生产的一个重大隐患。近一二十年来，随着大气污染，环保形势越来越严峻，煤层气作为一种热值高，燃烧后清洁，被重新审视，成为国际国内崛起的洁净、优质能源和化工原料。 作为传统的煤田地质勘探行业，对煤层气这一新型的非常规能源的开采利用须要引起足够的重视。煤层气可以作为能源利用的开采方法，现在主要参照天然气开采模式，即采用地面钻井抽采。作为非传统能源，煤层气的勘探开采工艺肯定区别于传统煤田的工艺，这对勘探开采中起重要作用的测井工作也提出了新的要求。下面就煤层气的勘探开采对于测井工作所需要解决的的技术需求，浅谈下想法。 一、勘探过程中的测井 众所周知，气体能够长期保存在地下，有其必要的条件，因而应该从其赋存条件选择合适的测井方法。煤层气作为一种气体，评价其储量，必须有含气量、饱和度、孔隙度、渗透率（绝对渗透率和相对渗透率）、储层压力等。常规的煤田地质测井参数双侧向（DLL）、自然伽玛（GR）、自然电位（SP）、补偿密度（DEN）、补偿声波（AC）、井温（TEMP）、顶角（DEV）、方位角（AZIM）、双井径（CAL）等曲线。这些曲线显然不能满足对煤层气的评价，应引入新的测井参数，对煤层及所赋存的煤层气进行综合评价。补偿中子（CNL）测井，是在贴井壁的滑板上安装同位素中子源和远、近两个热中子探测器，用远、近探测器计数率比值来测量地层含氢指数的一种测井方法。目前广泛使用补偿中子来进行孔隙度测井。利用孔隙度和其它参数结合可以推算出渗透率、饱和度等相关评价参数。这些参数可以有效的对煤层气钻孔中煤层气的储量进行评价。 二、完井开采过程中的测井 固井阶段 煤层气开采井在裸眼井完工后，为了保证抽取生产，需要进行固井完井工艺。在此过程中，需要对固井完井质量进行检查，需要引入水泥胶结测井（CBL）和声波变密度测井（VDL）。两种方法的原理是通过声波幅度进行测井。水泥胶结测井（CBL）可以判断固井水泥环和套管的胶结程度，再引入声波变密度测井（VDL）可以评价水泥环和地层、套管的胶结程度。这些基本上可以解决固井质量评价。基于这两种原理的基础上，最新发展起来了水泥评价测井（CET）和脉冲回声测井（PET）,可以更好的不受外界微小环境及自身所处环境状态的影响，更好的完成水泥胶结评价。 射孔阶段 射孔是采用特殊聚能器材进入井眼预定层位进行爆炸开孔让井下地层内流体进入孔眼的作业活动。煤层气裸眼井固井完成后，需要进行目的层射孔。参考中国石油天然气集团对旗下的五大钻探工程公司（大庆、川庆、西部、渤海、长城）的测井分公司及中国石油天然气集团测井公司的分工，射孔属于测井公司业务的一部分。目前世界各国的射孔技术按输送方式可以分为两类：一是电缆输送射孔；二是油管输送射孔。按其穿孔作用原理可分为子弹射孔技术、聚能式射孔技术、水力喷射射孔技术、机械割缝式射孔技术、复合射孔技术等。煤层气抽采井在固井完成之后，要投入生产阶段，必须要进行目的层的射孔作业，因此射孔作业，也是煤层气测井需要关注的一个方面。 三、结语 煤层气测井是指根据煤层气储层(煤层) 与围岩在岩性物性上的差别，利用自然电位、双侧向（或感应）、微电极、补偿密度、自然伽马、声波时差、声波全波列、中子孔隙度以及井径测井等对其进行测井，煤层不仅是储存甲烷的储层，而且是生成甲烷的源岩。煤层的物理结构是一个双重孔隙，即煤层中有由基质孔隙和裂缝孔隙的孔隙系统，其裂缝孔隙又由主割理(面割理)和次级割理(端割理)组成。煤层甲烷呈三种状态存在于煤中，即以分子状态吸附在基质孔隙的内表面上；以游离气体状态存在于孔隙和裂缝；或溶于煤层的地层水中。由于煤层的物理结构以及煤层气(甲烷)的存储、运移等方面区别于常规天然气，因而传统的常规天然气储层的评价方法不适合于评价煤层气层。综上所述，煤层气测井对于我们传统煤田地质勘探系统的测井工作，面临诸多的新技术、问题和挑战，但是也有我们自身的优势。我们对
煤层气开发与利用
煤层气开发与利用 薛学良1 （郑州大学化工与能源学院，河南郑州450001） 摘要：对煤层气性质、开发与利用的意义、煤层气重特大事故统计、资源分布情况、煤层气利用技术及可行性、利用应用点等进行分析和阐述。 关键词：煤层气；开发与利用 引言 煤矿瓦斯事故是煤矿安全生产的最大威胁之一。我国国有煤矿高瓦斯和瓦斯突出矿井占总矿井数的46%，瓦斯事故频繁，每年因瓦斯灾害造成的死亡人数达2000人以上。仅根据最近15年的统计，因瓦斯事故而死亡的人数约占煤炭行业工伤事故死亡人数的30-40%，占重大事故的70-80%，直接经济损失超过500亿元。瓦斯事故造成的人员伤亡和巨大经济损失，在社会上形成很大负面影响。 另在市场热点显得难以为继的背景下，七大战略产业（节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料和新能源汽车）无疑将成为新兴奋点。窥全豹之一斑，有效的开发利用煤层气尤显意义非凡。 1）可从根本上防止煤矿瓦斯事故的发生、改善煤矿安全生产，提高经济效益。 2）可变害为宝，把煤炭开采过程中产生的煤层气有效利用，在一定程度上改善我国的能源结构，增加洁净的气体能源，弥补我国常规天然气在地域分布和供给量上的不足。21世纪是煤层气大发展的时代，煤层气是我国常规天然气最现实、可靠的替代能源。