【正文】 氣開發(fā)利用的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益 煤礦安全效益 煤層氣 (瓦斯 )爆炸事故是我國煤礦安全生產(chǎn)的最大威脅之一 ， 是煤礦安全的頭號殺手 ， 占煤礦發(fā)生事故的 70%～ 80%。開發(fā)利用煤層氣不僅可提高我國綜合能源系統(tǒng)效率 ， 有效彌補(bǔ)我國常規(guī)天然氣資源在地域分布和供給上的不足 ， 帶來直接市場效益 ， 同時(shí)將帶動(dòng)鋼鐵、水泥、化工等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 ， 擴(kuò)大就業(yè)機(jī)會(huì) ， 吸引國內(nèi)外投資 ， 促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。先采氣再采煤有利于根本上防止瓦斯爆炸事故 ， 減少煤礦瓦斯事故造成的直接經(jīng)濟(jì)損失 ， 僅 2021年我國瓦斯事故直接經(jīng)濟(jì)損失合計(jì)為 [13]。 專家認(rèn)為 ， 沁南煤層氣開發(fā)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程項(xiàng)目集煤層氣開發(fā)技術(shù)、煤層氣田集輸工藝、煤層氣安全和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等 ， 形成了適宜同類地質(zhì)條件的煤層氣開發(fā)技術(shù)系列 ， 實(shí)現(xiàn)了重大技術(shù)創(chuàng)新。多分支水平井由于井場占地少 ， 特別適合高差大、地形復(fù)雜的山地 ， 適合森林保護(hù)區(qū)等林區(qū)。 多分支水平井不同井型經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益 (1)不同井型經(jīng)濟(jì)效益分析 我國已經(jīng)進(jìn)行了不同井型多分支水平井的試驗(yàn) ， 包括工程井和生產(chǎn)井分離的多分支水平井、工程井和生產(chǎn)井合一的多分支水平井 、 末端對接水平井 ， 這三種井型的多分支水平井工程成本存在差異 ， 同時(shí)產(chǎn)量也有所差別。多分支水平井鉆井完井方法避免了固井和水力壓裂作業(yè) ， 只要在鉆井時(shí)設(shè)法降低鉆井液對煤層的損害 ，就能滿足工程要求。我國可以完成煤層氣多分支水平井鉆井施工的隊(duì)伍有多家 ， 其中以奧瑞安公司為代表 ， 其鉆井成功率和規(guī)模均處于領(lǐng)先地位 [9]。 2021年、 2021年是多分支水平井技術(shù)引入中國的初期 ， 處于摸索期 ，不成功的井較多 。煤層氣凈化技術(shù)主要有脫氮技術(shù)及氧、二氧化碳和水蒸氣脫除技術(shù)。其余的完井技術(shù)尚處于試驗(yàn)階段 ， 目前沒有推廣。 大力發(fā)展了煤層氣行業(yè)。在此基礎(chǔ)上，晉煤集團(tuán)還承擔(dān)制訂了相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn) 2項(xiàng)、地方標(biāo)準(zhǔn) 2項(xiàng)、相關(guān)技術(shù)規(guī)程 5項(xiàng)。 晉煤煤層氣的開發(fā)利用技術(shù)進(jìn)步 經(jīng)過中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)和中國煤炭學(xué)會(huì)專家鑒定，晉煤集團(tuán)歷時(shí)近 20年組織開展的“無煙煤煤層氣開發(fā)利用關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化示范”科研項(xiàng)目達(dá)到國際領(lǐng)先水平，被協(xié)會(huì)授予中國 煤炭工業(yè)科學(xué)技術(shù)特等獎(jiǎng)。 項(xiàng)目計(jì)劃安裝二套 42MW燃?xì)鈾C(jī) 加上 18MW 蒸汽機(jī) ， 形成一拖一燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電。預(yù) 計(jì) 2021年后 ， 寺河礦井下年抽放量可達(dá)到 2億 Nm3/a(標(biāo)態(tài)純甲烷 )， 抽放工程項(xiàng)目投資 261486萬元 ，建設(shè)期為 2021～ 2021年。寺河礦井下煤層氣抽放系統(tǒng)已于 2021年年初建成投產(chǎn) ， 目前井下已施工抽放鉆孔 50000m， 日抽放煤層氣量達(dá) 9萬 Nm3以上 ， 隨著抽放鉆孔量的增加 ，抽放量在穩(wěn)步增長 [9]。示范工程階段計(jì)劃打七口示范井 (其中一口取芯化驗(yàn)井 )。其中中部地區(qū)約占資源量的 64％。”我國煤層氣開發(fā)已開始跳躍式發(fā)展 [8]。 經(jīng)過近 20年的發(fā)展 ， 我國煤層氣的勘探開發(fā)取得了很大進(jìn)步 ， 已初步準(zhǔn)備了可供開發(fā)的煤層氣資源 ， 形成了煤層氣開發(fā)配套工藝技術(shù) ， 到目前為止 ， 全國已鉆成 200多口煤層氣地面井 ，多個(gè)井組已取得了較好的產(chǎn)氣效果 ， 并實(shí)現(xiàn)了小規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn) 。