?。?)煤礦區煤層氣開發,必須針對各礦區具體的地質構造條件和煤儲層特征,因地制宜地選擇適合對路的開發方式和技術,才能取得預期的開發效果。
我國地質構造條件復雜,成煤時代多,煤礦區分布廣,煤儲層特征差異大, 典型類型有正常煤體結構的硬煤層和構造煤發育的軟煤層兩種。顯然,前者比后者的采抽性好。煤礦區煤層氣開發不能像煤礦外遠區或煤炭未開發區煤層氣開發那樣,專門尋找采抽性好的構造煤不發育的硬煤層進行開發。它不論是構造煤不發育的硬煤層還是構造煤發育的軟煤層,采抽性好還是不好,為了安全生產都必須想法設法進行開采,沒有選擇余地,面臨的問題更復雜,解決難度更大。當然,不同的煤儲層類型,選用的開發模式是不同的,預期的采抽產能和效果也不一樣。
在正常煤體結構的硬煤層的煤礦區,如山西省沁水煤田內的晉城、陽泉、沁源礦區,河東煤田柳離礦區,遼寧省鐵法煤田,陜西省黃隴煤田焦坪礦區(內有陳家山礦)、黃陵礦區、彬長礦區,甘肅省華亭礦區等等,可采用地面的采煤前預采、采煤中采動區開采和井下瓦斯抽放三種開發方式。
一是在地面,采用與煤礦外遠區或煤炭未開發區相同的開發技術,即垂直壓裂井、分支水平井和羽狀水平井進行采前煤層氣開發。在煤儲層滲透率高的礦區,可直接采用地面垂直裸眼洞穴井開發方式,這種方式在美國的粉河盆地(powder river basin)普遍使用,單井日氣產量2000m3左右。我國北侏羅紀和東北白堊紀、第三紀煤田,煤層厚度大,成煤后構造變形小,地質構造簡單,裂隙網絡保存較好,煤儲層滲透率可能大,地質條件和煤儲層特征與美國粉河盆地的相類似,可嘗試地面垂直裸眼洞穴井開發方式。
二是在采煤過程中,利用在地面預先施工好的采動區井抽采煤層氣。
三是在井下,除了常規的瓦斯抽放技術外,采用大直徑長距離水平鉆孔抽放技術,實現本煤層和頂板高位孔的高效瓦斯抽放。
在構造煤發育的軟煤層的煤礦區,如重慶直轄市的松藻,江西省豐城,安徽省淮南、淮北,河南省平頂山、焦作、鶴壁,陜西省韓城等礦區,煤儲層滲透率低,采抽性差,若采用地面垂直壓裂井、分支水平井和羽狀水平井進行采煤前預采,氣產量低,采抽效果不好。因此,不宜采用地面預采的開發方式,而只能采用井下瓦斯抽放方式和地面采動區井開發方式,引起是應加大井下頂板大直徑高位抽放鉆孔的使用。
(4)加大科技投入力度,加快研究和推廣先進實用的煤層氣采抽新技術新裝備,進一步提高煤層氣(瓦斯)的采抽效率。
當前,我國煤層氣(瓦斯)開采存在的主要問題是: 正常煤體結構的硬煤層的高效采抽和構造煤發育的軟煤層的有效采抽。急待重點研究的內容:一是地面水平井技術與裝備,包括分支水平井和定向羽狀水平井技術與裝備的研究;二是井下履帶行走式大直徑長鉆孔鉆機及定向鉆進工藝研究;三是構造煤發育的軟煤層和頂板軟巖層的瓦斯抽放鉆孔機及鉆進護孔技術研究。
美國近幾年來在煤層氣開發技術方面取得新進展的主要標志之一是,適合低滲透率煤儲層特點的煤層氣地面水平井開發技術及專用裝備,在勇士盆地、圣胡安盆地和Cherokee盆地等相繼得到成功應用,取得了很好的效果。尤其是CDX公司開發的煤層氣定向羽狀水平井開發技術,受到廣泛關注。該項技術的特點是,①較短時間內,使煤層的氣含量和儲層壓力快速下降,煤層氣采收率高,三年采出控制區內75%以上煤層氣;②最大限度地溝通裂縫通道,泄氣面積大,單井產氣量高,在West Virginia的低滲透煤層高達3.40~5.66萬 m3/d;③開發井數少、綜合鉆井成本低;④投資回收期短、效益好,投產后10~12個月即可收回成本;⑤有利于環境保護。由此可見,定向羽狀水平井技術,在正常煤體結構的硬煤層的煤礦區,是采煤前預先地面高效采出煤層氣、大范圍快速降低煤層氣含量、治理瓦斯災害的有效手段,也是低滲透率煤儲層煤層氣開采技術的一次革命性進展,與采用射孔完井和水力壓裂增產的常規垂直井相比具有極大優越性,在我國將有著良好的應用前景。因此,應盡快組織研究、引進煤層氣定向羽狀水平井開發技術與裝備,選擇合適地點開展先導性試驗。
在構造煤發育的軟煤層中施工瓦斯抽放鉆孔一直是個難題。因地應力大、瓦斯壓力大、煤層松軟,順煤層打鉆時出現塌孔、卡鉆和抱死現象,鉆孔打不深,一般30~80m,成孔率低,瓦斯抽放效率低,抽放效果差。我國地質構造條件復雜,構造煤發育的軟煤層在華南地區、西南地區和華北大部地區的石炭-二疊紀煤礦區普遍存在,這些煤礦區的瓦斯抽放問題突出,嚴重影響到煤礦的安全高效生產。因此,需要組織科研單位,專門研究軟煤層瓦斯抽放的專用鉆機和施工工藝。
?。?)加強煤層氣(瓦斯)開發的工業性試驗研究工作
經過多年的研究試驗,我國已建立了煤層氣形成、賦存、產出機理及其控制影響因素等一整套基礎理論,施工了290余口評價井和開發試驗井,摸清了資源家底及其分布規律,圈定出了有利開發區塊,初步形成了一套勘探、評價和開發技術,在無煙煤煤層氣開發方面取得突破,在煤礦井下瓦斯抽放方面取得長足進展。因此,目前我國已具備條件,通過出臺支持和鼓勵性的政策,推動現已取得的煤層氣技術成果集成,高起點地開展煤層氣(瓦斯)開發工業性試驗研究,來突破制約煤層氣商業化開發技術瓶頸,用成功的事例展示開發和利用煤層氣(瓦斯)不僅可以解決煤礦安全生產領域的突出問題,而且也具有較為明顯的投入產出效益,推動煤層氣(瓦斯)開發利用產業的迅速興起。
?。?)加大政策支持力度,鼓勵煤層氣(瓦斯)開發和利用
國家應借鑒國際開發煤層氣的成功經驗,盡快制定相關經濟鼓勵政策,調動企業和社會開發和利用煤層氣(瓦斯)的積極性,如對煤層氣(瓦斯)開發免征資源稅、所得稅、增值稅等,提供低息貸款;對煤層氣(瓦斯)生產每立方米給予一定的資金補貼;對煤層氣(瓦斯)發電以類似開發風能的價格進行優惠優價收購;用國債支持企業投資建設輸配管網;按市場化交易原則建立甲烷減排激勵機制。
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