我国煤层气勘探和开发的技术现状分析

周正怡

[摘要]本文介绍了煤层气的定义，是一种吸附在煤层之间的非常规天然气。随后对煤层气的利用状况进行了分析，发现我国煤层气的利用率较低，对于煤层气的利用价值认识不足。其次，本文简要介绍了我国以及国外的煤层气勘探开发技术，并给予煤层气的开发技术分析了我国在煤层气开发方面的不足以及发展方向。

[关键词]煤层气 开发技术 现状 发展方向

[中图分类号] P621 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-8-238-1

1煤层气定义

煤层气又被称为瓦斯，以一种吸附的状态存在与煤层间的非常规天然气。煤层气随着煤层的诞生而出现，一般由煤层间四个部分气体混合组成，溶解于煤层水中的气体、煤层表面的气体，裂缝中的游离气体以及煤层间游离气体[1]。

煤层气同煤一样，是一种优质的气体能源，在美国被称为“煤层中的天然气”。煤层气中含有高浓度的甲烷，最高含量高达百分之九十八，平均不低于百分会七十，一立方米的煤层气能量相当于一千克石油的能量。煤层气除了是一种能源物质外，还可以用于合成尿素、甲醇等化工品。合理勘探和开发煤层气对社会的经济、环境、能源都有很大的意义。

2煤层气开发利用状况

煤层气含有较高的热量，并且是一种无污染的清洁能源，也可以用于工业产业的原料以及民用燃料等。我国目前由于对煤层气利用价值注重程度不够，导致煤层气的开采程度以及利用率相当低，在煤层的开采过程中抽取出来的煤层气只有八分之一得到了合理利用。甚至很多地区为了加快煤层的开采，将抽取出的煤层气直接在抽取进口进行点燃，造成极大的资源浪费。下表是我国煤层气资源分布情况以及各国煤层气利用情况。

影响煤层气井单井产量的主要因素包括煤岩渗透率、孔隙度、吸附能力、含气量、临界解吸压力、相对渗透率等[2]。目前国外已有了先进的技术来提高煤层气的开采效率，目前在国内得到普遍应用的增产技术主要是水力压裂技术，通过对煤层进行水力压裂，进一步加大煤层的裂缝达到快速开采煤层气的作用，目前在国外流行的技术还有注气增产技术，效果要明显高于水力压裂增产技术。煤層气的开发技术一定要结合所处煤层的实际情况进行合理的选择。煤层气的抽排主要有以下三种方式：：

2.1矿井通风排气降低煤层气浓度

这种方法的工作原理是在煤层的地表建设通风井，并利用风气箱煤层中注入空气，使得煤层中气体形成流动，从而将煤层中储存的煤层气从另外一个通风口排出。这种方式的不足在于无法将排出的煤层气加以利用。

2.2井下钻孔抽排

2.3这种方式的工作原理是在富含煤层气的地面钻入深度为百米左右的横向钻井，在井口连接管线一直到地面， 用抽气机负压抽煤层中的煤层气， 等煤层中的煤层气含量降到一定程度后再开采煤。

2.4地面钻孔预抽排

地面钻孔欲抽排的工作原理就是在勘探处煤层的地区提前几年的时间进行煤层气的抽排工作，从而达到降低煤层气浓度的效果，来增加煤层开采过程中的安全性。预抽排得到的煤层气由于浓度较高，可直接当做能源或者工业原料使用。.

3我国煤层气勘探开发技术

基于煤层气是以吸附状态存在于煤层当中，并且煤层又是一种低渗透、易变性的物体，所以导致煤层气勘探以及开发的难度[3]。近年来，随着我国关于煤层气利用价值的重视，在勘探和开发煤层气的技术方面取得了长足的进步。下面本文将介绍我国目前主要的煤层气的勘探开发技术。

3.1地球物理勘探技术

地球物理勘探技术的工作原理主要是，分别通过测井收集的资料以及煤层气相关的工业分析计算出煤层的厚度以及煤层中所储存的煤层气含量。另外，结合地震资料以及通过多波分量资料来分析煤层的构造发育程度以及煤层的裂缝发育情况。

3.2钻井完井技术

垂直井以及水平井是地面煤层气井的常见形式，他们之间的构造形式也存在差异。在钻进过程中，如果测试结果显示煤层的压力较高，则选用常规的旋转钻进行钻井作业；如果开发的煤层压力较小，则对应的煤层容易发生变形，所以应采用冲击钻或者旋转钻进行钻进作业，在欠平衡状态下进行钻井作业。常见的煤层气的完井方式有五种，裸眼完井、套管完井、以上两种方式混合完井、裸眼洞穴完井以及水平排空衬管完井[4]。

3.3增产工业技术

煤层气增产工业技术主要包括煤层气水力压裂增产技术以及注气增产技术，前者主要的工作原理是导致煤层的水力压裂，但是由于我国煤层在形成后均受到煤层构造运动，使得煤层的塑形很强，在使用水力压裂时很难形成新的裂缝，只会导致塑性变化，因此使用效果不是很明显；后者则是由美国研究出的新型增产方法，它的工作原理是通过向煤层中输入二氧化碳、氮气等气体来降低煤层气对煤层的压力从而可以更加充分地将煤层气从煤层中置换出来。

4存在问题与发展方向

虽然近几年我国在煤层气的勘探开发技术方面取得了不小的进步，但是由于对煤层气利用价值的重视程度不够、研究起步较晚，我国最大的问题就是煤层气的利用效率低，勘探以及开发技术不够成熟，在煤层气的性质研究方面也存在很大的缺陷。

我国煤层气的勘探与开发技术与国外有着不小的差距，这就需要我国在煤层气的研究领域多借鉴国外的先进技术，如钻进技术、增产技术、勘探技术等。要提高煤层气利用价值的重视，完善煤层气的勘探开发设备以及勘探开发技术方法。

参考文献

[1]赵金海，我国煤层气勘探开发现状与发展建议[J]，中外能源，2008，第13卷.

[2]万玉金，煤层气单井产量影响因素分析[J]，天然气工业，2005.

[3]宋岩，中国煤层气基础研究和勘探开发技术新发展[J]，天然气工业，25卷第1期.

[4]钱凯，煤层甲烷勘探开发理论与实验测试技术[J]，石油工业出版社，1996.