对先采气后采煤问题的思考.pdf

2 0 08正 第 2卷 第 1 期 天 然 气 技 术 Na t u r a l Ga s Te c h n o l o g y Vo 1 ． 2． N o ． 1 Fe b ．2 008 文章编号 1 6 7 3 9 0 3 5 2 0 0 8 O 1 0 0 1 0 0 2 对先采气后采煤 问题 的思考 孙平 - ， 2 田文广 2 王一兵 z ， s 赵庆波 李五忠 * 1 ．成都理工大学能源学院2 ． 中国石油勘探开发研究院廊坊分院 3 ． 中国地质大学 摘要随着近年煤层气 瓦斯 地面钻井开发技术的成熟， 人们提 出了通过地面钻井的方法先采气后采煤的开 采新理念 。这一开采模 式的推 广 ，不仅能够改善煤矿 生产安全状 况，而且 还可以将 瓦斯这一煤矿 最大安 全隐患转 变成资源加以充分利用，变害为宝。但推广这一理念还需要从模式、体制、技术、政策等方面深入研究。文章阐 述 了先采 气后采煤研 究的重要 意义 ，提 出了先采 气后 采煤需要解 决的主要 问题 以及 由天然 气开发研 究机 构与煤炭 行 业研 究机构协作开展研 究的建议。 关键词煤层气资源利用技术开 发研 究 近年来 ，我 国煤矿瓦斯灾害频发造成重大人 员 伤亡的沉痛教训，促使人们思考高瓦斯煤矿煤层气 开采如何与煤矿瓦斯抽放相结合 ，以最大程度地减 少煤层瓦斯含量 ，确保煤矿生产安全的问题。 目前 国内外煤矿解决高瓦斯问题通行 的做法是 煤层被开采前 ，在巷道 内对煤层气进行预抽放 ，当 其浓度降到一定程度 时 ，对巷道内通风稀释瓦斯并 抽出地面 ，达到安全浓度以后实施采掘作业 。由于 在开采过程 中瓦斯释放规律的难 预测性 和巷道 中难 免存在通风死角 ，因此局部瓦斯超标 的情况经常发 生 ，这是瓦斯灾害发生的重要原因。 先采气后采煤 ，就是通过地面钻井方法 ，在采 煤之前先采气 ，这样可 以先将煤层中的瓦斯大部分 开采出来 ，从根本上减少煤矿发生瓦斯灾 害的危险。 然而这一开采模式 目前仍停 留在技术研究 阶段 ，尚 未实现工业化应用。因此 ，还需要对这一 问题进行 深入研究 ，探索出一种高瓦斯煤矿采煤与采气协调 发展的模式与实用技术系列 ，以促进煤层气开发利 用与采煤工业的协调发展 。 一 、先采气后采煤研究的重要意义 1 ． 改善煤矿安全生产状况 我 国经济的快速发展对煤炭的需求量在不断增 加 ，然而我国煤炭资源 4 1 ％1 I- _ 处于高瓦斯 区 含气 量大于 1 0 m 3 ／t ，全 国高瓦斯矿井 、煤与瓦斯突出 矿井约 9 0 0 0多处 ，占总数 的 3 0 ％左右。随着开采 深度的增加 ，高瓦斯矿井越来越多 ，这是导致瓦斯 事故频发 ，影响和制约我 国煤矿安全状况根本好转 的最主要原 因。据 国家安全生产监督 管理 局统计 ， 近 1 0年来 ，全 国每年煤矿安全事故死亡人数大多在 6 0 0 0人 以上 ，占全球煤炭行业死亡人数的 8 0 ％，其 中由瓦斯灾害引起的人员死亡 2 0 0 0人以上。我国百 万吨煤炭人员死亡率平均 4 ． 8人 ，为美 国的 1 6 0倍 ， 为世界平均水平的 1 0 0 倍 数据来源 世界煤炭 煤 矿瓦斯特刊 。 实行先采气后采煤 ，采煤前最 大限度 降低煤层 中的瓦斯含量，可以从根本上遏制瓦斯灾害的发生， 改善煤矿安全生产状况 。 2 ． 促进煤层气资源的合理利用 在未来一段时期内 ，我 国石油消费需求 的增长 趋势仍十分强劲 ，预计到 2 0 1 0年我国石油消费量将 可能超过 5l 0 s t ，对外依存度将超过 6 0 ％，将对 国 家安全和经济发展构成严峻的挑战⋯。预计 2 0 1 0 年 我 国天然气产量为 1 0 0 01 0 。 m3 ， 2 0 2 0年可能达到 1 4 0 0l 0 s m3 左 右 ，而 天 然气 需 求 量 可 能达 到 2 1 0 0 l 0 s m 3 以上，供给缺口在 7 0 0 1 0 。 m 3 左右 1。 H家战略选 区规划项 } 1 t资源部油气研究 l 1 ． ，中吲煤层气开发利IL } j 前景研究 X Q一2 0 0 5 0 3 作者简介 孙 ，1 9 6 3 牛 ，1 9 8 2“ 。i 、 I 于 南 油 院 ，现从事煤层 气勘探 发研究 一地址 0 6 5 0 0 7 河北省廊坊 市厅 脏 4 4 信箱煤 经 部。电活 O l 0 6 9 2 1 3 5 9 5 E - m a i l s t mp 6 9 p e t o c h i n a ． C O I 1 。 