煤层天然气采收与提高采收率技术研究

李振忠

新疆科林思德新能源有限责任公司新疆阜康市   831500

摘要：随着煤层天然气的重要性逐渐凸显，不断提高煤层天然气的采收率成为一个关键问题。通过采用先进的煤层天然气采收技术和提高采收率技术，可以有效地提升煤层天然气的开发效率和经济效益。未来，还需要进一步研究和发展新的技术手段，以推动煤层天然气行业的可持续发展和清洁能源转型。

关键词：煤层天然气；采收；提高采收率技术

引言

煤层天然气是一种重要的清洁能源资源，具有广阔的开发潜力。为了实现煤层天然气的高效采收和提高采收率，需要采用一系列先进的技术手段。本文将介绍一些常用的煤层天然气采收与提高采收率技术。

1煤层天然气的特点和形成机制

1.1特点

（1）储量丰富：煤层天然气是煤炭资源中的一种重要组成部分，储量非常丰富。据估计，全球煤层天然气储量超过10万亿立方米。（2）分布广泛：煤层天然气分布在全球各地，特别是煤炭资源丰富的地区。目前已经发现的煤层天然气储量最大的国家是中国、美国和俄罗斯。（3）温室气体排放低：相比于煤炭的燃烧，煤层天然气的燃烧过程更加清洁，二氧化碳的排放量较低，对环境的污染也相对较少。（4）开采难度大：由于煤层深埋地下，且煤层内部有一定的含水量和孔隙度，因此开采难度较大，需要采用高压注水、降低矿井温度等技术来增加煤层天然气的产量。

1.2形成机制

煤层天然气的形成主要与以下几个因素有关：（1）有机质的来源：煤层天然气主要来源于煤炭中的有机质，包括植物残体、微生物和藻类等。这些有机质在煤炭形成过程中经历了生物降解、压实和热解等过程，最终转化为煤层天然气。（2）有机质的类型：煤层天然气的形成与有机质的类型有关。一般来说，富含藻类有机质的煤层更容易形成天然气，而富含木质有机质的煤层则形成天然气的能力较弱。（3）埋藏条件：煤层天然气的形成还与埋藏条件有关。煤层埋藏的深度、温度和压力等因素会影响煤层内部有机质的热解和气体的生成。一般来说，煤层埋藏的深度越大、温度越高，有机质的热解程度越高，形成的天然气也越多。（4）孔隙度和渗透性：煤层的孔隙度和渗透性对煤层天然气的形成和储存也有重要影响。孔隙度和渗透性越高，煤层内部储存的天然气量越大，开采难度也相对较小。

2采收技术

2.1抽采技术

通过在井口抽取煤层中的天然气，并输送到地面加工处理。这种技术需要设计和优化抽采装置，确保有效地将煤层天然气从井口抽取出来。同时，还需要合理布局抽采井，以确保井网的均衡排采，提高整体采收效率。抽采技术具有成熟的操作模式和运行经验，可以有效地开采煤层天然气资源。

2.2气液混输采收技术

气液混输采收技术是一种注入液体（如水）来推动天然气采收的方法。通过在井口注入液体，可以增加煤层压力，改善煤层中天然气的流动性，从而提高采收率。该技术具有成本相对较低、操作相对简单的优点。然而，使用此技术需要考虑液体的注入量和注入速度，以避免对煤层造成不必要的影响。

2.3储存压裂技术

储存压裂技术是一种促进煤层天然气释放和采集的方法。采用水力或气力等方式在煤层中形成人工裂缝，增加煤层的渗透性和渗流通道，从而提高天然气的采收率。储存压裂技术可以改变煤层的物理性质，增加天然气运移的通道和速度。此技术需要合理选择压裂液体的成分和压裂参数，以保证裂缝的稳定性和天然气的释放效果。

2.4释放扩散技术

释放扩散技术通过改变煤层的物理和化学条件，促使煤层中的天然气从微观孔隙向宏观裂隙中扩散和释放。这种技术特别适用于低渗透性煤层，因为低渗透煤层中的天然气难以通过孔隙流动。通过调整地应力、温度、压力等参数，可以改善煤层的渗透性，加速天然气释放，提高采收率。但需要注意，煤层的物理和化学反应性质的变化可能会带来一些环境风险和挑战，需要进行充分的评估和监控。

