煤层气气藏煤层气

煤层气是指储存在煤层中以甲烷为主要成分、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，是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气，是近一二十年在国际上崛起的洁净、优质能源和化工原料。俗称“瓦斯”，热值是通用煤的2-5倍，1立方米纯煤层气的热值相当于1.13kg汽油、1.21kg标准煤，其热值与天然气相当，可以与天然气混输混用，而且燃烧后很洁净，几乎不产生任何废气，是上好的工业、化工、发电和居民生活燃料。煤层气空气浓度达到5%-16%时，遇明火就会爆炸，这是煤矿瓦斯爆炸事故的根源。煤层气直接排放到大气中，其温室效应约为二氧化碳的21倍，对生态环境破坏性极强。在采煤之前如果先开采煤层气，煤矿瓦斯爆炸率将降低70%到85%。煤层气的开发利用具有一举多得的功效：洁净能源，商业化能产生巨大的经济效益。为国家战略资源。

煤层气气藏政策

国家能源局下发《煤层气产业政策》，希望改变煤层气沉寂的发展态势，清理煤层气产业制度障碍，将煤层气产业发展成为重要的新兴能源产业。

从国家重视程度看，煤层气已被纳入推动能源生产和消费革命的重要载体。能源局提出的发展目标是：“十二五”期间，建成沁水盆地和鄂尔多斯盆地东缘煤层气产业化基地。再用5-10年时间，新建3-5个产业化基地，实现煤层气开发利用与工程技术服务、重大装备制造等相关产业协调发展。

煤层气气藏形成

煤炭源于陆生高等植物，煤的原始有机物质主要是碳水化合物、木质素，成煤作用由泥炭化和煤化作用2个阶段完成。由植物-泥炭-褐煤-烟煤-无烟煤，是经过未成岩-成岩-变质作用-泥炭化-煤化的全过程。 泥炭化阶段（成岩期前），有机质在低温(<50℃) 和近地表氧化环境中，由于细菌的作用，生成少量甲烷及二氧化碳，呈水溶状态或游离状态而散失。 褐煤阶段已经进入成岩阶段，属煤化作用的未变质阶段。此期是干酪根的未成熟期，地温在50℃左右，镜质体反射率Ro≈0.5%，有机质热降解作用已经开始并且逐步加深，生物化学作用逐步减弱，主要生成甲烷及其他挥发物。 烟煤阶段的长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤属煤化作用的低-中变质阶段， Ro为0.5%～2.0%。此期是干酪根的成熟期，已经进入生油门限，沉积物埋深达到1000～4 500m ，地温达50～150℃，有机质经过热降解，有重烃、轻烃、甲烷及其他挥发物产出。 煤化作用的后期是高变质阶段，一般将贫煤与无烟煤划在这一阶段， Ro>2.0%，此期是干酪根过成熟期，地温>150℃，埋深>4500m，热降解产物主要是甲烷。

煤层气气藏用途性质

煤层气可以用作民用燃料、工业燃料、发电燃料、汽车燃料和重要的化工原料，用途非常广泛。每标准立方煤层气大约相当于9.5度电、3 m³水煤气、1L柴油、接近0.8kg液化石油气、1.1-1.2L汽油，另外,煤层气燃烧后几乎没有污染物，因此它是相当便宜的清洁型能源。

在一定的空间范围内，煤层气比空气轻，其密度是空气的0.55倍，稍有泄漏会向上扩散，只要保持室内空气流通，即可避免爆炸和火灾。而煤气、液化石油气密度是空气的1.5—2.0倍，泄漏后会向下沉积，所以危险性要比煤层气要大的多。

煤层气爆炸范围为5—15%，水煤气爆炸范围6.2—74.4%，因此，煤层气相对于水煤气不易爆炸，煤层气不含CO，在使用过程中不会象水煤气那样发生中毒现象。

煤层气气藏开采

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。地面钻井开采方式，国外已经使用，我国有些煤层透气性较差，地面开采有一定困难，但若积极开发每年至少可采出50亿立方米；由于过去除了供暖外没有找到合理的利用手段，未能充分利用，所以，抽放瓦斯绝大部分仍然排入大气，花去了费用，浪费了资源，污染了环境。