近幾年的煤層氣抽采和利用量如下表所示 （ 表 ） 榆林學(xué)院畢業(yè)論文 12 表 近幾年煤層氣抽采和利用量 年份 抽采量 （ 億 m） 利用量 （ 億 m） 利用率 2021 9 57﹪ 2021 10 54﹪ 2021 12 52﹪ 2021 15 ﹪ 2021 47﹪ 2021 ﹪ 2021 35﹪ 2021 47 ﹪ 2021 58 18 ﹪ 我國煤層氣的發(fā)展領(lǐng)域起步比較晚。煤層氣藏在儲(chǔ)層物性、保存 、開采條件等方面存在特殊性，大致可以概括為以下的 5個(gè)方面： （ 1） “三低”缺陷 大多煤層氣藏具有低壓、低滲、低飽和等三低現(xiàn)象，在使用當(dāng)前的理論技術(shù)開發(fā)時(shí)受到較大限制。 第一階段 (20世紀(jì) 50年代～ 20世紀(jì) 70年代末 )： 為減少煤礦礦井瓦斯災(zāi)害的井下抽放與利用階段 ， 這一階 段所抽放的瓦斯基本上都被排到大氣中 ， 很少對其進(jìn)行利用，處于剛發(fā)現(xiàn)的階段。例如，鉆進(jìn) 30～ 60m深的凹坑，使生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的固體物質(zhì)沉于其內(nèi)，而不隨產(chǎn)出水一起泵送?？赏ㄟ^以下途徑減少泵的故障：增加井下氣水分離量，排采量相匹配，減少排水管線的上返壓力，減少泵的扭矩。 ⑤煤層氣開采中的水處理 水是煤層氣生產(chǎn)的副產(chǎn)品，其凈化和處理費(fèi)用在日常操作中占相當(dāng)大的比重。首先要從區(qū)域地質(zhì)情況出發(fā)，研究是 否有生成大量煤層氣的煤層及演化生氣、吸附及保存條件，評價(jià)出有利于勘探和開發(fā)的區(qū)塊。聚煤期以后的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)頻繁，華北、華南地區(qū)，印支運(yùn)動(dòng)以后都經(jīng)歷了長期的抬升剝蝕，褶皺斷裂發(fā)育，這些條件對煤層氣的保存不利。站場周圍進(jìn)行綠化 ， 以控制噪聲、吸收大氣中的有害氣體、阻滯大氣中顆粒物質(zhì)擴(kuò)散；在選場、選站、選線過程中必須避開 自然保護(hù)區(qū)、名勝古跡、林區(qū)、經(jīng)濟(jì)作物種植區(qū) ， 盡量不占良田 ， 盡量避繞水域、沼澤地。但集輸場站與地面煤層氣集輸場站一樣 ， 也存在一定的環(huán)境影響。固體廢棄物產(chǎn) 生數(shù)量不大 ， 經(jīng)過妥善處理 ， 不會(huì)對土壤、植被等環(huán)境因素產(chǎn)生破壞性影響。 常規(guī)油氣藏遵循重力分異原理，在運(yùn)移 、 聚集過程中 ， 油 、 氣 、 水不斷分異，因而儲(chǔ)集在圈閉的不同部位 。國埋深 2021m 以淺煤層氣資源量為 萬億 m3， 1500m 以淺的煤層氣可采資源量為 萬億 m3， 占世界總量 13%， 居世界第三位。井田內(nèi)部集輸儲(chǔ)氣分三 大塊：一是井口裝置 （ 氣水分離、計(jì)量儀表 ） 、管線 (常壓、欠壓區(qū)用 PVC 管 )和加壓站 (若干臺壓縮機(jī)組成、進(jìn)行二次氣水分離 )，其中關(guān)鍵問題是管線的優(yōu)化設(shè)計(jì)和設(shè)備選型 ， 在管理上采用的是無線電數(shù)據(jù)傳輸和自動(dòng)化管理，井場和加壓站只是巡回檢查，不設(shè)專人管理。其水溫、氣體埋深、排水量、日產(chǎn)氣量、累計(jì)產(chǎn)氣量，全部由自動(dòng)化儀表記錄。試驗(yàn)證明可以提高煤層氣產(chǎn)量和采收率，同時(shí)還可以減少溫室氣體排放。 （ 4） 沿煤層鉆井和一體化抽采技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)主要應(yīng)用在圣胡安、粉河盆地。目前國外針對不同儲(chǔ)層采用的壓裂技術(shù)主要有交聯(lián)凝膠壓裂、加砂水力壓裂、不加砂水力壓裂和氮?dú)馀菽瓑毫?，各?xiàng)技術(shù)均已過關(guān)。截止到 2021 年，煤層氣生產(chǎn)井已達(dá) 2900 余口，年產(chǎn)量達(dá)到 108 m3。 由于各國的煤層氣資源條件、政策等差別 ， 煤層氣發(fā)展的狀況有所不同。 （ 2） 減少溫室氣體的排放，充分做到綠色開采。 Advance Thesis: Comprehensive research 目錄 Ⅰ 目 錄 1 緒 論 ............................................................. 1 2 國內(nèi)外煤層氣 開發(fā) 利用現(xiàn)狀及差距 .................................... 2 國外煤層氣發(fā)展概述 ........................................... 2 煤層氣開發(fā)的意義 ....................................... 2 國外煤層氣發(fā)展現(xiàn)狀 ..................................... 2 國外煤層氣開采技術(shù) ..................................... 4 國內(nèi)煤層氣利用現(xiàn)狀 ........................................... 6 我國煤層氣儲(chǔ)量及分布情況 ............................... 