3提高采收率技术

3.1气体驱替技术

气体驱替技术是一种通过注入其他气体来驱替煤层中的天然气，从而提高采收率的方法。通过改变煤层中气体的物理性质和相对压力分布，气体驱替技术可以促使煤层中的天然气向抽采井过渡，提高采收效率。一种常见的气体驱替技术是注入CO2气体，它可以与煤层中的天然气发生明确的吸附和解吸反应，从而增加天然气的解吸速率。此外，注入N2气体也可用于增加煤层的有效压力并提高采收率。

3.2氧化还原技术

氧化还原技术是通过氧化还原反应改变煤层中天然气组成和气体-岩石相互作用，以促进天然气的释放和采集。在煤层中，氧化还原反应可以改变煤中存在的有机和无机物的物化属性，从而影响天然气的释放。例如，通过加入适量的氧气可以引发可燃性气体的生成，促进天然气流动并增强采收率。此外，氧化还原技术还可以减少二氧化碳等有害气体的排放，并有助于煤层天然气的环保利用。

3.3微生物处理技术

微生物处理技术是一种利用生物活性剂或微生物菌株对煤层进行生物降解作用，从而改善气体流动性和提高采收率的技术。微生物可以通过代谢作用降解煤层中的有机物，减少阻塞物的堆积，改善煤层的渗透性，促进天然气的释放。例如，某些微生物可以产生酶，在煤层中降解多糖类物质和胶体颗粒，从而减少阻塞物的积聚，提高气体的运移能力。此外，微生物处理技术对环境友好，可在不破坏煤层结构的基础上提高采收率。

4煤层天然气采收与环境保护

4.1煤层天然气的采收过程需要注意环境保护措施

在选择开采地点时，应考虑地质条件和生态环境，避免对生态系统和重要生态区的损害。合理规划抽采井的布局和设计，减少土地开垦量，最大限度地减少对生态环境的影响。在采收过程中，要遵循环境监测、环保设施建设、废弃物处理等相关标准和规定，加强对污染物的排放和处理管控，防止土壤、水体和大气的污染。

4.2煤层天然气采收过程产生的废水、废弃物等进行合理处置和处理

采收过程中产生的废水应进行沉淀、过滤和处理后排放，以防止对水体造成污染。废弃物的处理也需要采用合适的方法，例如通过分类、堆肥等方式进行资源化利用。此外，在环境保护方面还需要加强对地下水系统的保护，避免抽采过程中引发地下水位下降和水质变化等问题。

4.3煤层天然气开采过程中需要注重水资源的合理利用

由于提高采收率技术的应用，需要注入大量水和压裂液，因此需要确保水资源的合理利用和管理。建立水资源补偿机制，推动节水技术的应用，并加强与当地水资源管理部门的合作，确保用水的合理分配和管理。

结束语

煤层天然气作为一种清洁能源资源，在满足能源需求的同时，也需要与环境保护相协调。煤层天然气的采收过程涉及到地质、水文、生态等多个方面，因此，确保煤层天然气的采收与环境保护的平衡是至关重要的。

参考文献

[1].煤层气将成为增强天然气自主保障能力的重要气源[J].焊管,2022,45(05):35.

[2]蒋雪梅,李晓红,孙晓艳,蔡黎.ISO天然气分析标准对煤层气分析的适应性研讨[J].石油与天然气化工,2022,51(02):103-109.

[3]于成龙,宋瑞宏,马晓伟,赵德云.一种地下把煤层变成石油天然气层的新方法[J].西部探矿工程,2022,34(04):83-84.

[4]周宇.低热值煤层气掺混氢气、二甲醚混合气体与天然气互换性研究[J].中国煤层气,2021,18(03):37-41.

[5]卢海平,张庆玉,赵春红,李景瑞,董红琪,巴俊杰.浅议天然气、煤层气、页岩气成藏特征及勘探开发[J].中国矿业,2020,29(S2):398-401.