【文章內容簡介】 工機械車輛、人員活動等會造成土壤擾動和植被破壞。工程廢水和生活污水對周圍環(huán)境也會產生一定影響。固體廢棄物產 生數量不大 ， 經過妥善處理 ， 不會對土壤、植被等環(huán)境因素產生破壞性影響。施工結束后及時恢復植被。煤層氣抽采期間 ， 大氣污染主要來自于站場排放的煙氣、清管作業(yè)及放空燃燒產生的煙氣 ， 主要污染物有二氧化碳 ；水污染物來自站場排放的少量廢水和生活污水。生產廢水各項指標濃度必須低于榆林學院畢業(yè)論文 8 GB897821996《污水綜合排放標準》。生活廢水中的主要污染物為 NH3和細菌。另外 ， 現場部分設備運轉還會產生震動和噪聲。 煤層氣 (煤礦瓦斯 ) 井下抽采裝置、地面煤層氣 (煤礦瓦斯 )處理場站及儲氣等配套設施的建設期間 ， 施工時也會產生一定量的揚塵、污 水、噪聲和固體廢棄物 ， 對生態(tài)環(huán)境也會產生一定的影響。煤礦區(qū)的煤層氣 (煤礦瓦斯 ) 井下抽采將會大大降低煤礦內的甲烷含量 ， 減少瓦斯事故發(fā)生 ， 提高煤礦安全生產水平 ， 有利于保護礦工的生命安全。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。 煤層氣 (煤礦瓦斯 )輸送管線施工期間的環(huán)境影響最主要的是生態(tài)環(huán)境影響。其中包括噪聲、污水、揚塵、固體廢棄物對土壤、植被、生物及生態(tài)系統(tǒng)造成的擾亂。管線建成后 ， 管道、沿途氣站會對沿線地區(qū)的敏感目標也存在一定的安全隱患和環(huán)境風險 [4]。 ②環(huán)境保護措施及環(huán)境監(jiān)測 煤層氣 (煤 礦瓦斯 )開發(fā)企業(yè)負責監(jiān)測環(huán)保指標 ， 監(jiān)督環(huán)境保護措施的落實 ，協調解決有關問題。同時 ， 加強對職工的環(huán)保教育 ， 規(guī)范職工行為； 對規(guī)劃建設的項目依法開展環(huán)境影響評價 ， 嚴格執(zhí)行“三同時”制度； 提高管道的焊接質量 ，減少泄漏事故。對清管作業(yè)及站場異常排放的煤層氣 ， 應使用火炬燃燒后排放；在選場選站選線過程中必須避開生 活飲用水水源地。站場產生的生產、生活污水要經過污水處理系統(tǒng)處理； 選用低噪聲設備 ， 必要時進行降噪隔聲處理。站場周圍進行綠化 ， 以控制噪聲、吸收大氣中的有害氣體、阻滯大氣中顆粒物質擴散；在選場、選站、選線過程中必須避開 自然保護區(qū)、名勝古跡、林區(qū)、經濟作物種植區(qū) ， 盡量不占良田 ， 盡量避繞水域、沼澤地。合理規(guī)劃已有道路至施工現場之間的連接道路 ， 禁止隨意開辟道路。管道施工后 ， 盡快進行平整 ， 恢復地貌； 執(zhí)行當地政府有關環(huán)境保護的要求 [4]。 項目建設前 ， 必須系統(tǒng)監(jiān)測區(qū)域環(huán)境質量狀況 ， 以便對比分析； 應選擇一定數量的煤層氣井 ， 監(jiān)測其在鉆井、壓裂、排采 等作業(yè)過程對井場及周邊生態(tài)環(huán)境、聲學環(huán)境、地表水及地下水的影響； 應對管道溝兩側 1m內 ， 以及集輸站周圍的生態(tài)環(huán)境進行監(jiān)測 ； 對壓縮站、發(fā)電站廠界外 1km范圍內的聲學環(huán)境影響進行監(jiān)測 ；并對管線兩側 各 40m范圍內和壓氣站場四周 50m范 圍內環(huán)境風險評價； 對煤層氣開采井網分布范圍內的地下水影響進行評價 ， 并對排污口上游 100m至排污口下游4km范圍內的地表水影響進行評價。在國際能源局勢趨緊的情況下 ， 煤層氣作為一種優(yōu)質高效清潔能源 ， 其大規(guī)模開發(fā)利用前景誘人。但從目前來看 ， 我國對煤層氣產業(yè)研究開發(fā)還處于起步階段 ， 面臨著技術、裝備、人才等諸多難題 ， 煤層氣的開發(fā)利用率還很低 ， 開發(fā)建設和安全環(huán)保工作也在探索和摸索過程中 ， 因此迫切需要創(chuàng)新 ， 需要新技術推動煤層氣的合理開發(fā)和利用 ， 從而達到既保護環(huán)境又能調整能源結構的良好態(tài) 勢 [4]。 當前煤層氣利用現狀及前景 9 ③地質情況問題 不同構造單元的煤，是不同沉積環(huán)境形成的，經歷不同演化歷史，具有不同地質特點，所含煤層氣也有很大差異。