煤层气气藏资源

我国煤层气资源丰富，居世界第三。每年在采煤的同时排放的煤层气在130亿立方米以上，合理抽放的量应可达到35亿立方米左右，除去现已利用部分，每年仍有30亿立方米左右的剩余量，加上地面钻井开采的煤层气50亿立方米，可利用的总量达80亿立方米，约折合标煤1000万吨。如用于发电，每年可发电近300亿千瓦时。煤层气勘探开发是世界上发展较快的非常规天然气产业。我国必须深度参与国际标准的制定，才能与世界第三大煤层气资源储备国的地位相匹配。

中国工程院编制《我国煤层气开发利用战略研究》显示，到2030年，我国煤层气产量有望达到900亿方。从节能效果来看，900亿方煤层气产量与1个新的亿吨级原煤产量、1．5个三峡水电站的年发电量和1个大庆油田的原油当量旗鼓相当。

煤层气气藏分布情况

我国煤层气资源丰富。据煤层气资源评价，我国埋深2000m以浅煤层气地质资源量约36万亿m³，主要分布在华北和西北地区。其中，华北地区、西北地区、南方地区和东北地区赋存的煤层气地质资源量分别占全国煤层气地质资源总量的56.3%、28.1%、14.3%、1.3%。1000m以浅、1000～1500m和1500～2000m的煤层气地质资源量，分别占全国煤层气资源地质总量的38.8%、28.8%和32.4%。全国大于5000亿m3的含煤层气盆地(群)共有14个，其中含气量在5000～10000亿m³之间的有川南黔北、豫西、川渝、三塘湖、徐淮等盆地，含气量大于10000亿立方米的有鄂尔多斯盆地东缘、沁水盆地、准噶尔盆地、滇东黔西盆地群、二连盆地、吐哈盆地、塔里木盆地、天山盆地群、海拉尔盆地。

我国煤层气可采资源总量约10万亿m³，其中大于1000亿m³的盆地(群)有15个：二连、鄂尔多斯盆地东缘、滇东黔西、沁水、准噶尔、塔里木、天山、海拉尔、吐哈、川南黔北、四川、三塘湖、豫西、宁武等。二连盆地煤层气可采资源量最多，约2万亿m³；鄂尔多斯盆地东缘、沁水盆地的可采资源量在1万亿m³以上，准噶尔盆地可采资源量约为8000亿m³。

煤层气气藏数据

全球埋深浅于2000米的煤层气资源约为240万亿立方米，是常规天然气探明储量的两倍多，世界主要产煤国都十分重视开发煤层气。美国、英国、德国、俄罗斯等国煤层气的开发利用起步较早，主要采用煤炭开采前抽放和采空区封闭抽放方式抽放煤层气，产业发展较为成熟。80年代初美国开始试验应用常规油气井（即地面钻井）开采煤层气并获得突破性进展，标志着世界煤层气开发进入一个新阶段。

煤层气是煤层本身自生自储式的非常规天然气，世界上有74个国家蕴藏着煤层气资源，中国煤层气资源量达36.8万亿立方米，居世界第三位。中国煤层气可采资源量约10万亿立方米，累计探明煤层气地质储量1023亿立方米，可采储量约470亿立方米。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，为17.25万亿立方米，占全国煤层气总资源量的50%左右。

2006年，中国将煤层气开发列入了“十一五”能源发展规划，并制定了具体的实施措施，煤层气产业化发展迎来了利好的发展契机。2007年以来，政府又相继出台了打破专营权、税收优惠、财政补贴等多项扶持政策，鼓励煤层气的开发利用，我国煤层气产业发展迅速，产业化雏形渐显。