具有重大战略意义。 3）可避免因采煤造成煤层气这种不可再生资源的浪费，还在减少温室气体排放、改善大气环境方面具有非常重要意义。 4）可带动运输、钢铁、水泥、化工、电力、生活服务等相关产业的发展，增加就业机会，促进当地经济的发展。 煤层气是一种新兴能源，在现如今低碳减排、节能减排的大潮中，煤层气必将成为一个新的热门研究方向，相对而言，煤层气这一新兴词汇还不被大众了解，我们的基本思路是：希望通过我们所了解的知识和资料，结合专业学科特色及教师项目选题写一篇关于煤层气的科技论文，让大众了解这一新兴产业。 弱水三千，我只取一瓢饮。专注，专一，只为更专业! 作为准化工人，我们愿竭尽全力参与致力于推广煤炭综合利用、高效转化与洁净生产等方面技术的研发与应用中，使煤炭工业走高效、安全、环保、现代化的新型发展道路。
煤层气利用技术简介通用版
安全管理编号：YTO-FS-PD501 煤层气利用技术简介通用版 In The Production, The Safety And Health Of Workers, The Production And Labor Process And The Various Measures T aken And All Activities Engaged In The Management, So That The Normal Production Activities. 标准/ 权威/ 规范/ 实用 Authoritative And Practical Standards
煤层气利用技术简介通用版 使用提示：本安全管理文件可用于在生产中，对保障劳动者的安全健康和生产、劳动过程的正常进行而采取的各种措施和从事的一切活动实施管理，包含对生产、财物、环境的保护，最终使生产活动正常进行。文件下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用。 煤层气简介 煤层气俗称煤矿瓦斯，是一种以吸附状态为主，生成并储存在煤系地层中的非常规天然气。其成分与常规天然气基本相同(甲烷含量大于95%，发热量大于8100大卡)，完全可以与常规天然气混输、混用，井下抽放的煤层气不需提纯或浓缩就可直接作为发电厂的燃料，可大大降低发电成本。 煤层气是近20年来崛起的新型洁净能源，它在发电、工业和民用燃料及化工原料等方面有广泛的应用，对煤层气的合理利用可以缓解当前能源短缺的状况，改善能源结构，降低温室气体排放，提高煤矿生产的安全性并带动相关产业的发展。 煤层气利用技术 世界主要产煤国都十分重视开发煤层气，英国、德
煤层气开发利用现状与发展方向
第6期2006年12月 矿产综合利用 M ulti purpose Utili za ti on of M i n era l Resources No.6 D ec.2006 煤层气开发利用现状与发展方向 朱志敏1,沈冰1,蒋刚2 (1.中国地质科学院矿产综合利用研究所,四川 成都 610041; 2.中铁十三局第四工程公司,黑龙江 哈尔滨 150008) 摘要:为了进一步开发利用煤层气资源,分析了国内外煤层气开发利用历史与现状。与美国相比,中国煤层气开发利用比较落后,中国煤层气基础工作应当首先进行煤层气地质特征研究,进而找到适合中国煤层气地质条件的开发利用方法。 关键词:煤层气;能源;勘探;开发利用 中图分类号:P618.11 文献标识码:A 文章编号:100026532(2006)0620040204 煤层气又称煤层甲烷(coalbed methane),是与煤伴生、共生的天然气资源,是一种潜在的储量巨大 [7]严建华,冯乃谦,瞿凡,等.载银天然沸石抗菌耐久性的 研究[J].硅酸盐通报,2002(3):7～10. [8]侯文生,魏丽乔,戴晋明,等.载银沸石抗菌剂在塑料中 的分散性研究[J].电子显微学报,2003,22(6):598～598. [9]李殿超,蒋引珊,姚爱华,张洪飞.载银沸石的抗菌性能 及热稳定性研究[J].非金属矿,2003,26(3):8～9. [10]刘晓洪,夏军,金晓红.海泡石载银抗菌剂的制备研究 [J].武汉科技学院学报,2003,16(4):63～66. [11]王长平,李计元,刘秀莲.载Ag海泡石抗菌粉体的研制 [J].天津城市建设学报,2001,7(4):237～239. [12]李玉平,卢军,郑廷秀.海泡石在杀虫建筑涂料研制中 的应用[J].非金属矿,2004,27(1):22～24. [13]贺卫卫,李玉平,卢军,等.以海泡石为释缓载体的杀虫 涂料[J].中国涂料,2004(5):20～24.[14]胡发社,程海丽,扬飞华,等.坡缕石型载银抗菌剂的研 制[J].现代化工,2001,21(6):35～37. [15]余海霞,张泽强,谢恒星.载银型抗菌累托石的制备及 其性能[J].武汉科技学院学报,2003,25(1):46～48. [16]李博文,肖清华.载银膨润土的抗菌性能研究[J].非金 属矿,2001,24(5):17～18. [17]田春燕,张培萍,李书法,等.非金属矿物在抗菌材料制 备中的应用[J].2004,23(2):201～204. [18]张乃娴.