煤層氣的富集程度受到以下六方面因素影響：（1）煤系地層的含煤程度越高，煤層氣越豐富；（2）煤的成分中微顯組分鏡質(zhì)組是產(chǎn)氣主要貢獻(xiàn)者，煤的灰分越低含氣量越高；（3）煤的變質(zhì)程度加深，生氣量增大；（4）在構(gòu)造因素中煤層氣富集于褶皺、斷裂兩側(cè)及隆起、鼻狀構(gòu)造、背斜軸部及向斜的翅起端；（5）煤層的頂層板巖性以泥巖為最佳；（6）煤層處于水動(dòng)承壓區(qū)煤層氣含量最高。以上六個(gè)地質(zhì)因素為煤層氣工業(yè)性開發(fā)的選區(qū)條件。

煤層氣是指儲(chǔ)存在煤層中以甲烷為主要成分、以吸附在煤基質(zhì)顆粒表面為主、部分游離于煤孔隙中或溶解于煤層水中的烴類氣體，是煤的伴生礦產(chǎn)資源，屬非常規(guī)天然氣，是近一二十年在國際上崛起的潔凈、優(yōu)質(zhì)能源和化工原料。俗稱“瓦斯”，熱值是通用煤的2-5倍，1立方米純煤層氣的熱值相當(dāng)于1.13kg汽油、1.21kg標(biāo)準(zhǔn)煤，其熱值與天然氣相當(dāng)，可以與天然氣混輸混用，而且燃燒后很潔凈，幾乎不產(chǎn)生任何廢氣，是上好的工業(yè)、化工、發(fā)電和居民生活燃料。煤層氣空氣濃度達(dá)到5%-16%時(shí)，遇明火就會(huì)爆炸，這是煤礦瓦斯爆炸事故的根源。煤層氣直接排放到大氣中，其溫室效應(yīng)約為二氧化碳的21倍，對生態(tài)環(huán)境破壞性極強(qiáng)。在采煤之前如果先開采煤層氣，煤礦瓦斯爆炸率將降低70%到85%。煤層氣的開發(fā)利用具有一舉多得的功效：潔凈能源，商業(yè)化能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。為國家戰(zhàn)略資源。

煤層氣氣藏政策

國家能源局下發(fā)《煤層氣產(chǎn)業(yè)政策》，希望改變煤層氣沉寂的發(fā)展態(tài)勢，清理煤層氣產(chǎn)業(yè)制度障礙，將煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展成為重要的新興能源產(chǎn)業(yè)。

從國家重視程度看，煤層氣已被納入推動(dòng)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命的重要載體。能源局提出的發(fā)展目標(biāo)是：“十二五”期間，建成沁水盆地和鄂爾多斯盆地東緣煤層氣產(chǎn)業(yè)化基地。再用5-10年時(shí)間，新建3-5個(gè)產(chǎn)業(yè)化基地，實(shí)現(xiàn)煤層氣開發(fā)利用與工程技術(shù)服務(wù)、重大裝備制造等相關(guān)產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展。

煤層氣氣藏形成

煤炭源于陸生高等植物，煤的原始有機(jī)物質(zhì)主要是碳水化合物、木質(zhì)素，成煤作用由泥炭化和煤化作用2個(gè)階段完成。由植物-泥炭-褐煤-煙煤-無煙煤，是經(jīng)過未成巖-成巖-變質(zhì)作用-泥炭化-煤化的全過程。 泥炭化階段（成巖期前），有機(jī)質(zhì)在低溫(<50℃) 和近地表氧化環(huán)境中，由于細(xì)菌的作用，生成少量甲烷及二氧化碳，呈水溶狀態(tài)或游離狀態(tài)而散失。 褐煤階段已經(jīng)進(jìn)入成巖階段，屬煤化作用的未變質(zhì)階段。此期是干酪根的未成熟期，地溫在50℃左右，鏡質(zhì)體反射率Ro≈0.5%，有機(jī)質(zhì)熱降解作用已經(jīng)開始并且逐步加深，生物化學(xué)作用逐步減弱，主要生成甲烷及其他揮發(fā)物。 煙煤階段的長焰煤、氣煤、肥煤、焦煤、瘦煤屬煤化作用的低-中變質(zhì)階段， Ro為0.5%～2.0%。此期是干酪根的成熟期，已經(jīng)進(jìn)入生油門限，沉積物埋深達(dá)到1000～4 500m ，地溫達(dá)50～150℃，有機(jī)質(zhì)經(jīng)過熱降解，有重?zé)N、輕烴、甲烷及其他揮發(fā)物產(chǎn)出。 煤化作用的后期是高變質(zhì)階段，一般將貧煤與無煙煤劃在這一階段， Ro>2.0%，此期是干酪根過成熟期，地溫>150℃，埋深>4500m，熱降解產(chǎn)物主要是甲烷。