1 O／ N a t u r a l G a s T e c h n o l o g y 维普资讯 总第 7期 天然气技术 宏 观研究 2 0 0 8正 我国煤层气资源丰富，评价全国煤层气资源总 量为 3 6 ． 8 1 0 m 3 ，煤层气可采资源量约为 1 1 x 1 0 2 r n 3 。实施先采气后采煤 ，可以促进煤层气合理开 发利用 ，在一定程度上增加清洁能源供给 ，改善能 源结构 ， 缓 解我 国能源紧张状况。 3 ． 减少煤层气排放 ，保护自然环境 煤层气主要成分为甲烷，其温室效应相当于 C 0 2 的 2 0倍 以上【 3 _ 。我国每年因采煤 向大气排 放的煤 层气高达 1 5 0l O S m3 ，约 d i 1 1 t 界采煤排放 甲烷 总量 的 5 O ％，对大气环境造成严重的破坏。 作为燃料，煤层气燃烧产生的环境污染只有石 油的 1 ／4 0 、煤炭的 1 ／ 8 0 0 ，燃烧同样热值的煤层气 ， 排放 的颗粒物只有煤炭的 1 ／6 1 6 TM。 实行先采气后 采煤 ，通过地面开发利用煤层气 资源 ，可以减少井下抽放煤层气导致低浓度 瓦斯无 法利用而排放到大气 中的弊端 ，从而保 护了 自然环 境 ，对我国经济可持续发展 、构建人与 自然 和谐 的 社会都具有重要意义。 二、先采气后采煤需要解决的主要问题 1 ． 进一步探 索煤层气与煤炭合理开发利 用的最 佳模式 “ 抽气赔钱，采煤挣钱”是业界长期以来固守 的一个老观念 ，因此愿意采煤而不愿意花费资金来 抽气 ，因而瓦斯事故的发生也就不可避免 。从有利 于煤炭和煤层气两个产业发展 的角度出发 ，探讨煤 、 气两个伴生矿产的分行业管理与运营模式很有必要。 由于抽放工程只有在矿井或采煤工作 面建成之后才 能实施 ，不具超前性 ；抽放工程和过程 时间 严重 受制于矿井掘进和采煤安排 ，没有规模性 ；抽放瓦 斯甲烷浓度降低，不便于高效利用等，针对这些问 题亟需寻求两个行业的最佳结合点，形成两个行业 健康发展的共识，提出有利于两种资源开发的最佳 模式，为解决瓦斯治理问题提出建设性意见。 2 ． 深入研究全国重点高瓦斯矿区煤层气赋存 、 涌出和抽放变化规律 对全国重点高瓦斯矿区进行认真的分析和筛选 ， 从煤田地质特征、煤层气成藏理论与赋存状态、涌 出及抽放规律、抽放利用现状等基础资料出发 ，计 算矿区煤层气可采资源量 ，建立抽放预测模型，同 时探讨适合大 中型煤 炭生产基地的最佳 抽放 方式 ， 初步提 出最适 于开展 废弃矿井抽放 、采 空区抽放 、 采动区抽放、预采区地面钻井开采相结合的最佳示 范区’为建立采煤采气示范区提供部署依据。 3 攻 克开发关键技术 1 地面钻井开发与井下抽放相结合 的一体化煤 层气开发技术。主要包括不同采煤规模和采气规模 的采煤巷道设计与预定采煤 区钻井井 网设计、地面 集气 、储气 、输气技术研究。 2 不同地质条件下保护煤层 的煤层气钻井模式 和钻井技术研究。 3 煤层气地面钻井增产工艺技术研究。主要包 括压裂增产技术、N 2 、C O 、烟道气驱替技术等。 4 煤层气井下抽采技术研究 。 5 煤层气利用技术研究。对不同规模、不同浓 度的煤层气 的利用技术进行研究 ，着重研究低浓度 煤层气利用技术。 6 先采气后采煤政策研究 。建立先采气后采煤 的国家标准 ，以法律 、法规形式 ，对高瓦斯矿 区强 制实行先采气后采煤的机制。 三、建议 先采气后采煤研究任务建议由天然气开发研究 机构与煤炭行业研究机构协作完成，兼顾各行业有 关标准与技术 ，在有效合理开发利用煤层气 、煤炭 两种资源的同时，找到两个产业利益的结合点 ，使 研究结果更具有代表性与实用性 。 参考文献 [ 1 ]许荣胜． 基于灰色系统理论的我国石油消费需求预测研究 [ J ] ． 国际石油经济，2 0 0 5 ，1 3 4 3 6 3 8 ． [ 2 ] 胡见义． 中国天然气发展战略的若干问题 [ J ] ． 天然气工 业 ，2 0 0 6 ，2 6 1 1 4 ． [ 3 ]李学诚． 搞好煤矿瓦斯抽放和利用可一举三得[ J J ． 煤矿安 全，2 0 0 3 ，3 4 1 7 8 ． [ 4 ] 陈永武，胡爱梅． 中国煤层气产业形成和发展面临的机遇 与挑战[ J ] ． 天然气工业 ，2 0 0 2 ，2 0 4 1 92 3 [ 5 ]周晓红 ，李豪峰． 煤层气产业发展战略与相关政策问题 [ J ] ． 中国能源 ，2 0 0 1 7 1 5 1 7 ． 收稿 日期 2 0 0 7 1 1 - 1 2 编辑 胡应富 天然气技术／11 维普资讯