煤层气.docx

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煤层气

一．煤层气简介：

1.定义

煤层气，是指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、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。

2.特征

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。

在一定过空间范围内，煤层气比空气轻，其密度是空气的0.55倍，稍有泄漏会向上扩散，只要保持室内空气流通，即可避免爆炸和火灾。

而煤气、液化石油气密度是空气的1.5—2.0倍，泄漏后会向下沉积，所以危险性要比煤层气要大的多。

煤层气爆炸范围为5—15%，水煤气爆炸范围6.2—74.4%，因此，煤层气相对于水煤气不易爆炸，煤层气不含CO，在使用过程中不会象水煤气那样发生中毒现象。

3.开采方式：

煤层气的开采一般有两种方式：

一是地面钻井开采；二是井下瓦斯抽放系统抽出。

4.煤层气产业特点

资源属性：

自生自储、以吸附态为主赋存形式、需要排水降压才能采气。

二．国内煤层气发展

中国煤矿中普遍采用的煤层气抽放方法是利用钻孔抽放本层煤层气。

对于单一煤层，可在工作面顺槽布置钻场，向煤层打平行孔或扇形孔。

此法钻孔速度快，费用低，但煤层气抽出率较低，一般仅为20％左右，如采用大直径平行长孔可提高抽出率。

1.贵州

贵州：

科技创新成果丰硕新能源产业提速

2009-09-17来源：

贵州日报

抽取煤层气作为城市燃气安全杀手变身清洁能源

煤层气抽采装置

煤层气抽采示意图

  贵州省煤炭资源丰富,全省埋深2000米以浅的煤层气资源量达3.15万亿立方米,居全国第二,其中富甲烷的煤层气占贵州省总资源量的92.7%。

煤层气的勘探开发利用不仅可以减少煤矿生产安全事故,减少温室气体排放,保护生态环境,建设生态文明,同时也能促进能源的合理有效利用,对于转变经济发展方式,改善能源结构,提高经济效益,具有十分重要的意义。

  煤层气是世界公认的优质的清洁能源,它是一种非致癌、无毒、无腐蚀的气体。

煤层气中不含常规天然气中必不可少的硫（H2S）等有害杂质,也不含苯、汞、铅等可致癌的有毒物,所以说,煤层气是比天然气还要洁净的气体清洁燃料。

如果将煤层气作车用燃料,其燃烧尾气中CO排放量比汽油减少97%、碳氢化合物减少72%、NOX氮氧化合物减少93%、CO2减少24%、SO2减少90%、噪音减少40%,环保效益显著。

  抽采严重威胁煤矿安全的瓦斯,将其运往城市作为生活燃气,在用先抽（瓦斯）后采（煤）的安全采煤模式保障矿工兄弟的生命安全的同时,煤层气也从煤矿杀手变身为清洁能源。

为实现这一目标,目前,贵州水城矿业集团公司等有一定瓦斯利用经验的企业与重庆煤炭科学研究院、贵州大学等联合进行技术攻关,解决瓦斯抽采中的难题；另一方面,贵州省有关部门将拨付专项资金,由省煤田地质局、贵州煤层气开发利用有限公司开展地面煤层气风险钻探,以期实现贵州省煤矿地面瓦斯抽采零的突破。

  2007年12月28日,经贵州省政府批准,由省煤田地质局、盘江煤电有限责任公司、水城矿业（集团）有限责任公司、六枝工矿（集团）有限责任公司、林东矿业集团有限责任公司、省煤矿设计研究院、贵州煤炭实业总公司、贵州燃气（集团）有限责任公司八家企事业单位共同出资组建贵州煤层气开发利用有限公司,煤层气开发利用进入统一规划、整合发展阶段。

  大多数的煤矿安全事故都是由于瓦斯浓度较高造成的。

在煤矿实施地面抽采煤层气,降低矿井瓦斯浓度,实现先抽后采的安全采煤模式,并将抽取的煤层气液化压缩后作为城市居民燃气和汽车燃料等,形成贵州省煤层气工业产业规模化、市场化,改善贵州能源结构,这是贵州省煤层气开发利用有限公司成立的最大初衷。