煤層氣氣藏用途性質(zhì)

煤層氣可以用作民用燃料、工業(yè)燃料、發(fā)電燃料、汽車燃料和重要的化工原料，用途非常廣泛。每標(biāo)準(zhǔn)立方煤層氣大約相當(dāng)于9.5度電、3 m³水煤氣、1L柴油、接近0.8kg液化石油氣、1.1-1.2L汽油，另外,煤層氣燃燒后幾乎沒有污染物，因此它是相當(dāng)便宜的清潔型能源。

在一定的空間范圍內(nèi)，煤層氣比空氣輕，其密度是空氣的0.55倍，稍有泄漏會(huì)向上擴(kuò)散，只要保持室內(nèi)空氣流通，即可避免爆炸和火災(zāi)。而煤氣、液化石油氣密度是空氣的1.5—2.0倍，泄漏后會(huì)向下沉積，所以危險(xiǎn)性要比煤層氣要大的多。

煤層氣爆炸范圍為5—15%，水煤氣爆炸范圍6.2—74.4%，因此，煤層氣相對于水煤氣不易爆炸，煤層氣不含CO，在使用過程中不會(huì)象水煤氣那樣發(fā)生中毒現(xiàn)象。

煤層氣氣藏開采

煤層氣的開采一般有兩種方式：一是地面鉆井開采；二是井下瓦斯抽放系統(tǒng)抽出,地面鉆井開采的煤層氣和抽放瓦斯都是可以利用的，通過地面開采和抽放后可以大大減少風(fēng)排瓦斯的數(shù)量，降低了煤礦對通風(fēng)的要求，改善了礦工的安全生產(chǎn)條件。地面鉆井開采方式，國外已經(jīng)使用，我國有些煤層透氣性較差，地面開采有一定困難，但若積極開發(fā)每年至少可采出50億立方米；由于過去除了供暖外沒有找到合理的利用手段，未能充分利用，所以，抽放瓦斯絕大部分仍然排入大氣，花去了費(fèi)用，浪費(fèi)了資源，污染了環(huán)境。

煤層氣氣藏資源

我國煤層氣資源豐富，居世界第三。每年在采煤的同時(shí)排放的煤層氣在130億立方米以上，合理抽放的量應(yīng)可達(dá)到35億立方米左右，除去現(xiàn)已利用部分，每年仍有30億立方米左右的剩余量，加上地面鉆井開采的煤層氣50億立方米，可利用的總量達(dá)80億立方米，約折合標(biāo)煤1000萬噸。如用于發(fā)電，每年可發(fā)電近300億千瓦時(shí)。煤層氣勘探開發(fā)是世界上發(fā)展較快的非常規(guī)天然氣產(chǎn)業(yè)。我國必須深度參與國際標(biāo)準(zhǔn)的制定，才能與世界第三大煤層氣資源儲(chǔ)備國的地位相匹配。

中國工程院編制《我國煤層氣開發(fā)利用戰(zhàn)略研究》顯示，到2030年，我國煤層氣產(chǎn)量有望達(dá)到900億方。從節(jié)能效果來看，900億方煤層氣產(chǎn)量與1個(gè)新的億噸級(jí)原煤產(chǎn)量、1．5個(gè)三峽水電站的年發(fā)電量和1個(gè)大慶油田的原油當(dāng)量旗鼓相當(dāng)。