我國地史上有 8個較大的聚煤期：第三紀、晚侏羅世 早白堊世、早 中侏羅世、晚三疊世、晚二疊世、晚石炭世 早二疊世、早石炭世、早寒武世，形成的煤炭量占我國煤炭總量的 99%，煤層氣主要賦存在這些時期相關的地層中。聚煤期以后的構造運動頻繁，華北、華南地區(qū)，印支運動以后都經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。含煤層氣的儲層基本呈“三低”（低壓、低滲透率、低飽和度）的 特點，對其開發(fā)利用尤為困難。這些條件表明，特殊地質狀況和儲層條件使我國煤層氣開發(fā)狀況并不樂觀。 我國煤層氣工業(yè)起步較晚，主要是在原油開發(fā)的工藝基礎上，借鑒國外先進的煤層氣開采技術和經驗進行的。但國外部分先進的煤層氣開發(fā)工藝，并不適合我國的“三低”儲層。而這些“三低”的儲層又是我國煤層氣產業(yè)要長久發(fā)展必須攻克的難題。 ④地質問題解決措施 構造是決定煤層氣地質條件和開發(fā)條件最根本性的要素，構造條件的不同使得煤層氣賦存情況的差異明顯。因此，煤層氣開發(fā)和試驗的選區(qū)工作是最重要的工作。首先要從區(qū)域地質情況出發(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，評價出有利于勘探和開發(fā)的區(qū)塊。在此基礎上的深入研究，進一步優(yōu)選勘探區(qū)塊和開發(fā)區(qū)塊。 迄今為止，幾乎所有的傳統(tǒng)和先進開發(fā)工藝在我國煤層氣工業(yè)上都有應用與嘗試，但許多技術應用效果不甚理想，或未得到廣泛應用。多年的煤層氣勘探和開發(fā)試驗證實，我國煤層氣地質條件復雜，煤層氣開采難度大，國外先進技術并不能滿足我國煤層氣開采的要求。例如：傳統(tǒng)儲層模擬技術難以客觀預測煤層氣井產能，從式井在煤層稍有破碎的情況下就面臨多次修井的挑戰(zhàn)，多分支水平井在排采試驗中未得到預期效果等。 選擇適合我國煤層氣工業(yè)的勘探和開采技技術，才能給我國煤層氣產業(yè)帶來最大的收益。 在煤炭開發(fā)過程中，對于含煤層氣大于一定程度的煤炭資源，應按“先采氣，后采煤”、“煤氣共采”和“應抽盡抽”的原則，降低煤層中煤層氣的含量，使之達到安全標準后再采煤。這樣在滿足充分利用能源的條件下，減少了環(huán)境污染和安全隱患，真正做到煤炭工業(yè)和煤層氣工業(yè)的和諧發(fā)展。 ⑤煤層氣開采中的水處理 水是煤層氣生產的副產品，其凈化和處理費用在日常操作中占相當大的比重。合理設計水處理系統(tǒng)，是決定煤層氣開發(fā)成功與否的主要因素之一。水的處理方法和費用 取決于排水量和水質特征，在設計水處理系統(tǒng)時，應首先根據臨近生產井的排水情況或煤層滲透中水文資料估算煤層的產水量，還應考慮到生產過榆林學院畢業(yè)論文 10 程中不同階段排水量的變化。產出水雜質分類。煤層產出水是 — 種含有溶解鹽、溶解氣體、非水液體和固體顆粒等雜質的多相體系。其中雜質可分為五類：固體顆粒、膠體、分散油和浮油、浮化油、溶解物質、水處理方式。在美國煤層氣生產中，最常用的產出水處理方式是排入地表水系和注入深井，其他方法包括土地灌溉、蒸發(fā)、水力壓裂時重新利用等，反滲透方法正處于試驗階段 [5]。 ⑥煤層氣開采中設備減少故障的方法 減 少泵的故障?？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。在操作過程中，注意了解每天的運行狀況，實行動態(tài)管理，根據生產過程中出現的變化，采取相應的措施。掌握上次維修時間、泵速、產生故障的原因，對提高工作效率，延長使用壽命等大有意義。降低抽油桿的故障。通過調節(jié)泵速和沖程長度，減少應力集中，可減少抽油桿的脫離次數。另外，合理選擇抽油桿的尺寸，安裝時注意力矩適中以及鉆井時盡量減少偏離等，都可降低抽油桿的故障。減少固體物質引起的故障。在完井和操作過程中，采取一些 措施，可降低因固體顆粒物引起的故障 [5]。例如，鉆進 30～ 60m深的凹坑，使生產過程中產生的固體物質沉于其內，而不隨產出水一起泵送。不在煤層中實施完井，從煤層頂板或底板開始壓裂，進而向煤層滲透，仍然從煤層中排氣，可大大降低維修費用。例如，在巖溪煤層氣開發(fā)項目中， 5號生產井采用此方法壓裂，一直持續(xù)穩(wěn)產 ，與其他生產井每年維修 3～ 4次形成了鮮明對比。操作過程也會影響固體物產率，井投產前期做好準備，減少壓力波動，以免引起激流，將會減少自裂流入井筒的碎屑量?？