  贵州省大部分煤田的煤层具有瓦斯含量高、瓦斯压力大、煤层透气性差,地质构造复杂等特点。

目前,贵州省地面煤层气抽采技术还处于探索阶段,地面煤层气抽采具有投资高、风险大等特点,技术人才的缺乏和资金的局限是制约贵州煤层气工业发展的最大瓶颈。

  煤层气在贵州省的开发利用始于上世纪80年代,此后的20年时间,煤层气普遍应用于矿区和邻近区域的民用燃气和瓦斯发电,技术非常成熟,但是煤层气利用率仍较低。

贵州省目前产煤和在建煤矿企业千余家,但真正能够开展瓦斯抽采和利用的企业,只有十余家大型企业,其余小煤矿抽采的瓦斯由于缺乏投资,基本只能通过风扇排空。

但瓦斯如不加利用直接排放到空气中,从温室效应角度看,对大气的危害比二氧化碳高21倍。

以用促抽,加大瓦斯的利用力度,不仅可以使煤矿的安全生产更有保障,对环境保护也有积极作用。

  要加大贵州省煤层气利用率,除了加大对一些中小煤矿的投入外,目前最为迫切的就是突破地面抽采煤层气技术,实现将大量煤层气抽取加工后,作为一种清洁能源加以利用。

  另外,为鼓励企业加大煤层气利用率,去年1月贵州省出台相关政策规定:

一是煤层气所发电量原则上应优先在本矿区内自发自用,需要上网的富余电量,电网企业不仅要优先安排上网销售,还须投资建设电网至公共联结点的工程,为接入系统提供各种便利条件。

煤层气发电上网不参与市场竞价,不承担电网调峰任务。

煤层气发电上网电价执行贵州省脱硫燃煤机组标杆上网电价加补贴电价0.25元/千瓦时；二是煤层气经处理后,质量达到规定标准,可优先并入天然气管网及城市公共供气管网；三是煤层气勘查企业在2020年前可申请减免探矿权和采矿权使用费,煤层气抽采利用项目建设用地将优先安排。

2.江汉油田四机厂

中国石化首台地面煤层气钻机通过出厂验收

2011-3-2315:

54:

16　国际煤炭网　网友评论

  3月11日，江汉油田四机厂研发制造的中国石化首台车载式全液压顶驱地面煤层气钻机顺利通过出厂验收。

这标志着该厂在非常规能源勘探开发装备国产化研制进程中取得重要进展。

全液压顶驱地面煤层气钻机是江汉四机厂最新开发的一款专用煤层气钻机，适用于煤矿地区地面瓦斯抽采井施工、浅层石油及水文水井的施工，也可用于矿山抢险钻探施工。

具备采用压缩空气、泥浆和泡沫等多种介质钻井的功能，满足了用户多样化的作业需求。

3.链条式数控抽油机在煤层气井排采中的应用

链条式数控抽油机在煤层气井排采中的应用

发表于：

2011/8/17   来源：

中国石油机械门户

1在煤层气排采中所表现出的优点

1．1传统抽油机存在问题

（1）传统的抽油机只能按照一定的，不好改变的机械规律完成其工作循环（如近于一定的冲程，冲次等）。

在这种条件下，地面与井下设备难以达到合理的协调，从而泵效不易提高，而且冲击负荷也比较大，机—杆—泵的事故多。

对于含煤粉较多或气液比较大的煤层气井，上述弊端更为严重。

（2）传统的抽油机在结构上不易进行工作状态的调节（如对冲程和冲次的调节等），因而常使产液量的提高受到限制。

（3）由于机械结构相对复杂和未采用节能技术，因而设备的钢材消耗、能耗等都比较大。

1．2链条式数控抽油机优点

（1）采用全数据电力拖动系统，综合了微电子、电力电子、过程控制技术，按照机电一体化的设计思想制造，它是一种能随机改变运动“姿态”的实时数字控制电动系统。

它可以根据排采降液需要实现冲程、冲次的任意调整。

（2）使传统抽油机从单一的机械运动进化到实时可控的随机运动，打破了传统的机械电力无法随机改变“姿态”的约束。

因此数控抽油机工作循环的每个过程可根据井下地质条件、开发特征、选用的井下设备以及地面设备进行测定与综合分析，并可以根据每口井的特征，随机应变，实时控制，以始终保持事先优选的最佳运动姿态。

