煤層氣開(kāi)發(fā)利用手冊(cè)學(xué)習(xí)(word版）-文庫(kù)吧
2025-10-03 11:56 本頁(yè)面
【正文】 “ 十一五 ” 能源發(fā)展規(guī)劃，并制定了具體的實(shí)施措施，煤層氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展迎來(lái)了利好的發(fā)展契機(jī)。 2020 年以來(lái)，政府又相繼出臺(tái)了打破專(zhuān)營(yíng)權(quán)、稅收優(yōu)惠、財(cái)政補(bǔ)貼等多項(xiàng)扶持政策，鼓勵(lì)煤層氣的開(kāi)發(fā)利用，我國(guó)煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)業(yè)化雛形漸顯 。 2020 年，全國(guó)瓦斯抽采 億立方米，利用 億立方米。其中井下 煤礦瓦斯抽采 量 44億立方米，完成規(guī)劃目標(biāo)的 127%。形成地面煤層氣產(chǎn)能 10 億立方米，是 2020 年的 2倍。地面煤層氣產(chǎn)量 億立方米，比 2020 年增加 1倍多。 2020～ 2020年，全國(guó)共鉆井約 1700 口，占?xì)v年累計(jì)鉆井總數(shù)的 85%。 截至 2020 年底，國(guó)內(nèi)探明煤層氣地質(zhì)儲(chǔ)量 1340 億立方 米，煤層氣年商業(yè)產(chǎn)量不足 4 億立方米。根據(jù)《煤層氣（煤礦瓦斯）開(kāi)發(fā)利用 “ 十一五 ” 規(guī)劃》，到 2020 年，新增煤層氣探明地質(zhì)儲(chǔ)量 3000 億立方米；煤層氣、煤礦瓦斯抽采量 100億立方米；建設(shè)煤層氣輸氣管道 10 條，設(shè)計(jì)總輸氣能力 65 億立方米；重點(diǎn)建設(shè)沁水盆地、鄂爾多斯盆地東源兩大煤層氣產(chǎn)業(yè)化基地。 開(kāi)發(fā)利用前景 在國(guó)際能源局勢(shì)趨緊的情況下，作為一種優(yōu)質(zhì)高效 清潔能源 ，煤層氣的大規(guī)模開(kāi) 發(fā)利用前景誘人。煤層氣的開(kāi)發(fā)利用還具有一舉多得的功效：提高瓦斯事故防范水平，具有安全效應(yīng)；有效減排溫室氣體，產(chǎn)生良好的環(huán)保效應(yīng)；作為一種高效、潔凈能源，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。如果把煤層氣利用起來(lái)，用于發(fā)電燃料、工業(yè)燃料和居民生活燃料；還可液化成汽車(chē)燃料，也可廣泛用于生產(chǎn) 合成氨 、甲醛、 甲醇 、炭黑等方面，成為一種熱值高的潔凈能源和重要原料 。 根據(jù)“十二五”煤層氣發(fā)展規(guī)劃， 2020 年我國(guó)新增探明煤層氣地質(zhì)儲(chǔ)量將達(dá)到 2020 億立方米， 2020 年將建成 45 億立方米的生產(chǎn)能力， 2020 年產(chǎn)量達(dá)到 45 億立方米，預(yù)計(jì)到 2020 年我國(guó)天然氣消費(fèi)將達(dá)到 2400 億立方米，缺口為 500 億至 600 億立方米， 2020年缺口將進(jìn)一步擴(kuò)大到 900億立方米。而發(fā)展煤層氣將在很大程度上有利于彌補(bǔ)這一缺口。按照相關(guān)規(guī)劃， 2020 年全國(guó)煤層氣產(chǎn)量目標(biāo)更為龐大，將達(dá)到 500億立方米， 開(kāi)發(fā)利用的 市場(chǎng)前景十分廣闊。 第二章 煤層氣的基本特征 煤層氣（即煤層甲烷）是非常規(guī)天然氣的一種重要類(lèi)型。所謂非常規(guī)天然氣，是指產(chǎn)自常規(guī)氣源（如氣藏氣、氣頂氣和石油中的溶解氣）之外的天然氣，包括水溶氣、煤層氣、頁(yè)巖氣、致密砂巖氣等。 煤層氣是一種貯存于煤層及臨近巖層中的以 自身自?xún)?chǔ)式為主的天然氣。煤層的儲(chǔ)集性能及力學(xué)特征與常規(guī)儲(chǔ)層（如砂巖、碳酸鹽巖）有明顯的區(qū)別，從而導(dǎo)致煤層氣井的鉆井、完井、氣井動(dòng)態(tài)等一系列的特殊性。認(rèn)識(shí)并掌握這些差別和特殊性，對(duì)開(kāi)發(fā)利用煤層氣資源是十分重要的。 一． 