煤层气抽放方法及其选择

2005/5/20 16:43:18

　　　1、煤层气抽放方法

　　(1) 本层煤层气抽放

　　中国煤矿中普遍采用的煤层气抽放方法是利用钻孔抽放本层煤层气。对于单一煤层，可在工作面顺槽布置钻场，向煤层打平行孔或扇形孔。此法钻孔速度快，费用低，但煤层气抽出率较低，一般仅为20%左右，如采用大直径平行长孔可提高抽出率。

　　对于低透气性煤层，可采用下列强化抽出措施：高效率钻机，密集钻孔，强力抽放，以及人为卸压措施：水力割缝、孔卸压和松动爆破等。对透气性较好的煤层，可采用地面钻孔，水力压裂等措施提高抽出率。

　　(2) 邻近层煤层气抽放

　　在开采煤层后，其上部或下部的煤层与岩层会发生变形或断裂，其中的煤层气会通过这些裂隙泄出，涌入开采煤层的工作面。为了防止这种现象，需要随着工作面回采抽放邻近层的煤层气。通常利用工作面的回风副巷布置钻场，在工作面回来所形成的裂隙带内钻孔，达到邻近煤层。在工作面推过钻孔一定距离后(约10～30m)，开始抽煤层气，当工作面推到离钻孔较远时(约100～200m)，抽出量下降，则停止抽放。如沿工作面推进方向打水平长钻孔(长500m左右)抽放上邻近层煤层气，既可解决目前邻近层抽放的钻场问题，又能减少大量的抽放工程量，显著增加抽放量。

　　表5.37　煤层气抽放技术选择

技术方案	采空区抽放	采前抽放
抽放技术	井下钻孔地面钻井	井下钻孔地面钻井
设备	井下钻机普通地面钻机压缩机、泵和其它设备	井下钻机先进地面钻机压缩机、泵和其它设备
煤层气质量	中等质量甲烷浓度30%～80% 2670～7120kcal/m³	高质量甲烷浓度90%以上 8000～8900kcal/m³
用途	井口电站进入天然气管道工业应用	化工原料电站进入天然气管道工业应用
技术状况	现有技术一般技术	现有技术先进技术
所需投资	较少	较多
抽出率	50%	70%
应用范围	广泛	取决于技术、资金和矿区条件

　　来源：孙茂远等.中国煤层气开发前景(联合报告)，1995

　　(3) 采空区煤层气抽放

　　中国多数矿井开采煤层群的采空区煤层气储量丰富，据部分矿井的实际调查，约有一半的矿井采区的煤层气涌出量占矿井总涌出量的20%～30%，少数矿井更高。采空区内煤层气一般聚集在冒落空洞的上方，最好从回风巷向冒落拱上方打钻孔，抽出煤层气浓度较高。现已有许多矿井进行采空区抽放以减少空区煤层气涌入矿井通风巷道和利用能源，但目前抽放效果较差，主要原因是不能自动调节抽放负压，以至抽放煤层气浓度较低，或是由于监测手段不完善所致，因此需解决采空区煤层气抽放监控问题。

　　(4) 地面钻井抽放

　　由地面钻井来开采煤层气与开采常规天然气不同，因为煤层储层透气性差，煤层气既不能富集，又不能自喷，因此需要在钻井中对煤层压裂或造穴激励，以提高产气量。由于地面抽放技术是大规模开发煤层气的基础，中国目前正在进行地面钻井开采技术的开发示范工作。

　　2、抽放方法选择

　　选择煤层气抽放方法应考虑煤层赋存条件、采区煤层气涌出特点和采煤方法等，选择的基本原则有：

　　(1) 当采区甲烷涌出来源于开采层时，可用钻孔方法预抽开采层甲烷；

　　(2) 当甲烷来源于上下邻近层时，可用穿层钻孔抽放邻近层甲烷；

　　(3) 如果采空区聚集大量煤层气，则用水平长孔或地面垂直钻孔抽放采空区煤层气；

　　(4) 如果煤层透气性较差，不易抽放时，则需要先进行卸压或压裂处理，再进行抽放；

　　(5) 如果煤层赋存较浅(<100m)，而地面又较平坦，可用地面垂直钻孔进行采前抽放。

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