（3）可采用计算机模拟最佳工况，得到一系列的优化工作参数，如冲程、冲次、提升速度与加速度、下降速度与反方向加速度等等，这些参数送入抽油机的数控系统，从而使抽油机地面的动力端很好地与井下的液力端协调，即应使抽油杆工作时始终保持张紧状态，保持了它的刚性，可以大幅度提高泵效增加产液量。

（4）该设备机械结构简化，钢材消耗少、能耗低、操作简单、使用方便。

冲程、冲次等运行状态直接由多个微处理单元控制，不但可减轻人的劳动强度，而且可以延长检泵周期，非常适用于煤层气井排采。

4.重视发展煤层气勘探开发装备

重视发展煤层气勘探开发装备

文章来源：

本报 作者：

郑国伟 发布时间：

2011年10月10日 

　　为支持煤层气的勘探开发和煤矿瓦斯治理，经国务院批准，财政部、海关总署、国家税务总局于2011年8月8日，联合发布《关于“十二五”期间煤层气勘探开发项目进口物资的税收政策通知》（以下简称《通知》）。

《通知》规定自2011年1月1日至2015年12月31日，在我国境内进行煤层气勘探开发项目，进口国内不能生产或国内产品性能不能满足要求，并直接用于勘探开发作业的设备、仪器、零附件、专用工具，按《通知》所附清单，免征进口关税和进口环节增值税。

这些免税进口的设备、仪器、零附件、专用工具，也是国内机械行业需要重视发展的，现将免税进口的主要设备分列如下：

第一，地球物理、地球化学、地质勘探类设备中，有全数字地震采集系统和数字检波器。

第二，钻井类设备仪器中，有车载顶驱空气潜孔锤钻机，钻探深度≤2000米；两级气体压缩机；变矩器，功率≥600kW，精度≤1‰；雾化泵及相关总成，转速＞20000r/min，扬程＞3000m，流量＞200m3/h；变速箱，功率≥600kW，精度≤1‰；两级气体分离器；鹰眼井下视像仪，功率≥600kW，精度≤1‰；井下可调式弯壳体马达，外径≥2.5″；井下纠斜马达，外径≥2.5″；斜向器，尺寸≥2.5″；无线随钻测斜定向仪器；随钻测量仪；电子多点仪；地质导向系统；陀螺测斜仪；空气及泡沫钻井设备；井下可变径稳定器；旋转防喷器，压力≥2000PSI；防喷器四通阀，压力≥2000PSI；导流器，压力≥600PSI；防喷器控制系统，压力≥3000PSI。

第三，测井、录井、试气、井下作业类设备仪器中，有煤层气压裂控制系统及设备；测井过程资料处理用工作站、服务器（微型机式服务器除外）、测井电缆；井径仪，直径≥38mm；储层监测仪，直径≥38mm；工程测井仪，直径≥38mm；持气率测井仪，直径≥38mm；岩芯分析仪，流体压力测井仪，直径≥38mm（三通道以上的超声流量计与物位仪表）；含水率测井仪，直径≥39mm；地层测试仪，直径≥38mm；倾角测井仪，直径≥38mm；、成像测井仪，直径≥38mm；碳氧比测井仪，直径≥38mm；流量测井仪，直径≥38mm（三通道以上的超声流量计与物位仪表）；综合录井仪；地层测试设备；电缆桥塞；地面及井下仪器。

第四，开发作业类设备中，有天然气压缩机；空气压缩机；增压机；连续油管设备、连续油管作业设备和连续油管；二氧化碳及气体注入、监测配套设备；多段压裂井下工具、封隔器；污水处理装置、气水分离器；大功率柴油发动机，单机容量＞300kW；螺杆泵、电潜泵、电潜螺杆泵，燃气发电机组（交流），单机容量＞500kW级；吸附仪、扫描电镜；煤层气生产监测控制仪表、煤层气排采数据采集、监控设备（含相关变频器、传感器、电缆等）。

