“国家科技重大专项煤矿区煤层气开发成果”专题（2022）

专题来自于《煤炭科学技术》2022年第12期，共9篇研究成果。专题综述类文章报道了我国煤矿区煤层气与煤炭协调开发基础理论与机制模式，以及山西矿区、两淮矿区等不同条件下煤层气开发利用的技术体系等研究进展；关键技术与示范工程应用类文章报道了我国煤矿区煤层气抽采技术与方法、钻进技术与装备、增渗技术与应用等研究成果，全面呈现了我国煤矿区煤层气抽采利用的技术现状、装备水平与应用成效。

行业视野: 煤层气
类别; 49个
关键词; 59位
专家; 13篇
论文; 4952IP
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基于煤层气与煤炭协调开发的地面抽采工程部署关键技术进展

作者(Author)：降文萍, 柴建禄, 张　群, 张培河, 姜在炳

摘要：煤矿区煤层气地面抽采具有煤炭安全开采效率高、清洁利用煤层气资源和减少瓦斯大气排放的多重效应，其煤层气产量多年来占了全国总量的主要比例。"十一五"至"十三五"期间，依托国家油气重大专项，基于煤层气与煤炭协调开发的指导理念，研究了煤矿区地面煤层气抽采工程部署的特点及存在问题，按照受煤炭采动影响与否将煤矿区煤层气地面抽采分为预抽和采动抽采2种类型，在对两种拍采类型的抽采对象、可抽采时间和空间特征研究基础上，分别总结形成了煤层气地面预拍和采动拍采的工程部署方法体系。结合原始条件下煤层气开发模拟技术现状分析，梳理了煤矿区煤层气地面预抽模拟技术体系；在采动抽采技术特点及关键储层参数变化规律的研究基础上，基于渗透性控制气体运移规律的认识，提出了采动抽采效果预测模拟方法。根据煤矿区地面抽采具有安全效应特征，提出了煤矿区地面煤层气抽采间接经济效益的评价指标，即地面抽采前矿井瓦斯灾害治理费用与地面抽采后矿井瓦斯灾害治理费用的差值，并建立了包含预拍和采动拍采的比较全面的地面煤层气抽采工程经济性评价方法。煤矿区地面抽采工程部署及相关技术是预判煤矿区地面煤层气低成本高回报效果、煤层气与煤炭资源协调开发的关键手段，建议在煤矿区进一步推广应用。

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煤炭科学技术

2022年第12期

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煤岩水力压裂物理试验研究综述及展望

作者(Author)：李全贵, 邓羿泽, 胡千庭, 武晓斌, 王晓光, 姜志忠, 刘　乐, 钱亚楠, 宋明洋

摘要：水力压裂物理模拟是对压裂过程中裂隙演化及其动力学过程的近似再现,成为了煤岩压裂树理研究的重要手段。相似理论是现场原型与试验模型转换的理论基础,试验装置和相似材料是物理模拟试验的物质前提,监测方法及检测技术是评价水力压裂致裂效果的关键部分,从以上了点对水力压裂物理试验的相似理论发展、试验材料和装置的演变、常用监测检测方法的特点和适用范围等方面进行了总结。分析认为:水力压裂的相似准则已经初步成形,但需要结合煤岩物理力学特性进一步修正,并利用数值模拟手段探究相似准则推导中忽略的次要因素影响程度,提高经验方程的可靠性与适用性;针对煤岩的多种物理力学性质,现阶段已得出许多相似材料的经验配比方程,但仍需要一套详尽的配比试验规范及大量试验尝试,提升试验的可重复性,以建立更具普适化的相似材料配比经验方程数据库;压裂装置正向着模拟条件更多、模拟范围更广、模拟尺度更大的多场耦合方向发展,压裂方法也随着工程应用逐渐多样化,但压裂装置三轴加载精度有待进一步提高,以保证高应力条件下压裂试验的有效进行,降低试验操作对最终结果的影响;监测方法与检测技术对水力压裂致裂效果的评价各有优势,相似材料对监测方法与检测技术的有效性与准确性也影响显如何依据试验需求确定适合的相似材料、合理地选择和结合监测方法与检测技术,是应对微细观结构研究需求的关键。

