煤层气开发现状

煤层气开发技术及现状煤炭科研究总院唐山研究院:李志斌学号:KSJMK1403006Q目录煤层气的概念煤层气开采技术发达国家煤层气开发利用现状中国煤层气开发现状一、煤层气的概念煤层气又称为“瓦斯”，是一种与煤炭伴生的非常规天然气，主要成分是甲烷（甲烷含量85%），是以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体；根据相关数据表明，从泥炭发展到无烟煤过程中每吨煤可产生50~300m3的煤层气。1.1煤层气（CoalbedMethane(CBM))：•赋存状态——以吸附态为主，非常规储层——典型的自生自储、多重孔渗的有机储层，特有的产出机理——排水－降压－解吸－采气等特征，因此煤层气被称之为非常规天然气。煤层气产出三个过程示意图1.2煤层气与常规天然气对比•煤层气主要以吸附形式赋存于煤孔隙介质中；而天然气主要以游离态方式存在。•煤层气是通过排水降低地层压力，使煤层气在煤层中解吸-扩散-流动采出地面，需要排水降压，气体在压力下降后解吸，在微孔中扩散，然后经裂隙渗流到井筒；而天然气主要是在自然压力下向井筒渗流，井口压力大。•煤层气大面积连片开采，必须采用井网，井的数量较多，井距小；天然气在圈闭范围内，可采用单井，一般用少量生产井开采，井距大。•页岩气：是从富有机质页岩地层系统中开采出来的天然气，是位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中，主体上以吸附和游离状态同时赋存于具有生烃能力的泥岩、页岩等地层中的天然气聚集。页岩气开发虽然产能低，但具有开采寿命长和生产周期长的优点。由于含气页岩分布范围广、厚度大，使得页岩气资源量巨大。因而，页岩气井能够长期地以稳定的速率产气，一般开采寿命为30～50年，长者甚至能达80年。1.3煤层气与页岩气煤层气、页岩气和常规气分布示意图2、煤层气开采技术2.1煤层气开采的意义第一，变害为宝，保障煤矿的安全生产，体改煤炭生产的经济效益。我国频频发生瓦斯爆炸，既造成严重的人员伤亡、财产损失，又造成大量的能源浪费。第二，开发煤层气，有利于改善能源结构，促进国民经济的发展。第三，减少大气污染，保护人类的生存环境。甲烷的温室效应大约是二氧化碳的20倍以上，据粗略估计，我国每年向大气排放的煤层气甲烷约为60亿立方，占世界的三分之一，既浪费了能源，又对环境造成了极大的破坏。这也是国际社会对我国提出的基本要求，在发展的同时，也要保护好我们的环境。第五，国内外煤层气开采技术的不断发展和完善，为现阶段煤层气的开发提供了有力的技术保障。第四，我国煤层气资源丰富，分布广。据统计，2000m以浅范围内我国煤层气资源量为36.8万亿立方米，有很大的开采利用前景。2.2煤层气开采的技术方法煤层气的开采一般有两种方式：一是地面钻井开采；二是井下瓦斯抽放系统抽出,地面钻井开采的煤层气和抽放瓦斯都是可以利用的，通过地面开采和抽放后可以大大减少风排瓦斯的数量，降低了煤矿对通风的要求，改善了矿工的安全生产条件。早在1980年代，地面钻井开采煤层气技术在美国得到工业化应用。因为地面钻井开采的煤层气技术成熟，所采的煤层气甲烷浓度高，可直接并入天然气管网输送，是煤层气开采发展主流方向。并且煤层气地面开采技术与页岩气开采技术想通。•一、直井完井技术（1）、裸眼完井（2）、套管射孔完井（3）、混合完井•二、水平井完井技术煤层气地面钻井技术分类•介绍两种典型的完井技术1、裸眼洞穴完井技术该方法是在井底造一个大的洞穴，然后下入割缝衬管。应用这种技术进行煤层气井完井的步骤如下：（1）、钻井至煤层顶部，然后下套管固井。（2）、用清水、空气或泡沫以欠平衡的方式钻开煤层，以最大程度的减小井眼周围煤层的损害和割理的堵塞。（3）、完钻之后，用空气或泡沫排出井眼中的钻井液。（4）、在煤层段井眼附近造一个大的洞穴，这种洞穴是通过对井的多次“冲击”而形成的。（5）、下预射孔衬管。2、水平井完井技术•美国能源部研究表明，煤层气大部分（73%）可由垂直井采出，但在某些地区，采用水平井可以获得更多收益，特别是与渗透率方向垂直的长水平井眼。水平井完井方法的优点是能提供与煤层的最大接触面积，有利于加速排水，催进气体解析，从而提高采收率。水平井水力压裂技术有杆泵抽油装置煤层气生产设备示意图3、发达国家煤层气开发利用现状根据最新资源评估结果，全球煤层气资源量可能超过260×1012M3，而90%的煤层气资源量分布在12个主要产煤国，资源量最为丰富的五个国家依次为俄罗斯、加拿大、中国、美国及澳大利亚。