王家岭煤矿综放面立体瓦斯治理技术应用

为实现井下瓦斯高效治理、降低瓦斯涌出对煤炭回采影响,通过实践、摸索,王家岭煤矿形成了地面中石油煤层气井超前预抽、井下瓦斯联合抽采的立体瓦斯治理模式。以18109综放工作面瓦斯治理为工程研究背景,对采面回采巷道掘进采用的超前预抽、边掘边抽方式进行分析,具体在18109综放工作面已掘进的回风顺槽内采用ZYL-17000D型钻机施工预抽千米长钻孔及千米短钻孔(用以覆盖千米长钻孔空白区)实现胶带顺槽掘进区域瓦斯预抽,同时在巷道内施工与巷道平行的千米长钻孔,实现掘进区域前方煤体超前预抽;工作面圈定及回采期间通过本煤层钻孔预抽、φ203 mm高位定向钻孔、采空区埋管(φ325 mm瓦斯抽采管路)方式瓦斯治理。工程应用后,18109综放工作面回采巷道掘进期间回风流中瓦斯浓度始终在0.3%以内,采面回采期间回风流、回风隅角内瓦斯浓度始终在0.6%以内,实现了高瓦斯矿井厚煤层综放工作面瓦斯有效治理。

煤层气地质学新进展

自 2 0世纪 80年代以来 ,我国的煤层气勘探取得了突破性进展。在沁水盆地南部获得了可观的煤层气地质储量 ;河东煤田的煤层气勘探也取得了重大进展。煤层气地质学研究取得了明显进展 :a 煤储层岩石物理研究取得重要进展 ;b 提出了煤层气藏的概念并依据我国的煤层气地质条件识别出几种主要煤层气藏类型 ;c 深化了对煤层气藏封闭保存条件的认识 ,充分认识到煤层气耗散对煤层气封闭保存的重要影响。d 对高煤阶煤层气藏研究有了突破性进展 ,突破了无烟煤勘探煤层气的禁区 ,获得了可观的煤层气地质储量 ;e 强化了低煤阶煤层气藏的研究 ;f 深化了对煤层气藏不均一性的认识 ,初步揭示了煤层气藏不均一性的产生原因及其分布规律。

中国煤层气勘探开发成果与认识

我国近年煤层气勘探和开发的重点区块主要有阜新盆地刘家试采区块、辽宁铁法区块、辽宁沈阳北及其外围、山西省南部沁水煤层气田、鄂尔多斯盆地东部大宁—吉县地区与韩城—合阳地区、准噶尔盆地东南缘等。其中开发效果最好的有阜新盆地刘家试采区块和山西沁水煤层气田。中国煤层气勘探开发还处于初级阶段,工艺、设备、技术等都急需引进、吸收、研发、试验、优选、试用,煤层气地质条件和排采技术也需要深化研究。通过分析中国煤层气勘探开发现状,结合多年的现场实践经验,总结了我国煤层气勘探开发的新认识和煤层气勘探开发工艺技术进展,并提出了以下建议:①含气量大于6m3/t必须先采气后采煤;②加强对低煤阶煤层气的勘探;③加强煤层气地质精细研究;④加强关键技术试验;⑤积极稳妥地按照勘探程序组织实施煤层气勘探开发工作。

注气提高煤层气采收率研究进展

煤层气将成为我国继煤炭和石油天然气之后的战略性接替能源,它的开发和利用既能解决我国天然气的不足,又能从根本上消除了煤炭开采中造成的瓦斯突出等灾害,还可以减少了大量瓦斯排放到大气中造成的环境污染以及改善我国的能源结构。论文详细阐述了煤层气赋存状态、煤层气吸附与解吸机理、煤层气开采基础与提高采收率方法,分析了注气增产法开发煤层气机理,指出了注气增产法开发煤层气的研究方向。

基于现代产量递减分析的延川南煤层气田剩余气分布数值模拟研究

针对煤层气井产量差异大、储量动用程度不均衡的问题,基于延川南煤层气田生产数据及开发成果,综合考虑煤层气吸附解吸以及煤储层基质收缩效应,采用修正后的现代产量递减分析法以及煤层气数值模拟法对气井储量动用情况、剩余气分布规律以及开发潜力开展了研究。结果表明,300 m×350 m井网不能有效动用煤层气储量,平面上动用程度差异较大,研究区西北部动用程度较低,平均泄流半径仅为78 m,较低于东南部开发动用,数值模拟研究表明西北部面积2.8 km2剩余气地质储量达2.53×10^8 m^3,采出程度仅为4.2%;从影响因素上来看,研究区剩余气类型主要为井控未动型、井网不完善型两种类型,针对井控未动型可采用加密井网或重复压裂增效,数模显示采出程度可提高9.6%,而井网不完善型则需进一步完善井网促进面积降压。该研究成果为气田后期开发调整部署及措施挖潜提供了依据。