第五，特种工程车辆类中，有连续油管车，工作压力≥10000PSI；氮气泡沫压裂车及制氮装置（不包括气体分离设备用分子筛吸附器）；钻探车。

第六，煤层气储运设备中，有煤层气地面集输大直径阀门、油气专用三相分离设备；煤层气集输用动力设备、控制装置及仪器仪表。

第七，安全救生类设备中，有灭火机，消防炮，防爆除湿机，气体探测仪，报警装置，防火报警器，火灾探测器，氧气冲压泵，消防泵，泡沫泵，泡沫发生器，安全冲洗装置，逃生装置，可燃气体监测装置，救生气垫及有毒气体检测装置。

第八，在国内制造供应特定地区煤层气勘探、开采作业用的机器和设备中，有山地钻机用的汽油发动机，功率＞220HP；燃气发动机，额定功率＞300kW；液压马达；液压泵；液压控制阀。

　　《通知》所附设备清单中，有些设备国内企业已能制造，如一些压缩机、液体泵、阀门、井下工具、污水处理设备、压力计、流量计、变送器、液位计等，性能可以满足要求，而且价格具有竞争力，国内有关企业应与用户单位取得联系，介绍有关情况，力争立足国内供应。

　　对于需要进口的设备仪器及其零附件，国内有关企业，要充分用好国家免税进口的政策，引进所需的先进技术和设备以及产品配套用关键零附件。

同时，要重视引进技术的消化吸收和再创新工作，通过进口技术先进的设备和零附件，进行分析研究，在消化吸收的过程中，同步予以改进和创新，逐步提高自主创新能力，研制开发具有自主知识产权的新产品，努力提高竞争力，满足用户需求。

5.中国煤层气开采重点企业

山西晋城煤业集团、中石油、中联、河南煤层气公司、抚顺矿业集团公司等。

国内的研究和实践证明，煤层气多分支水平井技术对我国资源分布最大的两大盆地：

沁水盆地和鄂尔多斯盆地都具有非常好的潜力。

6.胜利油田孚瑞特煤层气装备有限公司

胜利油田孚瑞特煤层气装备有限公司

 胜利油田孚瑞特煤层气装备有限公司是胜利油田孚瑞特石油装备有限责任公司的全资子公司。

我公司坚持“开放、创新、卓越、高远”的理念，依据长期从事油气开发装备制造的技术和经验优势，一直致力于油气、煤层气开采装备的研发和应用，拥有了多项专利技术，并与诸多高等学校和科研院所建立了卓有成效的合作。

现已形成了煤层气装备的产品系列化和标准化，集研发、制造、配套服务和地面建设于一体的工程服务体系。

我们愿以高品质的产品，周到及时的服务，为用户提供煤层气开采装备及配套技术。

我公司是国内第一家进行煤层气装备研制、生产和服务为一体的专业化企业。

主要思路和目标是：

以诚信为根本，以创新求发展，夯实基础，努力将我公司建设成为一流的油气、煤层气开采装备基地。

7.煤矿井下近水平定向钻工艺

7.1主要钻具组合

7.2定向钻施工流程

7.3钻孔轨迹控制

7.4现场应用

根据地层条件不同，定向孔形式与成孔工艺不同，以2个实例介绍煤矿井下定向孔施工情况。

7.4.1杜儿坪煤矿本煤层孔和穿层孔施工

7.4.2双柳煤矿定向孔施工

8.地面瓦斯抽采钻机车

石家庄煤矿机械有限责任公司研制出适宜于我国煤层地质条件，满足煤层气高效、低成本抽采井的国内首台钻机车。

8.1总体结构方案

9.煤层气参数井小井眼钻井技术

三．澳大利亚煤层气发展

1.基本情况

澳大利亚是世界煤层气开发最活跃的地区之一。

1997年澳大利亚昆士兰州政府针对煤层气矿权管理出台了一系列规定，允许投资者进入现有石油、煤炭矿权区域内勘探开采煤层气，并通过垂直划分矿权以避免矿权冲突。

1993年以来，澳大利亚的天然气管道逐渐实现私有化，吸引了巨大投资进行建设，借助比较发达的天然气管网系统，满足了煤层气外输销售的需要，煤层气产量已成为天然气产量的重要组成部分。