粘土矿物研究方法[M].北京:科学出版社, 1990. [19]郑自立,等.中国坡缕石[M].北京:地质出版社,1997. [20]郑自立,胡发社,程海丽,等.载银络合离子坡缕石型无 机抗菌剂[P].中国专利 0124957,2002-04-24. [21]韩丽,彭勇,侯书恩.累托石的开发利用[J].矿产综合 利用,2003(4):20～23. Presen t S itua ti on of Research and D evelopm en t Trends i n the Nonm et a lli c M i n era ls Ag2Carry i n g An ti bacter i a l M a ter i a ls L I A NG Kai1,2,T ANG L i2yong3,WANG Da2wei1 (1.Central South University,Changsha,Hunan,China; 2.Shaoguan College,Shaoguan,Guangdong,China; 3.J iangsu University,Zhenjiang,J iangsu,China) Abstract:The p resent situati on of research on natural nonmetallic m inerals Ag2carrying antibacterial materials was briefly intr oduced in this paper.The antibacterial ability of several Ag2carrying nonmetallic m inerals,such as zeo2 lite,sep i olite and paligorskite was revie wed.Their app licati on and devel opment trends were als o discussed. Key words:Non metallic m inerals;Ag2carrying;Antibacterial materials 收稿日期:2005207227 作者简介:朱志敏(1978-),男,硕士,主要从事天然气地质学研究。
煤层气的开采与利用
煤层气的开采与利用 （包括不限于新旧技术的介绍与对比、国内外技术对比，目的是搞清楚煤层气作为一种自然资源是如何实现经济效益的）； 一.煤层气背景介绍 1.我国煤层气资源分布 我国大型煤矿区煤层气资源丰富,13个大型煤炭基地煤矿区埋藏深度1500m以浅,煤 ,煤 2. 12起,。3. 程等。 地质载体特殊性 煤层气的地质载体为煤层,煤炭本身就是能源开发的重要对象,这一自然属性更是有别于其他所有的化石能源矿产。煤层气与煤炭资源的同源同体的伴生性决定了这2种资源的开发必然有密不可分的内在关联。煤矿区煤炭资源的开采引起矿区岩层移
动的时空关系,影响着煤层气资源开发的钻井(孔)的布设、采气方法的选择和抽采效果等多个方面。 鉴于上述特殊性,煤层气勘探开发技术既有常规天然气勘探开发技术的来源、借鉴甚至直接移植,又有自己的独特性,还有与采煤技术交叉融合的耦合特性,是一个与常规天然气和煤炭开发技术既有联系又有区别的复杂技术系统。 1. 三(多) , 2. 创新, 3. 前提下，协同开采技术得以发展和进步。如解放层开采、井上下联合抽采、煤炭与煤层气共同开采等就是其典型实例。 4.煤层卸压增透技术
对于煤层渗透率低和含气饱和度低的矿区须探索应用煤层卸压增透技术,提高煤层气 抽采率。此类技术主要包括保护层开采卸压增透技术、深孔预裂爆破技术、深穿透 射孔技术、高能气体压裂技术和高压水力增透技术等。 三.近年来我国煤层气开采技术发展 1.勘探技术手段深化 （eg 2~3倍； 管、。）2. 活性 变排量控制缝高技术、前置液粉砂多级段塞降滤失技术、前置液阶段停泵测试技术、大粒径/高强度支撑剂尾追技术、压后合理放喷控制技术等。 针对多煤层地区,采用煤层和岩层组合分段压裂技术,可以有效提高单井产量和资源 利用效率。
国内外煤层气资源开发利用现状
国内外煤层气资源开发利用现状 煤层气又称煤层甲烷或煤层瓦斯，是煤层在其形成演化过程中经生物化学和热解作用所生成，并储集在煤层中的天然气。目前，世界上开展煤层气勘探开发的主要有美国、加拿大、澳大利亚、俄罗斯、印度和中国等国家，其中美国已在圣胡安、黑勇士、北阿帕拉契亚、粉河等多个盆地进行了大规模的开发，并已在美国天然气供应中发挥重要作用。加拿大也已形成商业煤层气产能，且煤层气生产规模仍在扩大。在北美，煤层气与致密气、页岩气一起已经成为实现天然气储量接替的三类重要的非常规资源之一。剑桥能源预测，在北美以外的地区，以上三类非常规气将在十年后形成大规模开发，因此，可以预见，煤层气将在世界范围内迎来一个全新的发展阶段。 一、煤层气的资源现状 1、世界煤层气资源分布 世界煤层气资源储量为256.3万亿m3，约为常规天然气资源量的50%，主要分布在北美、前苏联和中国等煤炭资源大国，其中俄、美、中、加、澳五国合计占90%（表1）。但是，由于各国研究程度不一，煤层气资源量的准确性有很大差别。， 表1 世界主要国家煤层气资源储量