煤層氣氣藏分布情況

我國煤層氣資源豐富。據(jù)煤層氣資源評(píng)價(jià)，我國埋深2000m以淺煤層氣地質(zhì)資源量約36萬億m³，主要分布在華北和西北地區(qū)。其中，華北地區(qū)、西北地區(qū)、南方地區(qū)和東北地區(qū)賦存的煤層氣地質(zhì)資源量分別占全國煤層氣地質(zhì)資源總量的56.3%、28.1%、14.3%、1.3%。1000m以淺、1000～1500m和1500～2000m的煤層氣地質(zhì)資源量，分別占全國煤層氣資源地質(zhì)總量的38.8%、28.8%和32.4%。全國大于5000億m3的含煤層氣盆地(群)共有14個(gè)，其中含氣量在5000～10000億m³之間的有川南黔北、豫西、川渝、三塘湖、徐淮等盆地，含氣量大于10000億立方米的有鄂爾多斯盆地東緣、沁水盆地、準(zhǔn)噶爾盆地、滇東黔西盆地群、二連盆地、吐哈盆地、塔里木盆地、天山盆地群、海拉爾盆地。

我國煤層氣可采資源總量約10萬億m³，其中大于1000億m³的盆地(群)有15個(gè)：二連、鄂爾多斯盆地東緣、滇東黔西、沁水、準(zhǔn)噶爾、塔里木、天山、海拉爾、吐哈、川南黔北、四川、三塘湖、豫西、寧武等。二連盆地煤層氣可采資源量最多，約2萬億m³；鄂爾多斯盆地東緣、沁水盆地的可采資源量在1萬億m³以上，準(zhǔn)噶爾盆地可采資源量約為8000億m³。

煤層氣氣藏?cái)?shù)據(jù)

全球埋深淺于2000米的煤層氣資源約為240萬億立方米，是常規(guī)天然氣探明儲(chǔ)量的兩倍多，世界主要產(chǎn)煤國都十分重視開發(fā)煤層氣。美國、英國、德國、俄羅斯等國煤層氣的開發(fā)利用起步較早，主要采用煤炭開采前抽放和采空區(qū)封閉抽放方式抽放煤層氣，產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為成熟。80年代初美國開始試驗(yàn)應(yīng)用常規(guī)油氣井（即地面鉆井）開采煤層氣并獲得突破性進(jìn)展，標(biāo)志著世界煤層氣開發(fā)進(jìn)入一個(gè)新階段。

煤層氣是煤層本身自生自儲(chǔ)式的非常規(guī)天然氣，世界上有74個(gè)國家蘊(yùn)藏著煤層氣資源，中國煤層氣資源量達(dá)36.8萬億立方米，居世界第三位。中國煤層氣可采資源量約10萬億立方米，累計(jì)探明煤層氣地質(zhì)儲(chǔ)量1023億立方米，可采儲(chǔ)量約470億立方米。全國95%的煤層氣資源分布在晉陜內(nèi)蒙古、新疆、冀豫皖和云貴川渝等四個(gè)含氣區(qū)，其中晉陜內(nèi)蒙古含氣區(qū)煤層氣資源量最大，為17.25萬億立方米，占全國煤層氣總資源量的50%左右。

2006年，中國將煤層氣開發(fā)列入了“十一五”能源發(fā)展規(guī)劃，并制定了具體的實(shí)施措施，煤層氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展迎來了利好的發(fā)展契機(jī)。2007年以來，政府又相繼出臺(tái)了打破專營權(quán)、稅收優(yōu)惠、財(cái)政補(bǔ)貼等多項(xiàng)扶持政策，鼓勵(lì)煤層氣的開發(fā)利用，我國煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)業(yè)化雛形漸顯。

2007年，全國瓦斯抽采47.35億立方米，利用14.46億立方米。其中井下煤礦瓦斯抽采量44億立方米，完成規(guī)劃目標(biāo)的127%。形成地面煤層氣產(chǎn)能10億立方米，是2006年的2倍。地面煤層氣產(chǎn)量3.3億立方米，比2006年增加1倍多。2005～2007年，全國共鉆井約1700口，占?xì)v年累計(jì)鉆井總數(shù)的85%。

截至2007年底，國內(nèi)探明煤層氣地質(zhì)儲(chǔ)量1340億立方米，煤層氣年商業(yè)產(chǎn)量不足4億立方米。根據(jù)《煤層氣（煤礦瓦斯）開發(fā)利用“十一五”規(guī)劃》，到2010年，新增煤層氣探明地質(zhì)儲(chǔ)量3000億立方米；煤層氣、煤礦瓦斯抽采量100億立方米；建設(shè)煤層氣輸氣管道10條，設(shè)計(jì)總輸氣能力65億立方米；重點(diǎn)建設(shè)沁水盆地、鄂爾多斯盆地東源兩大煤層氣產(chǎn)業(yè)化基地。

