煤层气抽采及高效利用技术探究及应用

薛江云刘双林（.中节能工业节能有限公司， 北京 00000；.中节能宁夏新能源股份有限公司， 宁夏 银川 750000）

煤层气抽采及高效利用技术探究及应用

薛江云1刘双林2（1.中节能工业节能有限公司， 北京 100000；2.中节能宁夏新能源股份有限公司， 宁夏 银川 750000）

在新能源的生产和利用方式都在变革，国家着力构建安全、稳定、经济、清洁的现代能源产业体系形势下，煤层气开发利用不断被推进。但我国的煤层气利用技术还不成熟，高效利用煤层气，优化能源结构，提高能源利用效率，是业界需要探讨的一个重要课题。

煤层气；高效利用

“十二五”以来，我国经济继续保持平稳较快发展，工业化和城镇化进程继续加快，能源需求持续增长。随着国家去库存、降成本的影响，受资源储存条件制约，供需矛盾突出，对天然气、煤层气等清洁能源的依存度也在逐年攀升。

1　国内煤层气抽采及利用现状

国内煤层气开发利用较早。1957年我国就组织过煤层气地面开采试验。20世纪70年代、80年代都进行过进一步探索。进入90年代，在党中央、国务院的重视和推动下，煤层气开发利用全面启动，并写进了《矿产资源法》及相关条例。“十一五”以来，煤层气开发利用已经编制、实施了两个“五年规划”。但目前煤层气产业却存在产量远远赶不上规划，上游投资严重不足，下游配套设施也难以辅助，深度阻碍了这一产业的健康发展。“十三五”规划中，将加快煤层气开发放在了突出地位，这不仅是安全生产、构建本质安全型煤矿的需要，也是能源革命的需要。

2　国内外煤层气抽采及利用技术分析

煤层气是优质清洁能源，综合利用价值很高，除高浓度瓦斯直接民用外，可用于燃气发电机组发电、供热制冷、压缩液化后作动力燃料，还可做甲醇、合成氨等化工产品，也是农药、医药、染料等有机化工产品的基础原料。

（1）国外煤层气抽采及利用技术 世界上美国、澳大利亚、加拿大、德国等国家的煤层气产业发展比较迅速，用煤层气发电和作为民用燃料比较普遍。美国是商业化开发利用最为成功，规模最大，主要是将煤层气注入天然气管道系统（煤层气允许进入天然气管道的条件是CH4体积分数要高于95%），除此之外，还用来生产汽车燃料及合成氨、甲醇等。加拿大的煤层气资源量占世界第二位，拥有连续油管施工技术和煤层气液氮压裂技术两项关键技术，主要用来发电。德国在煤层气发电利用上较为成功，主要技术特点是模块化燃气发电机组，采用集装箱式设计，便于拆装、运输，对30%浓度以上甚至略低于30%甲烷浓度的气体进行发电利用，实现了热电联产。印度和英国则主要把煤层气用于发电或汽车燃料（CNG）。

同时，各国在研制高性能抽采泵，腐植酸处理煤层结合水力压裂技术，交叉、大直径和放射状钻孔等抽采技术，以及抽采装备方面聚氨酯封孔等新型封孔器都在不断推陈出新。此外，许多国家对煤层气开发给予税收优惠等方面的政策支持，也让煤层气抽采技术不断提升。

（2）国内煤层气抽采及利用技术 国内煤矿中普遍采用的煤层气抽采方法是综合抽放瓦斯和地面利用钻孔抽放本层煤层气。综合抽放瓦斯是采矿预抽、过程邻近层及采空区等多种抽采方法。地面钻井开采方式在国外比较成熟，但在国内开采仍有一定困难，主要是我国地形、地貌区域性差异大，除沁水盆地和鄂尔多斯盆地东缘外，其它地区目前实现规模化、产业化开发难度大。但随着国家政策调控，去产能造成的废弃矿井更多，采用地面钻井开采方式变得愈加迫切。

国内当前地面开发抽采技术与重大装备研发技术很多，有构造煤煤层气勘探、低阶煤测试、空气雾化钻、煤层气模块化专用钻机、多分支水平井钻井、水平井随钻测量与地质导向、氮气泡沫压裂、水平井压裂、低压集输等技术。应用效果如：煤矿区地面抽采技术，煤层气（浓度）分级利用技术，在晋城、潞安、松藻等矿区应用并取得良好效果。

3　层气抽采及利用技术主要存在的困难

煤层气的开发需要上游、下游协同发展，要形成产业化基地，形成勘探开发、生产加工（发电、配气、合成C1化工产品等）、输送利用一体化发展的产业体系。煤层气产业已受到各国普遍重视，但煤层气产业发展方兴未艾，整体上处于开发利用的初级阶段。近年来，我国煤层气勘探开发方面取得了很大的进展，但也面临着地质和技术的挑战。我国实现煤层气大规模产业化开发存在瓶颈及解决方法也日渐成熟。如：针对煤层气和煤炭矿权重叠的老大难问题，山西有望借此契机在全国率先走出破解之道。煤层气开发利用存在的问题也引起了国家的重视，未来的发展潜力更加广阔。

4　结语

我国煤层气抽采技术发展速度较快，但是利用率仍然偏低。如何利用先进的瓦斯抽采技术，让瓦斯变废为宝，同样是预防和治理矿井及废弃矿井的必要手段。我国地域广阔，煤层气储量丰富，当前瓦斯抽采中需根据各矿区地质和生产的实际，重点研究综合抽采，中和抽采技术和方法的优化组合，通过对区域抽采煤层气的气体成分进行分析，根据瓦斯浓度的不同，选择不同的利用方式，对中高浓度瓦斯（CH4≥30%）、低浓度瓦斯（30%＞CH4≥1%）和乏风瓦斯（CH4＜1%）进行高效利用，实现煤层气利用的最大效用。

［1］邵凯旋.中国煤层气产业发展分析与展望［J］.河南科技，2014，（10）.

［2］沈建中，龙志平.延川南煤层气低成本高效钻井技术探索与实践［J］.石油钻探技术，2015，43（05）：69-74.

①薛江云（1970.6- ）男，汉，山西芮城，博士研究生，高级工程师，现担任中节能工业节能有限公司副总经理，研究方向为工业节能项目的开发与实践运用。②刘双林（1968- ）男，汉，湖南冷水江人，博士研究生，高级经济师，现担任中节能宁夏新能源股份有限公司董事长，研究方向为煤层气综合利用及工业节能项目的开发与实践运用。