数据来源：1. CMM Global Overview，2006.7；2.根据美国环保局报告，2002；3.其他文献 据不完全统计（表1），世界煤层气资源主要分布在北美洲、俄罗斯/中亚和亚太地区。其中北美地区占35％，俄罗斯/中亚32％，亚太21％，欧洲10％，非洲2％。目前许多国家都开展了煤层气的开发利用研究工作，除美、加两国以外，20个国家已钻探了煤层气探井以开展研究（表2）。但是商业煤层气开发目前主要在美国、加拿大、澳大利亚等三国，中国、印度、波兰、英国等国家正在积极推进之中。
煤层气地球物理测井技术现状及发展趋势
第33卷 第1期 2009年2月 测 井 技 术 WELL LO GGIN G TECHNOLO GY Vol.33 No.1Feb 2009 基金项目:国家科技大专项大型油气田及煤层气开发课题煤层气地球物理测井技术研究(2008ZX50352002)作者简介:张松扬,男,1963年生,博士,高级工程师,现为煤层气地球物理测井技术研究课题组组长。 文章编号:100421338(2009)0120009207 煤层气地球物理测井技术现状及发展趋势 张松扬 (中国石化石油勘探开发研究院,北京100083) 摘要:在煤层气勘探开发中,地球物理测井是识别煤层、分析煤层特性、评价煤层气储层的重要手段。煤层气储层具有非均质性和各向异性较强、孔隙结构复杂的特点,常规油气勘探中测井解释评价的基本模型在煤层气解释中不能直接套用,必须建立适合煤层气测井的解释方法和模型,才能对煤层气做出正确评价。通过煤层气勘探开发测井技术应用调研,对煤层气测井采集技术、解释评价技术及面临的技术难题进行了阐述,指出当前煤层气勘探开发测井技术的发展趋势。认为我国未来煤层气测井技术的发展将向成像测井技术的应用、煤心刻度测井技术的应用,井中和井间地球物理技术的结合等方向发展。关键词:测井技术;煤层气;解释评价;发展趋势中图分类号:P631.81 文献标识码:A Actualities and Progresses of Coalbed Methane G eophysical Logging T echnologies ZHAN G Song 2yang (Petroleum Exploration and Production Research Institute ,SINOPEC ,Beijing 100083,China ) Abstract :The geop hysical logging technologies are important means to identify coal bed ,analyze coal bed t rait and evaluate t he coalbed met hane reservoir in t he process of coalbed met hane explo 2ration and develop ment.The conventional log interp retation and evaluation models for oil explo 2ration can not be directly used in coalbed met hane evaluation ,because t he coalbed met hane reser 2voir is different from t he oil reservoir in t he following aspect s.It has higher heterogeneity ,higher anisot ropy ,and more complex porosity.The interpretation met hod and model suitable to t he coalbed met hane logging should be established to correctly evaluate t he coalbed met hane reser 2voir.After st udying t he coalbed met hane exploration and develop ment technologies in recent years ,expounded are data acquisition technology ,data interp retation technology in coalbed met h 2ane logs ,t he technology challenges we face and coalbed gas develop ment t rend.It is believed t hat t he coalbed met hane log technology in China should make p rogress by applying imaging logging ,coal core calibration logging ,and combined in 2well and between 2well seismic technologies.K ey w ords :logging technology ,coalbed met hane ,interp retation &evaluation ,develop ment t rend 0 引 言 地球物理测井是煤层气勘探开发配套工艺技术之一,可以提供高精度的煤层气储层测井地质信息。