应用新技术促进煤层气的开发

中国地面煤层气勘探开发技术经历了多年的探索和创新,从最早尝试垂直井套管射孔完井、清水加砂压裂、活性水加砂压裂、洞穴完井等煤层气开发技术,到目前应用空气钻井,N2泡沫压裂,清洁压裂液、胶(线性胶、交联胶等)加砂压裂,注入CO2提高煤层气单井产量和多分支水平井钻井技术提高煤层气井产量和采收率。实践证明,煤层气开发技术不能一概而论,在不同地质条件下采用适当的煤层气开发技术,对于提高煤层气的产量具有重要意义。

煤层气渗流理论及其研究进展

综述了煤层气渗流研究的现状及取得的研究进展,包括线性渗透、线性扩散、扩散—渗透以及非线性渗流等基本理论,基于各种地球物理场效应影响的渗流理论及其修正模型,以及多煤层瓦斯越流相关的研究;并介绍了新兴的数值计算方法(格子Boltzmann方法与分子动力学方法)在煤层瓦斯渗流模拟中的应用;展望了其发展趋势及尚需深入研究的问题。

保德地区煤层气排采水深化处理工艺

保德地区煤层气排采水中主要的污染物如COD、氨氮、Fe2+较突出,需要经过深化处理。依托该地区排采水深化处理过程,分析了排采水中污染因子含量在空间和时间上产生差异性的原因。结合现行工业污水或其他水处理的工艺技术,对有效地去除排采水中的主要污染因子(COD、氨氮等)的工艺进行优选,得出了适合该地区排采水深化处理的化学工艺方法,工艺优选充分考虑了保德地区自然气候条件、地形地貌及生产条件的限制,提出了煤层气排采水处理的撬装模块工艺流程。

煤层气采出水处理装置的研制

目前,煤层气采出水的污水处理一直停留在沉淀池简单的沉淀处理阶段,处理后的污水含有大量有机物、悬浮物和磷等污染物,不符合外排污水的水质指标。针对此问题,研制了一种撬装式的煤层气采出水处理装置,该装置采用混凝沉降工艺、高级氧化工艺以及过滤工艺实现煤层气采出水达标外排。装置集成了煤层气采出水各个处理功能于一体,形成不同单元技术融合和一体化组合的模块化污水处理。经该装置处理后,污水水质指标COD、SS、TP可降至31、7.6、0.35 mg/L。该装置处理后的水质满足陕西省质量技术监督局发布的DB 61/224—2011《黄河流域(陕西段)污水综合排放标准》规定的排水水质要求。装置运行后,可节约水处理费用341.79万元/a,随着煤层气采出水水量的增加,可进一步降低污水处理成本,经济效益显著。

深部煤层气地质条件特殊性与储层工程响应

鄂尔多斯盆地东缘、新疆等地区中深部/深部煤层气的试采成功大大推进了中国深部煤层气的开发进程。为进一步推动深部煤层气的规模性高产,有必要依托当前钻探成果和开发实践动态,系统梳理深部地质条件的特殊性及其储层工程响应。研究结果表明,煤层气成藏关键参数的深度效应主要在于3方面:①埋深增大,温度场、压力场和应力场等地层环境参数的大小趋于增高、梯度趋于收敛,深部应力场类型发生转换、水平应力的各向异性减弱;②深部多为高饱和或超饱和气藏,游离气的工业开发价值大幅提升,但当前开采深度的高阶煤储层仍以吸附气为主;③深部高应力环境下煤岩自身组构因素被弱化,原位渗透率及力学性质趋于均质收敛,流体产出严重依赖于人工渗流通道。地层环境下,深部煤层水力裂缝扩展的水平定向性弱,变形破坏韧性增强,易形成由高而短的裂缝构成的复杂缝网,低排量施工面临裂缝生长受限、支撑性差等问题,压裂应保证在近井地带最大化地实现全方位体积改造,由"压得开"转向"压得碎、撑得住";深部高饱和—超饱和的含气特点可保证投产初期的强地层能量和高渗透率优势得以充分利用,但只有降至一定压力节点后吸附气方可形成产能接替效应。研究认为,深部地质—工程一体化攻关研究应聚焦煤层气成藏运聚过程和不同相态气体富集的地质配置,探索地层环境下储渗系统优化改造技术和优化原理,明确排采诱导的煤储层相态再平衡过程、物性变化模式和产气规律,谋求地质条件、增产措施、排采管控和储量动用的最佳耦合。