煤層氣氣藏發(fā)展

我國經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)都處在一個(gè)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵期，煤層氣、頁巖氣等非常規(guī)能源行業(yè)面臨著巨大的發(fā)展機(jī)遇，在一個(gè)新興行業(yè)成長和壯大的階段，企業(yè)成功的關(guān)鍵在于，如何在需求逐漸擴(kuò)大，行業(yè)內(nèi)外結(jié)構(gòu)不斷變化的過程中，找到企業(yè)發(fā)展的發(fā)力點(diǎn)和關(guān)節(jié)點(diǎn)，利用企業(yè)內(nèi)外部的資源優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的快速發(fā)展。

煤層氣是高效潔凈能源，是能源行業(yè)中發(fā)展空間巨大的新興產(chǎn)業(yè)之一。根據(jù)我國《煤層氣開發(fā)利用“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，煤層氣產(chǎn)業(yè)將面臨重大發(fā)展機(jī)會(huì)，大型煤層氣企業(yè)的投資規(guī)模不斷增加，競爭更加激烈。因此，國內(nèi)優(yōu)秀的煤層氣開發(fā)企業(yè)愈來愈重視對行業(yè)市場的研究，特別是對企業(yè)發(fā)展環(huán)境和需求趨勢變化的深入研究。

煤層氣儲(chǔ)層為裂縫—孔隙型煤巖層。煤的基質(zhì)被天然裂縫網(wǎng)分隔，煤的基質(zhì)由煤粒和微孔隙組成，是主要的儲(chǔ)氣空間。甲烷被吸附在微孔的內(nèi)表面上，但其滲透率極低（一般為10 -8 ～10 -12 D），在氣濃度低的條件下，甲烷從基質(zhì)擴(kuò)散到裂縫中。裂縫儲(chǔ)氣能力較低，有少量游離氣儲(chǔ)存其中，但其滲透率較高（一般為1～50D），是煤中甲烷主要滲流通道。

煤層氣以吸附方式賦存于煤中，即氣分子遇到煤孔隙表面時(shí)，在范德華力作用下吸著于煤表面上，并釋放出吸附熱；當(dāng)氣分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能足以克服其吸附引力便可重新回到游離氣相中，并吸收解吸熱，即解吸過程。因此煤層氣的儲(chǔ)存與開采過程是氣體的吸附與解吸的過程，氣井的抽排解吸開采是煤層氣的主要開采方式。 2100433B

煤層氣藏水力壓裂網(wǎng)狀裂縫形成機(jī)理及擴(kuò)展規(guī)律

姜婷婷，任高峰，張建華著

• 出版社：武漢大學(xué)出版社

• ISBN：9787307207714

• 版次：1

• 商品編碼：12515243

• 品牌：其他品牌

• 包裝：平裝

• 開本：16開

• 出版時(shí)間：2019-03-01

• 用紙：膠版紙

• 頁數(shù)：159

• 正文語種：中文

內(nèi)容簡介

《煤層氣藏水力壓裂網(wǎng)狀裂縫形成機(jī)理及擴(kuò)展規(guī)律》針對煤層氣藏水力壓裂過程中裂縫起裂和擴(kuò)展預(yù)測的難題，系統(tǒng)地開展模擬實(shí)際壓裂條件下的煤巖力學(xué)參數(shù)試驗(yàn)，建立應(yīng)力和滲流耦合條件下煤巖起裂判據(jù)，研究煤巖節(jié)理、層理和天然裂縫等對水力壓裂過程中裂縫網(wǎng)絡(luò)的影響規(guī)律，揭示水力壓裂裂縫起裂和延伸的力學(xué)機(jī)理，實(shí)現(xiàn)對煤層氣藏水力壓裂裂縫網(wǎng)絡(luò)幾何尺寸和復(fù)雜程度的設(shè)計(jì)控制。研究成果可為現(xiàn)場施工提供技術(shù)參考和理論依據(jù)。