另外，该国政府规定了煤矿企业只有先通过采气将瓦斯含量降到标准之下，才能获得煤炭开采权，有的地方政府还规定了煤层气发电量在总发电量中的强制性比例，提高利用率。

2.发展现状

早在1976年澳大利亚就开始开采煤层气，主要在昆士兰的鲍恩盆地。

1987—1988年期间已经用地面钻井方法在煤层中采出了煤层气。

2000—2001年度仅昆士兰的鲍恩盆地用于煤层气勘探的费用就达4440万美元，占该盆地全部1.2亿美元勘探费的37%。

昆士兰天然气公司已经在靠近Chinachill的Argyle一1井取得煤层气生产成功，日产气量超过28320m3。

目前，煤层气的勘探和生产已经成为昆士兰的石油和天然气工业的基本部分。

但直到目前为止，澳大利亚的煤层气产量还是以矿井煤层气抽放为主。

生产的煤层气主要供给建在井口的煤层气发电站。

澳大利亚煤层气勘探开发现状

来源:

《中国大中型盆地煤层气资源》    点击:

119    发布时间:

2010-07-26

澳大利亚是世界上除美国之外煤层气开发最活跃的国家。

澳大利亚目前的煤层气业务主要在东部沿海地区开展。

由于其主要城市和工业区分布在东部沿海地区，因此煤层气的开发和利用具有巨大的潜在市场。

澳大利亚煤炭可采储量为399×108t，平均甲烷含量为0.8～16.8m3／t，煤层埋深普遍小于1000m，渗透率多分布在1～10mD，煤层气资源量为（8～14）×l012m3，列世界第四位，2004年煤层气产量超过15×108m3。

澳大利亚的煤层气勘探工作始于1976年，1998年的产量只有0.56×108m3，2004年煤层气产量占天然气总产量的25%，约为10×108m3，煤矿瓦斯抽采达到15×108m3。

与美国20世纪90年代初期一样，澳大利亚正处在煤层气产业飞速发展的时期，产量迅速上升。

澳大利亚煤层气开发潜在地区主要分布在东部三个含煤盆地（见图1-3）。

悉尼盆地含煤面积为49000km2，最大煤层气潜在地区位于悉尼市区附近，埋深在250～850m之间，煤层气资源约为4×l012m3，为二叠、三叠纪煤，含气量普遍大于10m3/t，渗透率普遍偏低，目前年生产煤层气2.2×108m3。

苏拉特盆地是位于鲍温盆地之上的一个白垩纪—第三纪含煤盆地，煤层气厚度10～30m，埋藏深度一般在100～400m，煤层含气量一般在3～14m3/t，煤阶主要为长焰煤—气煤，面积30×1042km，煤层气资源量0.9×1012m3。