据不完全统计，目前全球开展煤层气勘查、开发和综合研究的国家已有29个，其中美国、加拿大、澳大利亚等少数国家经历了长期的勘查和开发历程，已进入了工业化开采阶段，实现了煤层气商业化生产，在全球产生了积极的示范作用，促进了世界煤层气工业的迅速发展。•美国20世纪70年代末至80年代初，美国地面煤层气开采试验获得成功，并快速进入规模发展阶段。至2012年，美国黑勇士、圣胡安、粉河、中阿巴拉契亚、尤因塔、拉顿、阿科马和切诺基等10个主要盆地均已进行煤层气商业化生产，其煤层气产量达到了500×108m3以上。美国煤层气产业发展的关键在于针对不同盆地、不同地区，发展形成了不同的理论以及与地质特征相配套适应的开发技术。圣胡安盆地，煤储层超压、渗透性好、厚度大，主要采用裸眼洞穴法完井；黑勇士盆地、拉顿盆地等，煤层常压或欠压、低渗透，采用套管完井加工压裂工艺技术；粉河盆地，煤层厚、高渗透，在“生物型或次生煤层气成藏”理论指导下，采用钻井-洗井技术；在山地地形区或采煤区，主要采用羽状水平井。这些技术的核心在于最大限度地保护储层，降低伤害。•加拿大加拿大煤层气资源总量为17.9-76×1012m3，主要集中分布在阿尔伯塔省。阿尔伯塔省煤层气资源量为15.57×1012m3。据加拿大国家能源委员会（NEB）预测，至2020年，煤层气年产量将达到280×108m3，最高估计可达到390×108m3，届时煤层气产量将占加拿大天然气总产量的15%。加拿大煤层气开发主要集中在资源量巨大的阿尔伯塔省，少量位于不列颠哥伦比亚省和东部的新斯科舍省。2005-2012年加拿大煤层气产量柱状图•澳大利亚澳大利亚是继美国之后在煤层气勘探方面进展较快的国家，至2007年，澳大利亚新增煤层气口井186口，煤层气产量达到29×108m3，2009年煤层气产量达到53×108m3，2011年煤层气产量达到62.5×108m3。4、中国煤层气开发现状4.1中国煤层气资源量大、分布相对集中42个聚煤盆地，2000m以浅的煤层气资源量为约36.8万亿立方米。9个主要盆地资源量大于1万亿方，合计28万亿方，占全国76%我国煤层气总资源量为36.81万亿立方米，由于我国的天然气缺口将长期存在，据预测，到2015年天然气产量加上天然气的进口量，与需求相比缺口将达到500亿立方米。中国42个主要含气盆地埋深2000m以内浅煤层气地质资源量36.81万亿m3,主要分布在华北和西北地区(占总资源量84.4%),与陆上常规天然气资源量38万亿m3基本相当全国95%的煤层气资源分布在晋陕内蒙古、新疆、冀豫皖和云贵川渝等四个含气区，其中晋陕内蒙古含气区煤层气资源量最大，占全国煤层气总资源量的50%左右。•国家发改委信息：•2013年我国天燃气产量1210亿m³，增长9.8%。•非常规气中，页岩气2亿m³，煤层气30亿m³。•天燃气的进口量534亿m³，增长25.6%。•天燃气的表观消费量1692亿m³，增长12.9%。4.2中国煤层气开采量中国近五年煤层气产量统计亿立方年份中石油沁水煤层气示范工程中国第一座数字化、规模化煤层气田示范工程，于2009年11月16日，在山西省沁水县端氏镇建成投产，标志着中国煤层气开始进入大规模商业化运营阶段山西沁水盆地煤层气储量丰富，地质资源量约为6.85万亿m3，资源蕴藏量约占山西全省的2/3，占全国资源总量的1/5，资源量居世界第三位，是中国最大的整装煤层气田之一4.3中国煤层气工程一期工程包括一座年处理10亿m3的煤层气处理中心和一个年生产能力达到6亿m3煤层气田,已完成投资1.9亿元人民币。整体工程完工后,总处理规模将达30亿m3/a,为2015年建成年产45亿m3生产能力奠定了坚实的基础生产全过程采用低成本、可规模化推广的自动化技术，“远程自动化数字监控系统”、“电力调度自动化系统”依托西气东输主干线，开发的煤层气分别输往当地的终端用户和西气东输主管网，再与来自西部的天然气混合后输送至经济发达的长三角地区中联公司沁南煤层气开发利用国家高技术产业化示范工程2004年国家发改委正式批准实施的第一个国家煤层气高技术产业化示范工程项目，位于沁水盆地南部潘庄区块范围内，实施地面直井压裂开采煤层气，是综合治理煤矿瓦斯的典型示范工程向西气东输供气的瞬时流量达到1.27万m3/h，约折合30万m3/d、1亿m3/a，目前稳定供气量达到40万m3/d,预计2010年底供气量将增加到60万m3/dThankyou!