开展煤层气地球物理测井评价技术的研究具有重要意义和广阔应用前景[1210]。近年来,我国煤层气地球物理测井技术研究已取得长足发展[11220]。原地质 矿产部华北石油地质局数字测井站自1991年率先开始在安徽淮南、河南安阳、山西柳林等地区开展了地球物理测井在煤层气储层评价中的应用研究,取得了定性识别煤层特性等方面的一些进展[5,11212]。中国石油集团测井有限公司自1997年开始,先后在山西大城、晋城、吴堡、大宁-吉县和安徽淮北地区对煤系地层应用测井新技术开展相应的煤层气储层
煤层气开采技术
煤层气简介 1、定义 煤层气，是指储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、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气，是近一二十年在国际上崛起的洁净、优质能源和化工原料。 煤层气俗称“瓦斯”，其主要成分是CH4（甲烷),与煤炭伴生、以吸附状态储存于煤层内的非常规天然气，热值是通用煤的2-5倍，主要成分为甲烷。1立方米纯煤层气的热值相当于1.13kg汽油、1.21kg标准煤，其热值与天然气相当，可以与天然气混输混用，而且燃烧后很洁净，几乎不产生任何废气，是上好的工业、化工、发电和居民生活燃料。 煤层气空气浓度达到5%-16%时，遇明火就会爆炸，这是煤矿瓦斯爆炸事故的根源。煤层气直接排放到大气中，其温室效应约为二氧化碳的21倍，对生态环境破坏性极强。在采煤之前如果先开采煤层气，煤矿瓦斯爆炸率将降低70%到85%。煤层气的开发利用具有一举多得的功效：洁净能源，商业化能产生巨大的经济效益。 2、煤层气与煤矿瓦斯的关系与差异 在煤炭工业界通常将涌入煤矿巷道内的煤层气称之为煤矿瓦斯（Gassy），其气体组分除煤层气组分外，还有煤矿巷道内气体的成分，如氮气（N2）、二氧化碳（CO2）等空气组分以及一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）等采矿活动所产生的气体组分。
在煤层气概念引进初期，有些学者为便于业外人士了解煤层气，通常在煤层气一词后加注“俗称煤矿瓦斯”。 近年来，国内外有些学者为区分两者之间的概念差异，将通过煤矿井下抽放（Gas Drainage in-mine）、采动区（GOB）抽放或废弃矿井（Abandoned Mines）抽排等方式获得的煤层气称为Coal Mine ethane （缩写为CMM）。 2、存在形式 吸附于煤内表面；以游离态存在于煤的天然孔隙中；少量溶解在煤的地层水中。 3、用途 煤层气（煤矿瓦斯）作为一种非常规天然气，可作为瓦斯发电、居民生活和工业锅炉燃料。煤层气可以用作民用燃料、工业燃料、发电
煤层气产出过程
第五章煤层气产出过程 煤层气井的排采过程与常规天然气井显然不同，通常具有一个产气高峰期。这种差异，起源于煤层气主要以吸附状态赋存。 第一节主要内容： 在煤层气开采初期一般要进行“脱水”处理，即所谓的“排水降压”过程，目的是诱导煤层气的解吸、扩散、渗流作用由高势能方向往低势能方向连续进行。 一、煤层气流动机理 煤层气产出包括三个相互联系的过程，即解吸、扩散与渗流。 地下水的采出使煤层气压力降低。当煤层压力降低到一定程度时，煤中被吸附的气体开始从微孔隙表面分离，即解吸。解析气浓度在解吸面附近较高，在裂隙空间中较低。因此，煤层气会在浓度梯度的驱动下，通过孔隙—微裂隙系统向裂隙空间扩散。在煤层中，可能有三种扩散机理：以分子之间相互作用为主的体积扩散，以分子—表面相互作用为主的Knudsen扩散，基质表面的吸附气层表面扩散。 按照煤层中发生的物理过程，煤层气产出相继经历了三个阶段： 第一阶段，水的单相流。在此阶段，煤层裂隙空间被水所充满，为地下水单相流动阶段。 第二阶段，非饱和单相流。这一阶段，裂隙中为地下水的非饱和单相流阶段，虽然出现气—水两项阶段，单只有水相才能够连续流动。 第三阶段，气—水两相流。随着储层压力下降和水饱和度降低，水的相对渗透率不断下降，气的相对渗透率逐渐升高。最终，在煤层裂隙系统中形成了气—水两相达西流，煤层气连续产出。 上述三个阶段在时间和空间上都是一个连续的过程。随着排采时间的延长，第三阶段从井筒沿径向逐渐向周围的煤层中推进，形成一个足以使煤层气连续产出的降压漏斗。 二、煤层气开采过程 原始地层条件下，煤层及其围岩中地下水一般较多，储层压力大致等同于水
浅谈煤层气测井技术