目前在试气的区块煤层气单井产量在500～1500m3/d，煤层渗透率在10～300mD。

鲍温盆地探明煤层气储量已经超过283.2×108m3，该区煤层渗透率低和水平应力高，估算的煤层气资源量为4×1012m3。

澳大利亚煤层气工业现状

日期：

2011年11月17日来源：

国际能源网　

据路透社11月16日报道，因工业领域对天然气的需求量增长较快，特别是亚洲地区，

澳大利亚煤层气行业企业资产有望增加到800亿美元。

煤层气开发始于1976年，但第一次具有商业价值的勘探开发直到20年后即1998年才开始。

据行业人士估计，澳大利亚煤层气储量大约有250万亿立方英尺，这足以满足百万人

口的城市使用5000年。

澳大利亚煤层气资源主要分布在东海岸地区，在昆士兰州将煤层气转化成液化天然气

（LNG）用作出口的在建项目资产大约达450亿美元。

3.澳大利亚煤炭工业现状及煤层气的开发利用

澳大利亚煤炭工业现状及煤层气的开发利用

煤炭工业基本情况   

澳大利亚是世界最大的煤炭出口国和重要的产煤国。

该国煤炭资源丰富，地质赋存良好，品种质量较佳，地理位置优越。

截至2005年，澳大利亚已探明煤炭可采储量78.5亿吨，其中，无烟煤和烟煤386亿吨，次烟煤和褐煤399亿吨。

探明煤炭可采储量占世界的8.6％，排在美国、俄罗斯和中国之后，位居世界第四位。

澳大利亚的煤田和煤炭生产地主要分布在东部太平洋沿岸200公里范围内的一系列盆地内。

其中，优质炼焦煤主要分布在新南成尔士州的悉尼煤田和昆士兰州的鲍恩煤田及克拉伦斯—奠尔顿煤田；次烟煤主要分布在南澳大利亚和西澳大利亚；褐煤主要分布在维多利亚。

已探明具有可采价值的煤炭资源，主要由必和必拓集团、艾克斯缀达公司、英美煤炭公司和力拓集团等4个大型基团开发。

澳大利亚煤层埋藏较浅，主要采用露天开采，井工开采不多。

目前，随着生产规模不断扩大，开采煤层深度不断增加，井工煤矿所占的比例逐步上升，这为其他国家拥有先进井工开采技术的煤炭企业进入澳大利亚开发煤炭资源提供了良好的机遇。

澳大利亚煤炭生产以出口为主，出口量约占总产量的70％左右。

2005年出口煤炭2.31亿吨，占世界煤炭贸易量的30％，80％的出口市场在亚洲。

预计2010年以前，澳大利亚将新增煤炭产能2亿吨左右，届时国际煤炭市场供应能力将大幅提升。

煤层气的开发利用

澳大利亚为了解决煤矿生产安全，降低煤矿瓦斯级别，积极鼓励发展煤层气产业。

目前年产最达到20多亿立方米。

澳大利亚煤层气开采始于1976年，主要集中在昆士兰州的鲍恩盆地。

1987—1988年已经用地面钻井方法成功采出了煤层气。

1996年以来，煤层气产量逐年增长，2004年澳大利亚新增煤层气井277口，煤层气产量达到13.56亿立方米，其中78％产自昆士兰州，满足了该州31％的天然气需求。

归纳起来，澳大利亚煤层气开发利用有以下几点：

（1）对煤和煤层气并存的煤田，从法律上规定必须先开发煤层气，抽采瓦斯，然后进行煤炭开采。

（2）为开发利用煤层气和保证煤矿的安全生产，澳大利亚制定了煤矿开采瓦斯含量标准，规定煤矿瓦斯含量指标在3％以下，才能进行煤矿开采。

（3）除地面打钻开发利用煤层气外，煤矿生产过程中采用三种形式的瓦斯抽放。

一是采空区，地面打钻抽放；二是井下打钻抽放瓦斯；三是采掘生产，通风排放的瓦斯，将由地面抽放站将通风的瓦斯提纯集中利用。

（4）在采煤或掘进过程中，严格执行规程要求。

瓦斯浓度1.5，立即停止作业；浓度达到2就全面撤出生产人员；瓦斯浓度达到1-1.5以下，方能恢复生产。

（5）澳大利亚煤层气开发利用和瓦斯抽放的经济政策：

一是加大煤层气勘探开发的投入。

澳大利亚政府十分重视煤层气这一洁净能源的开发。

2000-2001年度仅昆士兰的鲍恩盆地用于煤层气勘探费用就达4440万美元，占该盆地全部1.2亿美元勘探费的37％。

二是出台配套政策。

昆士兰州政府颁布了《昆士兰能源政策——清洁能源政策》，要求燃气发电量占发电总量的13％，大大激励了煤层气的勘探开发。

特别是要求煤层中的瓦斯含量必须降到每吨3立方米以下，煤炭才能进行开采，从而保证了“先采气、后采煤”的实施，有利于煤矿的安全生产，促进了煤层气开采的发展。

目前，煤层气的开发利用已经成为昆士兰石油和天然气工业的基本组成部分。

（据《安全生产国际交流与合作通讯》）

信息来源：

现代职业安全2008.04（责任编辑：

袁辉）

4．发展趋势

5.煤层气地面开发井的设计与施工

6.煤矿井下瓦斯抽放钻孔的设计与施工