6 我國煤層氣的研發(fā)歷史及現(xiàn)存問題 ......................... 7 我國煤層氣開發(fā)利用發(fā)展階段 ............................ 10 我國煤層氣藏的特殊性 .................................. 11 我國煤層氣開發(fā)利用現(xiàn)狀 ................................ 11 晉煤礦區(qū)煤層氣開發(fā)利用 ...................................... 13 晉城礦區(qū)煤層氣利用現(xiàn)狀 ................................ 13 晉煤煤層氣的開發(fā)利用技術(shù)進(jìn)步 ......................... 15 晉城礦區(qū)煤層氣開發(fā)利用發(fā)展戰(zhàn)略 ....................... 16 3 我 國煤層氣開發(fā)利用新技術(shù)進(jìn)步 ..................................... 17 煤層氣開發(fā)工藝技術(shù) ......................................... 17 我國煤層氣多分支水平井的最新進(jìn)展 ........................... 18 我國多分支水平井的現(xiàn)狀 ................................ 18 多分支水平井的技術(shù)優(yōu)勢 ................................ 19 多分支水平井不同井型經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益 ................ 20 煤層氣開發(fā)重大技術(shù)創(chuàng)新 ..................................... 21 4 我國煤層氣開發(fā)利用的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益 ............................... 23 煤礦安全效益 ............................................... 23 環(huán)境保護(hù)效益 ............................................... 23 經(jīng)濟(jì)效益 ................................................... 23 5 煤層氣發(fā)展前景 ................................................... 24 煤層氣作為新能源的應(yīng)用 ..................................... 24 煤層氣 “十二五” 前景展望 ................................... 25 我國成立“煤層氣產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟” ..................... 26 煤層氣發(fā)展的相關(guān)建議 ....................................... 27 6 總結(jié) ............................................................. 28 參考文獻(xiàn) ........................................................... 30 致 謝 ............................................................. 31 當(dāng)前煤層氣利用現(xiàn)狀及前景 1 1 緒 論 煤層氣屬于自生自儲(chǔ)式的非常規(guī)天然氣，俗稱瓦斯，是有機(jī)質(zhì)在煤化作用過程中生成的、主要以吸附狀態(tài)賦存于煤層及其 周 圍巖中的可燃?xì)怏w，其主要成分是 CH4，其次為 CO N2等，熱值為 35800KJ/m3（ 相當(dāng)于 ） ，燃燒過程中基本無煙塵，可以說是一種非常潔凈、熱值高、優(yōu)質(zhì)、安全、開發(fā)利用前景廣闊的新能源。 它是威脅煤礦安全的一種有害氣體，其排放到地面又污染環(huán)境；同時(shí)， 開發(fā)這種能源對緩解能源的供需矛盾、實(shí)施可持續(xù)發(fā)展的能源戰(zhàn)略、保護(hù)人類的生存環(huán)境、解決煤炭開采安全問題等都具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義 。畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)等，均已明確注明出處。重點(diǎn)分析和探討煤層氣利用現(xiàn)狀，對于我國煤層氣剛剛起步，抗風(fēng)險(xiǎn)能力很低，找到符合中國現(xiàn)狀的煤層氣開發(fā)的的措施，加快煤層氣的利用。這次轉(zhuǎn)變將經(jīng)歷兩個(gè)階段，即先實(shí)現(xiàn)以煤層氣體能源，液化煤、氣化煤等礦物能源潔凈技術(shù)和核聚變技術(shù)，共同構(gòu)成世界能源消費(fèi)的主體 ， 然后逐步發(fā)展到由核聚變和可再生能源取代傳統(tǒng)礦物能源，成為世界能源消費(fèi)的