煤层气开采技术与发展趋势

张文龙

摘要：由于我国拥有较为丰富的煤层气资源，所以目前我国将天然气开发的重点逐渐放到了煤层气开采上面。在此过程中，煤层气开采技术得到了不断提升与改进，推动了开采产量与效率的持续提升。不过，虽然已有的煤层气开采技术都已经能够较好地适应我国的煤层气开采工作，但就技术本身而言仍有待进一步成熟和完善，所以未来重点仍应放在技术革新上面，并要不断完善产业链，加大政策支持。

关键词：煤层气;开采技术;发展趋势

煤层气是成煤母质在煤化作用过程中形成的，主要以吸附状态赋存于煤层或煤系地层中，以甲烷为主要成分的非常规天然气资源。它俗称瓦斯，是一种新型洁净的能源，它不同于呈液态赋存的石油，又有别于主要以游离态存在于地层中的常规天然气。

经过十几年国内各部门自行的勘探工作，尽管未能取得煤层气商业开发的突破，但是，在引进、消化、吸收美国成功经验的基础上，在地质选区、实验室测试、钻井的工程工艺、试井、压裂和排采等方面取得了一些突破性的进展。

1常用的煤层气开采技术浅析

（1）煤层气勘探技术，在进行煤层气开采之前，首先应当要对煤层气进行有效的勘探，充分了解煤层气藏的情况。研究发现，地下构造在很大程度上影响着煤层气的储集和富集程度。相关实践表明，一般能够产出大量天然气的煤层气藏，均属于压力圈闭气藏，其中又以水压圈闭气藏为主，其大多分布于向斜底部或者单斜底部;还有部分是气压圈闭气藏，其与普通的油气圈的形成原理类似，只不过是在煤层的微孔隙中储集。通常裂缝发育昭示着高渗透带，向斜底部或者单斜底部的裂缝发育，乃是水压圈闭气藏的吸附气富集区。如果煤层的位置在构造强烈变形的地方，或是断裂发育带上，那么将会大大增加煤层气的保存难度。再者，若遇到火山岩活动，如果较强烈的话会破坏煤层，而如果活动幅度较小的话则反而有利于煤阶的升高及煤层有机质向气态的转化。另外对煤层含气量具有较大影响的还有煤层顶底板的岩性，若其比较致密，则煤层含气量就会较高。总而言之，先要经勘探查明地下构造的形态及地质条件、特征等，才能够拟定合适的煤层气开采方案。

（2）钻井工程技术，钻井工程乃是油气开发中的一项重要环节，煤层气的开采也不例外。目前在我国的煤层气开发钻井工程中，多是采用1500-2000m的石油鉆机设备，配合取心钻头或压轮钻头，另外根据煤层自身低压、低渗的特点，多采用低密度水泥浆或者清水作为钻井液。而常用的钻井工程技术有两种：一种是欠平衡钻井法，即在钻井作业中保持钻井流体的压力低于被钻地层压力，以使井筒内形成负压，从而提高煤层气的开采效率、增加煤层气的产量以及减轻对储层的损害;另一种是定向钻井法，它使用了长钻孔，因此能够减少开采前方煤层气的含量，一般比较适用于透气性好的煤层的开采。

（3）煤层气净化及增产技术，煤层气净化及增产技术主要有两种：一种是超短半径水平井技术，超短半径水平井指的是曲率半径远短于常规井的水平井，该技术是在垂直井内打水平孔形成井眼，然后进行煤层气开采;一种是降压开采技术，即通过降压的方式使煤层气层稳态失衡，从而便于抽取其中的煤层气，该技术具有成本低、可行性高、简单易行以及无热量消耗和损失等优点，缺点是开采速度比较慢。

（4）压裂技术，在煤层气的开采过程中，压裂技术是一项关键技术。压裂的主要作用是对产层进行改造，从而提升其产量。目前常用的几种压裂技术主要有：加砂或不加砂水力压裂技术、交联凝胶压裂技术、氮气泡沫压裂技术等。在实践中，有时通过多次压裂及注水、注氮，也可大大提高采气产量。

（5）排采技术，排采即排水采气的简称，其是实现煤层气生产的关键环节。目前在煤层气开采过程中，常用的排采技术主要有气举和管式泵磕头机两种方式。其中，管式泵磕头机方式是比较先进的一种方式，其以电机或者小型燃气动力装置作为动力源，通过自动化仪表记录水温、排水量、气体埋深及产气量等数据。

2加强我国煤层气开采利用能力思路探讨

2.1加强基础性的开采利用理论研究

针对我国煤层气资源存储地质条件相对复杂、煤层气存储吸附条件差异性较大、分布非均一性明显的开采现状，我国应加强相关基础性理论研究，围绕我国煤层气特殊的地质背景，破解渗透压较低、含气饱和度不足以及非均质较高的问题，综合运用地质学、物理学、矿藏运动学等原理，理顺煤层气开采过程中的水、气、煤物质要素、分布机理以及运动过程，形式一整套具有强操作性的基础理论支撑，为我国构建高效、强适应性的煤层气开采奠定理论保障和技术基础，实现具有我国特色的开采保障体系。另外，在技术发展的方面，我国整体开采技术落后于发达国家，开采装备设计、制作工艺以及开采智能化软件应用，配套保障体系还不完善，这都是需要加强的。

2.2构建完善基础建设以及应用手段

我国已将煤层气列入到国家的战略性资源，国家投入了大量的资金保障基础设施建设，为了进一步提升其资源利用水平，还应不断加强其基础建设水平，解决当前开采区与天然气主干道相距较远的问题。同时还应加强其应用方式研究，破解当前利用水平较低，弥补合理化应用方式不足的现状，形成良性的供需产业化运营，这对于发展煤层气产业化运营是至关重要的。

3煤层气开采技术发展趋势

我国煤层产业急需解决的问题是在产业建设规划和管理、外商投资、开发利用方面需要优惠的鼓励政策，在前期经济投入、国家投资和国际融资方面需要可靠的投资融资体系，在技术创新和技术发展战略方面要做到理论突破、技术引进和科技投入，重视优秀的技术和管理人才的及时补充。目前，国内外煤层气的勘探开发有以下几个发展趋势：

1）勘探开发煤层（包括试验性开发、示范项目和煤层气商业性生产）的规模有增大趋势;2）煤层气井深增加，因煤埋藏越深，形成甲烷的熟化特性越优;3）煤层气钻水平井数增加，因水平井单井不压裂时煤层气产量高出直井压裂井的4倍;4）煤层气井压裂工艺技术有进步，美国能源部和矿业局研究和实施了一种名为Kiel的压裂法，增产效果显著。

结语

总的来说，我国煤层气的开采利用有着广阔的前景，煤层气的开采技术也取得了一些成果。但是，由于对煤层气的研究起步较晚，仍面临技术、装备、人才等许多难题，还需要进一步深入研究。

参考文献：

[1]金力钻，孙玉红，王海平。浅析煤层气勘探开发测井技术应用及发展[J].石化技术，2015，22（03）：110.

[2]刘维。浅析煤层气资源现状与利用[J].黑龙江科技信息，2013，（10）：105.