一種地下把煤層變成石油天然氣層的新方法

于成龍，宋瑞宏，馬曉偉，趙德云

（大慶鉆探工程公司鉆井工程技術研究院，黑龍江 大慶 163413）

中國石油天然氣逐漸減少，進口國外的依賴性越來越大。如果沒有大的發現，對我國的能源安全十分不利。而中國的煤炭資源非常豐富，儲量在4×1012t 以上，是很理想的轉型接替能源。目前把地下煤炭資源變成石油或天然氣資源的方法成本非常高，經濟性不強。本文大膽設想，轉變思路，應用核能加熱煤層的方式，并配合催化劑，促其發生化學反應從而生成石油和天然氣，實現低成本把地層煤層轉換成石油或天然氣。

1 原理

通過對目標井井身結構設計技術，優選深度和厚度適宜的煤層，鉆井施工后，隨鉆注入適量水和催化劑，再把核反應原料送至井底指定深度，表層封固，地面通過電磁波或有線電纜控制，實現井下核裂變，加熱煤層，在催化劑的作用下，煤和水化學反應，生成氫氣和一氧化碳以及二氧化碳，氫氣在一定溫度壓力下，和煤繼續反應生成甲烷，一氧化碳和氫氣反應，從而生成石油天然氣。待充分反應后，部分煤層就轉換成了石油天然氣資源，從而實現石油天然氣開采。

1.1 核變生熱反應

1.2 水蒸氣分解反應

當核變生熱反應溫度升高時，水蒸氣正向反應得以完全進行。超過1000℃則可視為不可逆反應,生成一氧化碳的反應速率快于生成二氧化碳的反應速率。

1.3 CO變換CO2反應

在溫度400℃以上條件，該反應即可發生。在溫度超過900℃時，與水蒸氣化學反應的速率相當。

1.4 生成甲烷反應

煤炭與氫氣反應，生成甲烷的速率是相當緩慢。但在反應壓力增高以及反應物濃度增大，生成甲烷的速率會加快。研究表明，甲烷的生成速率還與煤炭的反應活性有關，煤炭的反應活性越大，則甲烷生成速率越高。

1.5 生成天然氣化學反應

1.6 生成石油化學反應

除了以上化學反應，還會發生其他副反應，例如生成更高碳數的醇以及醛、酮、酸、酯等含氧化合物。

2 該方法的優勢

該方法一般在有一定的深度和厚度的煤層應用，同時有很好的蓋層和圈閉層。本技術的優勢在于可以充分利用核能聚變加熱煤層，低成本實現煤層轉換成石油天然氣。

3 可能存在的問題

本文只提出了一種低成本的煤層轉換成石油天然氣的新方法，但在實施過程中，可能還存在著如下問題：

（1）核燃料的選擇和投放數量都需要進一步開展研究，施工風險巨大。

（2）有井塌的風險。

（3）如果措施不當，可能會造成地下核污染。

4 結論

（1）該技術通過核聚變產生熱量，從而促使煤層轉換成石油天然氣資源，有望進一步保障國家能源安全。

（2）該技術為石油天然氣工業發展提供了新思路，為實現由找油氣田到制造油氣田提供了可行的途徑，有望開啟石油天然氣能源儲備的新時代。