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加快煤矿区煤层气开发是治理煤矿瓦斯灾害的根本

  
评论: 更新日期:2012年10月15日

  一是在地面,采用与煤矿外远区或煤炭未开发区相同的开发技术,即垂直压裂井、分支水平井和羽状水平井进行采前煤层气开发。在煤储层渗透率高的矿区,可直接采用地面垂直裸眼洞穴井开发方式,这种方式在美国的粉河盆地(powder river basin)普遍使用,单井日气产量2000m3左右。我国北侏罗纪和东北白垩纪、第三纪煤田,煤层厚度大,成煤后构造变形小,地质构造简单,裂隙网络保存较好,煤储层渗透率可能大,地质条件和煤储层特征与美国粉河盆地的相类似,可尝试地面垂直裸眼洞穴井开发方式。

  二是在采煤过程中,利用在地面预先施工好的采动区井抽采煤层气。

  三是在井下,除了常规的瓦斯抽放技术外,采用大直径长距离水平钻孔抽放技术,实现本煤层和顶板高位孔的高效瓦斯抽放。

  在构造煤发育的软煤层的煤矿区,如重庆直辖市的松藻,江西省丰城,安徽省淮南、淮北,河南省平顶山、焦作、鹤壁,陕西省韩城等矿区,煤储层渗透率低,采抽性差,若采用地面垂直压裂井、分支水平井和羽状水平井进行采煤前预采,气产量低,采抽效果不好。因此,不宜采用地面预采的开发方式,而只能采用井下瓦斯抽放方式和地面采动区井开发方式,引起是应加大井下顶板大直径高位抽放钻孔的使用。

  (4)加大科技投入力度,加快研究和推广先进实用的煤层气采抽新技术新装备,进一步提高煤层气(瓦斯)的采抽效率。

  当前,我国煤层气(瓦斯)开采存在的主要问题是: 正常煤体结构的硬煤层的高效采抽和构造煤发育的软煤层的有效采抽。急待重点研究的内容:一是地面水平井技术与装备,包括分支水平井和定向羽状水平井技术与装备的研究;二是井下履带行走式大直径长钻孔钻机及定向钻进工艺研究;三是构造煤发育的软煤层和顶板软岩层的瓦斯抽放钻孔机及钻进护孔技术研究。

  美国近几年来在煤层气开发技术方面取得新进展的主要标志之一是,适合低渗透率煤储层特点的煤层气地面水平井开发技术及专用装备,在勇士盆地、圣胡安盆地和Cherokee盆地等相继得到成功应用,取得了很好的效果。尤其是CDX公司开发的煤层气定向羽状水平井开发技术,受到广泛关注。该项技术的特点是,①较短时间内,使煤层的气含量和储层压力快速下降,煤层气采收率高,三年采出控制区内75%以上煤层气;②最大限度地沟通裂缝通道,泄气面积大,单井产气量高,在West Virginia的低渗透煤层高达3.40~5.66万 m3/d;③开发井数少、综合钻井成本低;④投资回收期短、效益好,投产后10~12个月即可收回成本;⑤有利于环境保护。由此可见,定向羽状水平井技术,在正常煤体结构的硬煤层的煤矿区,是采煤前预先地面高效采出煤层气、大范围快速降低煤层气含量、治理瓦斯灾害的有效手段,也是低渗透率煤储层煤层气开采技术的一次革命性进展,与采用射孔完井和水力压裂增产的常规垂直井相比具有极大优越性,在我国将有着良好的应用前景。因此,应尽快组织研究、引进煤层气定向羽状水平井开发技术与装备,选择合适地点开展先导性试验。

  在构造煤发育的软煤层中施工瓦斯抽放钻孔一直是个难题。因地应力大、瓦斯压力大、煤层松软,顺煤层打钻时出现塌孔、卡钻和抱死现象,钻孔打不深,一般30~80m,成孔率低,瓦斯抽放效率低,抽放效果差。我国地质构造条件复杂,构造煤发育的软煤层在华南地区、西南地区和华北大部地区的石炭-二叠纪煤矿区普遍存在,这些煤矿区的瓦斯抽放问题突出,严重影响到煤矿的安全高效生产。因此,需要组织科研单位,专门研究软煤层瓦斯抽放的专用钻机和施工工艺。

  (5)加强煤层气(瓦斯)开发的工业性试验研究工作

  经过多年的研究试验,我国已建立了煤层气形成、赋存、产出机理及其控制影响因素等一整套基础理论,施工了290余口评价井和开发试验井,摸清了资源家底及其分布规律,圈定出了有利开发区块,初步形成了一套勘探、评价和开发技术,在无烟煤煤层气开发方面取得突破,在煤矿井下瓦斯抽放方面取得长足进展。因此,目前我国已具备条件,通过出台支持和鼓励性的政策,推动现已取得的煤层气技术成果集成,高起点地开展煤层气(瓦斯)开发工业性试验研究,来突破制约煤层气商业化开发技术瓶颈,用成功的事例展示开发和利用煤层气(瓦斯)不仅可以解决煤矿安全生产领域的突出问题,而且也具有较为明显的投入产出效益,推动煤层气(瓦斯)开发利用产业的迅速兴起。

  (6)加大政策支持力度,鼓励煤层气(瓦斯)开发和利用

  国家应借鉴国际开发煤层气的成功经验,尽快制定相关经济鼓励政策,调动企业和社会开发和利用煤层气(瓦斯)的积极性,如对煤层气(瓦斯)开发免征资源税、所得税、增值税等,提供低息贷款;对煤层气(瓦斯)生产每立方米给予一定的资金补贴;对煤层气(瓦斯)发电以类似开发风能的价格进行优惠优价收购;用国债支持企业投资建设输配管网;按市场化交易原则建立甲烷减排激励机制。

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