高煤階煤層氣開(kāi)發(fā)工程技術(shù)的不適應(yīng)性及解決思路

張建勤

摘? 要：隨著現(xiàn)代能源開(kāi)采事業(yè)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，高煤階段煤炭資源開(kāi)采工作開(kāi)始得到較為普遍的重視，而我國(guó)高煤階煤炭資源較為豐富，占整個(gè)煤層氣資源總量的30%左右，過(guò)去一段時(shí)間因?yàn)槿藗兛紤]到高煤階煤層地區(qū)割理發(fā)育、演化程度和滲透率的影響，從而沒(méi)有對(duì)高煤階地區(qū)的煤層氣進(jìn)行開(kāi)發(fā)和利用。該文就針對(duì)我國(guó)高煤階段煤層氣開(kāi)發(fā)工程技術(shù)的不適應(yīng)性進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的解決方法。

關(guān)鍵詞：高煤階;煤層氣開(kāi)發(fā);不適應(yīng)性;解決思路

中圖分類號(hào)：TE377? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

在國(guó)外一些研究看來(lái)，高煤階產(chǎn)氣存在明顯的缺陷，但是，在我國(guó)煤氣開(kāi)發(fā)區(qū)域逐漸擴(kuò)大的影響下，其使用的相同工程技術(shù)也表現(xiàn)出明顯的不適應(yīng)性，所以，需要結(jié)合這些問(wèn)題的出現(xiàn)提出有效的改進(jìn)和完善措施。

1 我國(guó)高煤階煤層氣開(kāi)發(fā)技術(shù)不適應(yīng)問(wèn)題分析

1.1 煤層開(kāi)發(fā)定位模糊

煤層作為一種經(jīng)過(guò)多次運(yùn)移殘留在煤層的氣體，早期這種資源的定位大都選擇瓦斯治理，這種方式影響下導(dǎo)致很多煤層氣開(kāi)發(fā)都處在煤礦周邊，其具有較多的共同特點(diǎn)。首先，埋藏較淺，一般都沒(méi)有超過(guò)800 m;其次是區(qū)域地質(zhì)特點(diǎn)煤礦基本掌握;再者區(qū)域水動(dòng)力條件基本清晰;最后因?yàn)槊旱V開(kāi)采多年，煤層實(shí)現(xiàn)降低，應(yīng)力得到有效釋放。針對(duì)這些地區(qū)的煤層氣選擇常規(guī)的技術(shù)就能滿足到商業(yè)開(kāi)發(fā)。但是，更多的煤層氣資源埋藏超過(guò)了800 m，深煤層氣的水體分布和富集狀況和淺層存在區(qū)別，深層煤儲(chǔ)層具有物性差、煤層壓力大、地應(yīng)力復(fù)雜的顯著特征。針對(duì)這些地區(qū)的煤層氣開(kāi)發(fā)不可選擇煤礦周邊的開(kāi)發(fā)技術(shù)，這也是我國(guó)現(xiàn)階段煤層氣遠(yuǎn)離煤礦周邊開(kāi)發(fā)較差的原因。煤層氣作為一種全新的礦產(chǎn)資源，不可定位在瓦斯治理上，而是要能夠從儲(chǔ)層特性、地面系統(tǒng)以及控產(chǎn)機(jī)理等不同的角度進(jìn)行研究，建立科學(xué)有效的開(kāi)發(fā)技術(shù)。所以，針對(duì)煤層氣的開(kāi)發(fā)規(guī)劃、部署工作都要能夠脫離瓦斯治理的范疇，并且需要具有超前的技術(shù)定位以及規(guī)劃。

1.2 工程技術(shù)和儲(chǔ)層差異不匹配

煤層開(kāi)發(fā)初期針對(duì)煤儲(chǔ)層復(fù)雜性、主控地質(zhì)因素的認(rèn)識(shí)不夠，產(chǎn)能建設(shè)依然選擇整體推進(jìn)的方式，象沁水盆地在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，樊莊——鄭莊區(qū)域主要是直井壓裂為主，裸眼一般分布為單一的開(kāi)發(fā)方式。通過(guò)分析不難發(fā)現(xiàn)煤體的流體、結(jié)構(gòu)、地應(yīng)力等特征都會(huì)對(duì)煤層氣的開(kāi)發(fā)方式產(chǎn)生影響。

1.3 煤層氣勘探程序不合理

煤層氣勘探期間，一般都認(rèn)為煤儲(chǔ)層構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，有煤的地方就有氣，這就導(dǎo)致煤儲(chǔ)層所具有的復(fù)雜性沒(méi)有得到重視。因此，在早期煤層氣勘探期間顯得較為重要，沒(méi)有進(jìn)行勘探，直接進(jìn)行評(píng)價(jià)，導(dǎo)致整個(gè)勘探工作效率低下，讓大量低產(chǎn)區(qū)塊出現(xiàn)。