因其具有改善能源结构，缓解能源压力，保障煤矿安全生产，保护环境等优点，近年来，煤层气开发利用成为能源勘探的一个亮点。为进一步加大煤层气抽采利用力度，强化煤矿瓦斯治理，减轻煤矿瓦斯灾害，国务院办公厅于2006年6月发布了《关于加快煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用的若干意见》。在煤炭资源勘探日趋减少的情况下，煤层气勘探给煤炭地质勘探带来了一个新的发展机遇。 1煤层气测井现状 ①早先国内各大石油勘探局（公司）凭着技术、 仪器设备的优势和固井、射孔、压裂方面的能力，率先进入煤层气测井市场，测井项目、测井参数、报告格式均按照石油测井模式进行。现行的唯一一个煤层气测井规程--《煤层气测井作业规程》（中联煤层气有限责任公司企业标准Q/CUCBM 0401-2002）基本照搬了石油测井的标准。测井仪器系统有CSU- D 、SKD-3000、SKH-2000、SKN-3000等等。 ②随着煤层气测井市场的不断扩大，许多煤田 勘探测井队伍进入煤层气测井市场，测井仪器设备主要有美国蒙特系列Ⅲ数字测井仪、渭南煤矿专用设备厂的TYSC 型和北京中地英捷物探仪器研究所的PSJ-2型数字测井仪系统。 2煤层气测井仪器对比分析 ①石油测井仪器设备具有组合化程度高、可测 参数多等优点，如感应测井、地层产状测井、微球聚焦等仪器。但仪器体积大、笨重，施工成本高，采样间隔大，解释精度低。 ②美国蒙特系列Ⅲ数字测井系统方法仪器多， 配备有中子、全波列、产状仪等，基本可以满足煤层气测井参数要求；渭南煤矿专用设备厂的TYSC 型数字测井仪需要另外配备其它仪器厂的补偿中子、双侧向、全波列等测井探管；北京中地英捷物探仪器研究所基本可以配全煤层气测井仪器系统。这些煤田测井仪器设备均具有轻便灵活的特点，虽然组合化程度比石油测井仪器低，但对于煤层气钻孔只是 n ×100m 的孔深来说，效率并不低，而采样间隔密，解 释精度高，施工成本低，适用于煤层气测井。 3测井地质成果 煤层气测井的主要地质任务为： ①划分钻井岩性，进行岩性分析；②确定煤层的深度、厚度及其结构； ③进行煤质分析，计算目的煤层的固定碳、灰 分、水分及挥发份，计算目的煤层的含气量； ④进行含水性、渗透性分析； ⑤测量钻井的井斜角和方位角，计算钻孔歪斜 情况； ⑥测量井温，了解储层温度； ⑦检查固井质量，评价水泥环的胶结情况等。 对于钻井岩性的划分和煤层深度、厚度及其结构的确定，可以说是煤田测井仪器的强项，其较高的仪器分辨率可以划分煤层中10cm 左右的夹矸，井温、井斜测量也可以进行连续测量。在煤质分析、碳、灰、水及含气量计算中，其关键是选择计算参数。在一个地区实施煤层气测井，要尽量收集目的煤层的各项实验室指标，并将其与测井的各项参数进行对比，找出相关关系，以便使测井计算出的煤层各项指标更客观、更接近实际。 作者简介：赵保中（1956—），男，物探工程师，长期从事地球物理测 井、地质勘探等工作。 浅谈煤层气测井技术 赵保中，郑应阁，吴正元 （河南省煤田地质局二队，河南洛阳471023） 摘要：目前用于煤层气测井的主要设备有美国蒙特系列Ⅲ数字测井仪、渭南煤矿专用设备厂TYSC 型和北京中地英捷物探仪器研究所PSJ-2型数字测井仪系统。煤层气裸眼井常测的参数有自然伽马、长短源距人工伽马、自然电位、双侧向、双井径、声波、补偿中子、井温、井斜等，而固井质量检查测井则用自然伽马、声幅、声波变密度和磁定位等方法。受井径过大的影响，密度三侧向测井、声速和补偿中子测井会存在较大误差。另外《煤层气测井作业规程》是单一企业标准，其中有些规定在实际执行过程中存在诸多问题，需在实践中进行修正。关键词：测井仪器；测井方法；固井；测井规范；煤层气中图分类号：P631.8 文献标识码：A 文章编号：１674－1803（２００8）12－００32－０2 中国煤炭地质 COAL GEOLOGY OF CHINA Vol．20No．12Dec ．２００8 第20卷12期２００8年12月
煤层气开采模式探讨
I If 编号：SM-ZD-16333 煤层气开米模式探讨 Orga nize enterp rise safety man ageme nt planning, guida nee, inspection and decisi on-mak ing. en sure the safety status, and unify the overall plan objectives 编制: 审核: 时间: 本文档下载后可任意修改
煤层气开采模式探讨 简介：该安全管理资料适用于安全管理工作中组织实施企业安全管理规划、指导、检查和决策等事项，保证生产中的人、物、环境因素处于最佳安全状态，从而使整体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。文档可直接下载或修改，使用时请详细阅读内容。 20xx年国家煤矿安全监察局制定了“先抽后采，以风定 产，监测监控”的煤矿瓦斯防治方针，强化了瓦斯抽采在治理瓦斯灾害中的地位。但目前的井下瓦斯抽采远远不能满足瓦斯治理的要求，“地面钻采”煤层瓦斯日益提上日程。如何将“地面钻采+井下抽采”有机结合，则是摆在我们面前的难题。本文在分析了两种开采模式差异基础上，利用“系统工程事故树分析法+多层模糊数学综合评价法”，最后提出了不同类型矿井的煤层气开采模式。 1两种开采模式的异同 1.1开采机理的差异(1)井下煤层气抽采机理。