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煤炭科学技术

2022年第12期

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地面压裂井衰竭期井下接替抽采时空衔接关系研究

作者(Author)：李　阳, 舒龙勇, 凡永鹏, 郝晋伟, 周建伟, 何　健

摘要：为了利用地面压裂形成的有利抽采条件进行地面压裂井衰竭期井下钻孔接替抽采，形成“地面压裂井超前治理+井下钻孔接替油采”的井上下接替抽采模式，开展了地面压裂井衰竭期井下接巷抽采的合理时空衔接关系研究。通过地面压裂井压裂裂缝展布规律分析、地面压裂增透促抽效果井下考察及煤储层参数变化规律数值模拟等工作，掌握了潞安矿区地面压裂井的影响作用及有效影响范围，采用数值模拟方法分析确定了并下接替钻孔与地面压裂井的最优空间布置关系：基于地面压裂井排采曲线，并结合衰竭期井下钻孔接替抽采的需求，探讨了地面压裂井衰竭期的定义和划分方法，提出了地面压裂井衰竭期的判别指标及关键时间节点。研究结果表明：潞安矿区地面压裂井的有效影响范围为并周80m，在该区域内储层压力可以下降50%左右，透气性系数可以增加0.77~1.40倍，并下接替钻孔单孔抽采纯量平均值可达53.68~131.67m3l.提升了井下钻孔的抽采效率；当地面压裂井沿钻孔轴向上的位置固定时，则井下接替钻孔与地面压裂井的法向距离越短，抽采效果越好，当地面压裂井与接替钻孔的法向距离不变时，地面压裂井位于接替钻孔轴向中部位置时井下接替钻孔的抽采效果最好；将地面压裂井的产气速率作为衰竭期评判指标，潞安矿区地面压裂井衰竭期的判别指标临界值为产气速率200m3/d，对应的衰竭期时间节点为8～10a。

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煤炭科学技术

2022年第12期

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国家油气重大专项煤矿区煤层气科技创新的探索与实践

作者(Author)：胡　健, 孙海涛, 柴建禄, 郭玉辉, 陈　建, 赵路正, 刘柏根, 马代辉, 王朝帅

摘要：国家油气重大专项形成的科技创新体系具有“新型举国创新体制”的特色，科技项目管理体系具有“全过程、多阶段、全生命周期”的特点。“十一五”至“十三五”期间，国家油气重大专项连续滚动支持煤层气开发和利用的基础理论、关键技术、成套装备的科技攻关和技术创新。煤矿区煤层气项目各参研单位以国家油气重大专项为契机，全力提升煤矿区煤层气科技创新水平，形成引领行业的煤矿区煤层气科技创新研发体系，全力支撑国家油气重大专项科研攻关目标的实现。国家油气重大专项煤矿区煤层气项目形成了一批重大标志性成果，构建了一系列行业创新平台，全面带动了全国煤矿区煤层气产业的技术进步和产业建设，有效推动了全国煤层气产业发展。结合项目/示范工程的组织实施和煤炭行业特点，系统总结国家油气重大专项煤矿区煤层气科技创新的探索与实践，凝练形成“以国家投入为引导，企业投入为主体，产学研用高度融合，持续引领行业科技进步”的国家科技重大专项煤矿区煤层气科技创新与实践。在建立健全组织管理机构、不断加强专项管理规范、持续发挥衔接纽带作用、协调促进科研管理创新、深入推进产学研用融合等方面形成了煤矿区煤层气科技创新实践的具体经验。

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煤炭科学技术

2022年第12期

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注热强化煤层气抽采的试验研究及工业应用

作者(Author)：胡林杰, 冯增朝, 周　动, 王　幸

摘要：煤层气作为煤层中主要的清洁能源，其高效抽采和利用，将有利于提高资源利用率和保障煤矿安全生产。然而，甲烷的强吸附性和煤层的低渗透性，导致煤层气的采收率特别低。基于能量守恒方程，完善了注热强化煤层气抽采的理论，在实验室和煤矿井下分别进行了注热强化煤层气抽采的试验，研究了不同条件下甲烷的解吸规律和注热对煤层气抽采的促进作用。室内试验结果表明，注水解吸、自然解吸和注热解吸3种条件下的煤样终态解吸率分别为12%、37%和81%。定量计算结果表明，自然解吸和注水解吸后的注热强化解吸，分别可以增加46%和68%的解吸率，证明了注热具有强化甲烷解吸以及解除水锁效应的作用。阳泉矿区现场试验结果表明，注热方法不仅可以提高煤层气的抽采率，还可以缩短煤层气的抽采时间。注热方法可以将煤层气的浓度和日产气量分别提高10倍和100倍，其中最大煤层气浓度和最大日均产气量分别为98%和123 m3/d。8号注热钻孔的有效注热半径超过5 m，并且注热后的抽采阶段是煤层气高效抽采时间段。研究结果可为注热强化煤层气抽采的现场应用和煤矿井下局部瓦斯的防治提供参考。

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煤炭科学技术

2022年第12期

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