傊覈簝拥陌l(fā)育狀況、煤層的含氣特征、煤層的滲 透性等，在地域上的分布是很不均衡的。煤層氣分布的不均衡性，加上區(qū)域經濟因素，就造成了當前我國煤層氣勘探開發(fā)工作在地域上的不平衡發(fā)展。因此，研究和總結我國煤層氣在區(qū)域分布方面的規(guī)律性，合理進行煤層氣資源分布區(qū)劃，對于從宏觀上闡明資源分布特征，分析煤層氣勘探開發(fā)態(tài)勢，指導未來煤層氣勘探開發(fā)工作都將具有重要意義。 我國煤層氣開發(fā)利用發(fā)展階段 我國煤層氣開發(fā)利用起步比較晚，其發(fā)展可分為三個階段 [6]。 第一階段 (20世紀 50年代～ 20世紀 70年代末 )： 為減少煤礦礦井瓦斯災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 ， 很少對其進行利用，處于剛發(fā)現的階段。 第二階段 (20世紀 70年代末～ 20世紀 90年代初 )： 為煤層氣勘探開發(fā)試驗初期和煤層氣井下抽放利用階段。我國先后在撫順龍鳳礦、陽泉礦、焦作中馬村礦、湖南里王廟礦等礦區(qū)地面鉆孔 40余個 ， 并且進行了水力壓裂試驗和研究。同時 ， 大量的煤層氣井下抽放和利用項目進一步展開 ， 到了 1993年 ， 井下抽放系統(tǒng)年抽放量達 到 4 108m3， 部分地區(qū)已開始將其用于工業(yè)和民用取暖，使得煤層氣逐漸成為新能源的主宰。 當前煤層氣利用現狀及前景 11 第三階段 (20世紀 90年代初開始至今 )： 為煤層氣 勘探開采試驗全面展開和井下規(guī)模抽放利用階段。這一階段開始引進國外煤層氣開發(fā)技術 ， 開展了煤層氣的勘探試驗 ， 取得了實質性突破。煤炭、地礦、石油系統(tǒng)和部分地方政府積極參與此項工作 ， 許多國外公司如美國 Texaco、 Arco、 Phillips、 Greka石油公司及澳大利亞的 Lowell石油公司等也積極投資在中國進行煤層氣勘探試驗，中國煤層氣的發(fā)展進入了全新的發(fā)展時代，使得國家政策大力發(fā)展煤層氣。 我 國煤層氣藏的特殊性 我國的地形結構復雜多變，煤的多源疊加和多階段演化變質作用明顯。煤層氣藏在儲層物性、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、低飽和等三低現象，在使用當前的理論技術開發(fā)時受到較大限制。 （ 2） 儲層改造困難 我國大部分的煤儲層都很難改造。原因有二：一是由于成煤期后構造破壞嚴重，造成部分地區(qū)構造煤發(fā)育，在構造煤發(fā)育區(qū)是不可能實施導流和飽和改造工程的。二是在三低缺陷特別嚴重的地區(qū)任何一種改造方式的效果都是極其有限的。 （ 3） 非均質性較強 ①煤層夾矸的不規(guī)律發(fā)育，分叉和減薄的不規(guī)律發(fā)育；②煤體結構為構造煤的層狀、透鏡 狀發(fā)育；③小斷層、小褶皺的不可預測性；④孔滲條件在平面上的條塊性分割；⑤煤儲層在應力方向、大小及應力各向異性上的平面分異；⑥壓力在平面上的不均質分布；⑦含氣量在氣藏范圍內的漸變或突變關系。 （ 4） 高階煤產氣 我國的高階煤煤層氣資源占總資源量的 ％以上，按照現有的理論，這些煤儲層不具備產氣優(yōu)勢；而實際上，我們已經在沁水盆地的無煙煤中取得了單井和小型開發(fā)試驗區(qū)的產氣突破，雖然產量不高，但足以表明高階煤也是一個重要的煤層氣開發(fā)目標。 （ 5） 采煤影響廣泛 在煤層氣開發(fā)最具優(yōu)勢的 300～ 600m 埋深層段，煤礦開采活動集中 —— 煤礦采動區(qū)一方面破壞了儲層的完整性和壓力系統(tǒng)的連續(xù)性，另一方面又為流體動力場、流體化學場、地應力場和地熱場的互動提供了有利的作用空間。 我 國煤層氣開發(fā)利用現狀 我國的煤層氣抽采量每年都在遞增 ， 但是對煤層氣的利用還停留在很低的水平，大部分浪費。近幾年的煤層氣抽采和利用量如下表所示 （ 表 ） 榆林學院畢業(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)展領域起步比較晚。上世紀 50年代，我國的煤層氣抽放以減少煤礦瓦斯災害為主要目的； 70年代末，在少數的煤礦區(qū)進行了以商業(yè)化開發(fā)為目的的實驗；到了 90年代，在全國范圍內開展了煤層氣評價研究和勘探工作。經過了幾十年得風風雨雨，取得了相當大的成果。截止到目前， 我國共進行了二維地震勘探 1383km，完成地質填圖 50 104km