所谓井下煤层气抽采就是借助 煤炭开采工作面和巷道，通过煤矿井下抽采、采动区抽采、废弃矿井抽采等方法来开采煤层气资源。井下煤层气抽采机理是：当煤层采动以后，破坏了原岩石力学平衡，造成了煤层的卸压，由于瓦斯气体90%以上以物理吸附状态存在于煤层中，为了继续保持平衡，煤层中的瓦斯涌出，通过人工改造使其成为密闭系统，从而持续维持卸压区域.这样，煤层瓦斯将源源不断被抽出。由此可见：使井下煤层气得以抽采的2个基本条件是：在小范围内有足够的煤层气资源及使煤层瓦斯得以释放的煤层透气性大小。 (2)地面钻采煤层气机理。地面钻采煤层气就是利用垂直 井或定向井技术来开采原始储层中的煤层气资源。地面钻采煤层气的机理是：当储层压力降低到临界解吸压力以下时，甲烷气体从煤基质微孔隙内表面解吸出来；由于瓦斯浓度差异而发生扩散到煤的裂隙系统，最后以达西流形式流到井筒。 解吸是煤层气进行地面钻采的前提，降压是解吸的前提。由此可见：地面钻采煤层气能否发生的根本在于煤层气是否能降压解吸。
澳大利亚煤层气开发工艺技术
澳大利亚十分重视煤层气的开发利用，整个煤层气的勘探开发工作发展迅速，是世界煤层气开发最活跃的地区之一。澳大利亚的煤层气勘探开发以井下定向井开发为主，借助比较发达的天然气管网系统，产量增长较快，使煤层气产业实现大规模商业化。 然而在澳大利亚煤层气工业发展的初期，在钻井和煤层气抽采技术方面很大程度上是模仿美国，借鉴美国技术的成果也有成有失，有很多应用获得了成功，也有很多失败的实例。结果造成了澳大利亚煤层气工业萌芽阶段的诸多挫折。 因此，澳大利亚也开始着手在借鉴美国经验的基础上自主创新，结合自身煤层气资源特点，总结经验，逐渐形成一套适合本国地质背景的煤层气勘探 开发方案，成效显著。本文就目前澳大利亚主要的煤层气开发技术作简单的介绍，以供我国煤层气产业参考和借鉴。 1钻采工艺技术 目前，澳大利亚三种主要的煤层气钻井技术是：水力压裂的垂直井、中等半径钻井（MRD ）和极短半径钻井（TRD ）。不同的钻井技术结合相应的完井方式，在尽量减少风险的基础上，最大程度的降低成本，再采用压裂等措施提高采收率，实现效益的最大化。 1.1钻井类型 不同的沉积环境下，煤层的特点及煤质不同，因此不同沉积环境下形成的煤层所采用的钻井技术不同。下边就介绍一下澳大利亚各煤层气钻井技术的特点及其适用性。 1.1.1垂直井 垂直井已经成为目标煤层增产的常规方法，通常运用水力压裂或成穴方法进行增产（图1）。这些井一般要钻到超过500m 深度的目标层，主要是在 澳大利亚煤层气开发工艺技术 赵兴龙，汤达祯，陶树，陈贞龙，吕玉民，蔡佳丽 （中国地质大学能源学院（北京）油气沉积地质教育部创新团队，北京100083） 摘要：参考当前国内外在煤层气开发方面的相关研究成果，对澳大利亚现今主要的煤层气开发工艺技术，包括钻采工艺技术和煤层气开采技术进行了重点重点调研，以期能够给予我国煤层气产业发展起到启示作用。研究表明：澳大利亚目前最主要的钻井类型是中等半径钻井，普遍运用欠平衡钻井工艺，其煤层气开采技术因地制宜，采用有针对性的工艺方法。对于与我国煤层气地质条件相似的区域，其煤层气开发技术值得我们借鉴。关键词：澳大利亚；煤层气；钻采工艺；开采技术中图分类号：TE371 文献标识码：A 基金项目：国家科技重大专项（2008ZX05034）；国家重点基础研究发 展规划项目（973）（2009CB219600）。 作者简介：赵兴龙（1984—），男，山东邹城人，研究生，从事煤层气地 质与勘探研究。 收稿日期：2010-03-09责任编辑：唐锦秀 CBM Developing Technology in Australia Zhao Xinglong,Tang Dazhen,Tao Shu,Chen Zhenlong,Lu Yumin and Cai Jiali (Oil and Gas Sedimentary Geology Innovation Team of Ministry of Education,School of Energy resources,CUGB,Beijing 100083)Abst ract:In order to make further knowing about the actuality of CBM industry in Australia,through researching on correlative domestic and foreign research results,summarizes the prime CBM developing technology of Australia at present,including drilling and producing technology and CBM recovery technology,with the hope to give some enlightenment to our CBM industry.The results show that the main drilling type is medium radius well and