2007年，全国瓦斯抽采47.35亿立方米，利用14.46亿立方米。其中井下煤矿瓦斯抽采量44亿立方米，完成规划目标的127%。形成地面煤层气产能10亿立方米，是2006年的2倍。地面煤层气产量3.3亿立方米，比2006年增加1倍多。2005～2007年，全国共钻井约1700口，占历年累计钻井总数的85%。

截至2007年底，国内探明煤层气地质储量1340亿立方米，煤层气年商业产量不足4亿立方米。根据《煤层气（煤矿瓦斯）开发利用“十一五”规划》，到2010年，新增煤层气探明地质储量3000亿立方米；煤层气、煤矿瓦斯抽采量100亿立方米；建设煤层气输气管道10条，设计总输气能力65亿立方米；重点建设沁水盆地、鄂尔多斯盆地东源两大煤层气产业化基地。

煤层气气藏发展

我国经济结构和能源结构都处在一个转型的关键期，煤层气、页岩气等非常规能源行业面临着巨大的发展机遇，在一个新兴行业成长和壮大的阶段，企业成功的关键在于，如何在需求逐渐扩大，行业内外结构不断变化的过程中，找到企业发展的发力点和关节点，利用企业内外部的资源优势，实现企业的快速发展。

煤层气是高效洁净能源，是能源行业中发展空间巨大的新兴产业之一。根据我国《煤层气开发利用“十二五”发展规划》，煤层气产业将面临重大发展机会，大型煤层气企业的投资规模不断增加，竞争更加激烈。因此，国内优秀的煤层气开发企业愈来愈重视对行业市场的研究，特别是对企业发展环境和需求趋势变化的深入研究。

煤层气的富集程度受到以下六方面因素影响：（1）煤系地层的含煤程度越高，煤层气越丰富；（2）煤的成分中微显组分镜质组是产气主要贡献者，煤的灰分越低含气量越高；（3）煤的变质程度加深，生气量增大；（4）在构造因素中煤层气富集于褶皱、断裂两侧及隆起、鼻状构造、背斜轴部及向斜的翅起端；（5）煤层的顶层板岩性以泥岩为最佳；（6）煤层处于水动承压区煤层气含量最高。以上六个地质因素为煤层气工业性开发的选区条件。

煤层气储层为裂缝—孔隙型煤岩层。煤的基质被天然裂缝网分隔，煤的基质由煤粒和微孔隙组成，是主要的储气空间。甲烷被吸附在微孔的内表面上，但其渗透率极低（一般为10 -8 ～10 -12 D），在气浓度低的条件下，甲烷从基质扩散到裂缝中。裂缝储气能力较低，有少量游离气储存其中，但其渗透率较高（一般为1～50D），是煤中甲烷主要渗流通道。

煤层气以吸附方式赋存于煤中，即气分子遇到煤孔隙表面时，在范德华力作用下吸着于煤表面上，并释放出吸附热；当气分子热运动的动能足以克服其吸附引力便可重新回到游离气相中，并吸收解吸热，即解吸过程。因此煤层气的储存与开采过程是气体的吸附与解吸的过程，气井的抽排解吸开采是煤层气的主要开采方式。 2100433B

煤层气藏水力压裂网状裂缝形成机理及扩展规律

姜婷婷，任高峰，张建华著

• 出版社：武汉大学出版社

• ISBN：9787307207714

• 版次：1

• 商品编码：12515243

• 品牌：其他品牌

• 包装：平装

• 开本：16开

• 出版时间：2019-03-01

• 用纸：胶版纸

• 页数：159

• 正文语种：中文

内容简介

《煤层气藏水力压裂网状裂缝形成机理及扩展规律》针对煤层气藏水力压裂过程中裂缝起裂和扩展预测的难题，系统地开展模拟实际压裂条件下的煤岩力学参数试验，建立应力和渗流耦合条件下煤岩起裂判据，研究煤岩节理、层理和天然裂缝等对水力压裂过程中裂缝网络的影响规律，揭示水力压裂裂缝起裂和延伸的力学机理，实现对煤层气藏水力压裂裂缝网络几何尺寸和复杂程度的设计控制。研究成果可为现场施工提供技术参考和理论依据。