2 我國(guó)高煤階煤層開(kāi)發(fā)中不適應(yīng)性解決措施

2.1 做好煤層氣勘探、開(kāi)發(fā)相關(guān)技術(shù)和理論的研究

首先，要能夠從根本上認(rèn)識(shí)到煤層氣作為邊際資源的一種，在實(shí)際開(kāi)發(fā)過(guò)程中對(duì)于技術(shù)有著較高的要求，對(duì)于不同地質(zhì)特征煤層氣開(kāi)發(fā)工作而言，要能夠認(rèn)識(shí)到煤層氣和常規(guī)油氣在開(kāi)發(fā)過(guò)程中存在的區(qū)別。工程技術(shù)要能夠滿足開(kāi)發(fā)的要求，符合規(guī)律的發(fā)展，還要能夠意識(shí)到煤礦地質(zhì)理論所具有的指導(dǎo)作用，并且認(rèn)識(shí)到煤層組成大都是有機(jī)質(zhì)礦物， 了解其特性，意識(shí)到無(wú)機(jī)質(zhì)砂巖和煤層氣的區(qū)別，針對(duì)煤層氣勘探技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的分析和調(diào)整。

2.2 對(duì)煤層氣勘探開(kāi)發(fā)程序進(jìn)行優(yōu)化，提升儲(chǔ)量動(dòng)用程度

首先，要能夠規(guī)范煤層氣勘探程序，提升工作人員的認(rèn)識(shí)程度，高度重視詳查和普查的重要性，其所進(jìn)行的普查工作需要最少的投入來(lái)對(duì)含氣區(qū)域進(jìn)行確定，詳細(xì)勘察則是需要探明主力層、富集區(qū)域，還要探明優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)量的區(qū)域。還要保證勘探和開(kāi)發(fā)滿足一體化的要求，這就要針對(duì)開(kāi)發(fā)技術(shù)進(jìn)行有效的實(shí)驗(yàn)，提高區(qū)域單井產(chǎn)氣的能力，還要能夠確定相應(yīng)的開(kāi)發(fā)技術(shù)，在規(guī)模開(kāi)發(fā)期間則需要對(duì)前期所形成的勘探開(kāi)發(fā)成果進(jìn)行應(yīng)用，來(lái)對(duì)開(kāi)發(fā)效益進(jìn)行評(píng)價(jià)，使效益開(kāi)發(fā)的資源基礎(chǔ)得到夯實(shí)和保障。象可以選擇水利造穴復(fù)合壓裂技術(shù)，通過(guò)水力噴射切割原理來(lái)對(duì)煤巖反復(fù)噴射擊動(dòng)，從而使其垮塌，形成井筒周圍的洞穴，這種做法的目的首先是產(chǎn)生裂隙，使?jié)B透性增加;其次是清除煤粉，避免出現(xiàn)堵塞;造穴工作完成之后再實(shí)施壓裂，達(dá)到壓裂和造穴的雙重目的。在選擇水利造穴復(fù)合壓裂技術(shù)時(shí)要能夠兼顧造穴原理，分析環(huán)空流體、射孔孔洞構(gòu)造，如圖1所示，然后選擇有效的壓裂技術(shù)，促進(jìn)相關(guān)工作順利進(jìn)行。

2.3 選擇有效的工程適應(yīng)性評(píng)價(jià)方法

要能夠了解煤層氣、煤礦地質(zhì)理論之間所具有的關(guān)系和規(guī)律，當(dāng)區(qū)域煤層氣產(chǎn)能主控各種地質(zhì)因素出現(xiàn)變化之后，有關(guān)的工程技術(shù)也會(huì)出現(xiàn)變化。因此，要能夠結(jié)合煤層氣特征選擇有效的開(kāi)發(fā)工程技術(shù)模式，還要將傳統(tǒng)的改造模式轉(zhuǎn)變?yōu)槭柰Ｊ缴?，讓其更加滿足煤層氣的實(shí)際開(kāi)發(fā)規(guī)律，保證煤層氣開(kāi)發(fā)效益逐漸提升。

2.4 選擇分布式地面建設(shè)模式來(lái)提升系統(tǒng)運(yùn)行效率

要能夠突破傳統(tǒng)地面建設(shè)的束縛，通過(guò)有效措施來(lái)達(dá)到地下、地上一體化建設(shè)的要求，使相關(guān)工作能夠減少成本投入，進(jìn)一步提升自我工作效率，煤層氣要求較為特殊，所以，要能夠通過(guò)各種措施避免大規(guī)模占地現(xiàn)象，選擇科學(xué)的方式控制儲(chǔ)量，減少地面設(shè)備數(shù)量，增加設(shè)備使用效率，選擇分散式控制，更好地對(duì)投資結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。

3 結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，在對(duì)高煤階地區(qū)開(kāi)采技術(shù)進(jìn)行分析后不難發(fā)現(xiàn)，高煤階地區(qū)結(jié)合煤層地質(zhì)構(gòu)造匹配關(guān)系來(lái)對(duì)區(qū)域內(nèi)滲透率進(jìn)行分析和研究，并在此技術(shù)上針對(duì)高煤階地區(qū)滲透率加以明確，這就能夠確定高煤階地區(qū)煤層氣富集區(qū)域，在開(kāi)叉期間還能夠使氣體開(kāi)采的穩(wěn)定性、連續(xù)性不受到影響。高煤階地區(qū)煤層氣實(shí)踐的成功案例為我國(guó)類似環(huán)境開(kāi)采工作提供全新的指導(dǎo)，進(jìn)一步促進(jìn)煤炭企業(yè)開(kāi)采工作順利進(jìn)行，從而創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟(jì)以及社會(huì)效益。

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