under-balanced drilling is commonly used in Australia,and the CBM recovery techniques are some applicable methods in this country.For the areas which geologic conditions of CBM are similar to our nation,the CBM developing technology of Australia is worth to us for reference.Keywords:Australia;CBM;drilling and producing technology;recovery technology 中国煤炭地质 COAL GEOLOGY OF CHINA Vol．22No．9Sep ．2010 第22卷9期2010年9月 文章编号：1674－1803（2010）05－0026－06 doi ：10.3969/j.issn.1674-1803.2010.09.07
山西煤层气测井解释方法研究
山西煤层气测井解释方法研究 一煤层电性响应特征 煤层是一种特殊沉积岩，煤层在煤热演化过程中主要产生的副产品是甲烷和少量水，而煤的颗粒细表面积大，每吨煤在0.929×108m2以上，因此煤层具有强吸附能力，所以煤层的甲烷气含量和含氢指数很高。由于煤层的上述特性，反映在电性曲线上的特征是“三高三低”。 三高是：电阻率高、声波时差大、中子测井值高（图1）。 三低是：自然伽马低、体积密度低、光电有效截面低。 根据多井资料统计，煤层的双侧向电阻率变化一般100—7000Ω·m，变质程度差的煤层电阻率一般30—350Ω·m。 测井曲线反映煤层的声波时差一般370—410μs/m；中子值30%—55%；自然伽马一般20—80API；密度测井值1.28—1.7g/cm3；光电有效截面0.35—1.5b/e之间。 不同类型的煤，在电性上的响应有较大的变化。表1中列出了几种煤类与测井信息的响应值。 表1 不同煤类骨架测井响应值
图1 晋1-1井煤层电性典型曲线图
二煤层工业参数解释 煤的重要参数有：煤层有效厚度、镜质反射率、含气量、固定碳、水分、灰分、挥发分等，这些参数是研究煤层组分，评价煤层气的地质勘探、工业分析及经济效果的依据。上述参数一般由钻井取芯后对煤层岩心进行实验测定得出。 1、煤层厚度划分 煤层有效厚度根据电性曲线对煤层的响应特征，以自然伽马和密度或声波时差曲线的半幅度进行划分（见图1），起划厚度为0.6m。2、含气量计算 煤层含气量与煤层的厚度、煤的热演化程度、煤层深度、温度和压力等参数有密切的关系，由于煤的内表面积大，储气能力高，据国外资料统计，煤层比相同体积的常规砂岩多储1～2倍以上的天然气，相当于孔隙度为30%的砂岩含水饱和度为零时的储气能力。据此应用气体状态方程和煤层密度计算含气量： P1V1＝RT1（1） P2V2＝RT2 （2） 则V1＝T1·P2·V2/ P1T2（3） 式中：P1——地面压力，0.1MPa； V1——地面气体体积，m3； T1——地面绝对温度，273.15℃+15℃；
加快煤矿区煤层气开发是治理煤矿瓦斯灾害的根本途径
安全管理编号：LX-FS-A41675 加快煤矿区煤层气开发是治理煤矿瓦斯灾害的根本途径 In the daily work environment, plan the important work to be done in the future, and require the personnel to jointly abide by the corresponding procedures and code of conduct, so that the overall behavior or activity reaches the specified standard 编写：_________________________ 审批：_________________________ 时间：________年_____月_____日 A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑
加快煤矿区煤层气开发是治理煤矿瓦斯灾害的根本途径 使用说明：本安全管理资料适用于日常工作环境中对安全相关工作进行具有统筹性，导向性的规划，并要求相关人员共同遵守对应的办事规程与行动准则，使整体行为或活动达到或超越规定的标准。资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。 煤层气是生于煤层并主要以吸附状态储集于煤层中的一种非常规天然气，在煤矿俗称为瓦斯，其主要成分是甲烷。一方面，俗称瓦斯的煤层气是造成煤矿瓦斯爆炸、煤岩体突出的灾害性气体和引起全球气候变暖的强烈温室性气体；另一方面，它也是一种洁净的新能源。 我国虽然石油天然气资源短缺，但是煤层气资源非常丰富，资源总量高达31.46万亿立方米，居世界第二位，与我国陆上常规天然气资源量相当。 我国是煤炭资源大国，也是采煤大国。煤炭是我