煤層氣的生成 根據(jù)煤有機(jī)質(zhì)熱演化程度的不 同，煤的生成可劃分 為未成熟、成熟、過(guò)成熟階段，相應(yīng)各個(gè)階段生成的煤層氣分別為生物氣、熱解氣和裂解氣。 生物氣 生物氣又稱(chēng)生物化學(xué)或細(xì)菌氣。是指在未成熟階段，即泥炭至褐煤階段（ R0≤ %），有機(jī)質(zhì)在厭氧細(xì)菌的生物化學(xué)作用下生成的氣態(tài)產(chǎn)物，其化學(xué)成分有 CO H2O和 CH4等。 熱解氣 煤有機(jī)質(zhì)在成熟階段，即長(zhǎng)焰煤到瘦煤階段（ R0,max=～ %），經(jīng)熱催化講解而生成的氣態(tài)物質(zhì)。 裂解氣 在過(guò)成熟階段，即貧煤到無(wú)煙煤階段（ R0,max≥ %），殘余干酪根和液態(tài)烴以及部分重氣經(jīng)高溫裂 解作用形成的天然氣。 二． 煤中氣體的貯存 吸附在煤孔隙的內(nèi)表面上 以游離態(tài)分布在煤的孔隙中，其中大部分存在于裂隙中 溶解于穿過(guò)煤層而流動(dòng)的地下水中。 三 ． 煤中氣體的流動(dòng) 解吸 吸附時(shí)間：是指總的吸附氣量（包括殘留氣）的 %釋放出來(lái)所需要的實(shí)踐，一般用天或小時(shí)表示。 擴(kuò)散流 氣體穿過(guò)煤基質(zhì)或微孔的擴(kuò)散流是由于體積擴(kuò)散（分子與分子之間的相互作用）、克努森（ Knudson）擴(kuò)散（分子與孔壁間的相互作用）和表面擴(kuò)散（吸附的類(lèi)液體狀甲烷薄膜膜沿微孔隙壁的轉(zhuǎn)移）共同作用的結(jié)果。 達(dá)西流 達(dá)西定律：即流體的流速 （ V）與壓力梯度成正比。他的簡(jiǎn)單表達(dá)式為： kPvL????? 式中 K—— 煤層的滲透率（ m2） ? —— 流體的絕對(duì)粘度，對(duì)于甲烷， ? = 。 PL?? —— 流體的壓力梯度（ Pa／ m） 四 . 煤層氣藏的形成條件 煤層 中含氣量達(dá)到一定程度是就可稱(chēng)為煤層氣藏。煤層氣藏在煤熱儲(chǔ)化作用過(guò)程中形成的，而在后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中未被完全破壞，呈薄層狀展布，其形 成條件應(yīng)包括以下五個(gè)方面。 煤層厚度 煤變質(zhì)程度 煤層埋藏深度 圍巖封閉性 地質(zhì)夠著條件 五．影響煤層氣生產(chǎn)能力的因素 影響煤層氣生產(chǎn)能力的因素是多方面的，歸納起來(lái)有滲透率、含氣量、煤階、沉積環(huán)境、煤層分布、構(gòu)造條件、水動(dòng)力學(xué)條件以及他們之間的相互聯(lián)系和作用。 在諸多因素中，滲透率是最重要的。在一般情況下煤層的滲透率比圍巖大，并含水，他構(gòu)成流體（氣和水）運(yùn)移的通道。滲透率過(guò)高，如同滲透率太低一樣，對(duì)煤層氣的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)來(lái)說(shuō)是有害無(wú)益的，因?yàn)檫@時(shí)水產(chǎn)量非常大 。要降低儲(chǔ)層壓力以便達(dá)到較高的日產(chǎn)氣量，就必須排出大量的 水。煤層的滲透性取決于煤中裂隙系統(tǒng)的發(fā)育程度，而裂隙系統(tǒng)又受構(gòu)造條件的控制。 第三章 煤層氣參數(shù)測(cè)定 一． 煤等溫吸附常數(shù)的測(cè)定 吸附 當(dāng)氣體與固體接觸時(shí)，在氣、固面上，氣體分子受固體分子所吸引，一部分氣體分子在固體表面上發(fā)生濃集作用，這種現(xiàn)在稱(chēng)為吸附作用。 氣體也可進(jìn)入固體物質(zhì)內(nèi)部并達(dá)到飽和，這種現(xiàn)象叫吸收作用。實(shí)際上往往不可能明確區(qū)分是吸附作用還是吸收作用，或二者兼而有之，因此只好將他們統(tǒng)稱(chēng)為吸著作用。 解吸： 已被吸附的氣體分子，由于熱運(yùn)動(dòng)其能量大于固體表面分子的吸引力，而返回到游離氣相 中，這一現(xiàn)象稱(chēng)為解吸或脫附。 能吸附別的物質(zhì)的固體稱(chēng)為吸附劑，被吸附的物質(zhì)稱(chēng)為吸附質(zhì)。 吸附平衡 在一個(gè)封閉的系統(tǒng)里，煤顆粒表面上同時(shí)進(jìn)行著吸附和解吸這
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