《煤炭科学技术》“煤层气勘探开发”研究领域 | 热文精选

“十四五”以来，我国煤层气勘探开发进入了新阶段，随着地质、钻井、完井、压裂、排采和提高采收率等方面关键技术进步，我国煤层气老气田低效区、薄煤层、深煤层等多个领域实现产气量突破，助力创新起主导作用的“新质生产力”发展。为了协助读者了解煤层气勘探开发研究领域内的研究热点和前沿问题，促进学术交流与合作，编辑部根据论文在中国知网的下载、引用等指标，整理了20篇《煤炭科学技术》2022年至今刊出的“煤层气勘探开发”研究领域最受关注论文，以飨读者。以刊期排序。

行业视野: 煤层气
类别; 86个
关键词; 115位
专家; 20篇
论文; 6115IP
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双碳战略中煤气共采技术发展路径的思考

作者(Author)：李树刚, 张静非, 林海飞, 丁洋, 白杨, 周雨璇, 朱冰, 戴政

摘要：自提出“双碳”目标以来，我国生态文明建设已进入以降碳为重点战略方向的关键时期。煤炭作为兜底能源的地位短期内不会改变，能耗“双控”向碳排放总量和强度“双控”转变的核心即为CH4−CO2协同减排。在精准分析碳达峰、碳中和阶段煤矿CH4−CO2双重碳减排面临挑战的基础上，明确了双碳战略中煤气共采技术发展需结合现状需求−技术攻关−政策驱动的核心原则，制定了双碳战略中煤气共采技术的发展路径，论述了其中的关键技术问题。碳达峰阶段，CH4减排以排放源管控为基础视角，核心为瓦斯抽采−利用全周期碳减排关键技术，包含瓦斯富集区靶向精准抽采技术、低渗煤层增透及注气驱替增流抽采技术、关闭矿井瓦斯逃逸通道封堵减碳技术、瓦斯富集−提浓−利用一体化技术，目的是大幅提升高浓度瓦斯抽采−利用效率，减少低浓度及通风瓦斯碳排放；CO2减排以“CCUS+生态碳汇”全域负碳排放技术为核心，包含煤层CO2封存、工业固废采空区充填协同CO2地质封存、煤矿碳封存区域土壤−地表−大气异常监测及生态碳汇技术，进一步吸纳烟道气或纯CO2排放。碳中和阶段核心任务是实现CH4−CO2（近）零碳排放，CO2减排应当由技术攻关示范工程转变为规模化应用阶段，并建立全生命周期煤矿CH4−CO2排放智能监测及动态管控技术体系，实现监测管控技术手段与碳排放环节深度匹配、碳排放监测管控云平台与煤矿全局监控系统深度对接。最后对未来煤气共采体系绿色低碳发展提出了自身见解与思考：①继续深化“高效精准抽采+全浓度梯级利用”煤矿CH4零排放技术模式；②持续攻关“CO2工程封存+生态碳汇”CO2零排放技术体系；③积极探索煤矿“零碳智慧园区”综合解决方案，形成激励和倒逼并重的煤矿碳减排政策支持体系。

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煤炭科学技术

2024年第01期

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碎软低渗煤储层强化与煤层气地面开发技术进展

作者(Author)：桑树勋, 皇凡生, 单衍胜, 周效志, 刘世奇, 韩思杰, 郑司建, 刘统, 王梓良, 王峰斌

摘要：我国碎软低渗煤储层分布广泛，然而由于其煤体松软、破碎、渗透性差，常规的直井/水平井煤储层直接压裂技术应用于碎软低渗煤储层强化及其煤层气地面开发的效果并不理想，碎软低渗煤储层煤层气的高效开发是制约我国煤层气产业大规模发展以及煤矿瓦斯高效治理的重要技术瓶颈。在系统分析我国碎软低渗煤储层特征及煤层气地面开发中存在的问题基础上，以水平井为基础井型，围绕间接压裂、应力释放和先固结后压裂3种不同的技术方向，梳理了目前碎软低渗煤储层强化与煤层气地面开发技术进展。归纳评述了以顶板间接压裂、夹矸层间接压裂以及硬煤分层间接压裂为内涵的间接压裂煤层气开发技术，以水力喷射造穴、气体动力造穴、扩孔+水力喷射+流体加卸载诱导失稳造穴、水力割缝为不同应力释放方式的应力释放煤层气开发技术，以及先微生物诱导碳酸钙固结碎软煤储层再进行水力压裂的先固结后压裂煤层气开发技术。间接压裂技术的工程实践探索已有较多积累，在地质条件适宜地区对碎软低渗煤储层强化取得了较好效果，而以应力释放为代表的碎软低渗煤储层强化新技术探索已取得重大进展，并进入工程试验和验证阶段。水平井应力释放技术针对碎软低渗煤储层特性和新的开发原理，其对储层改造潜力更大、煤层气开发效果会更好。基于水平井应力释放技术，围绕扩大应力释放范围、提高煤层气开发效果以及实现煤与煤层气共采3个方面，对碎软低渗煤储层强化及煤层气地面开发技术的发展趋势进行了展望，以期为改善我国碎软低渗煤储层增产改造效果以及提高煤层气单井产量提供参考。

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煤炭科学技术

2024年第01期

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倾斜碎软煤层群煤层气协调开发关键技术—以艾维尔沟矿区为例

作者(Author)：梁运培, 朱拴成, 陈亮, 赵坤, 孙东玲, 陈建杰, 张碧川

摘要：为了明确与倾斜碎软煤层开采条件相适配的煤与煤层气协调开发关键技术，基于倾斜碎软煤层群瓦斯难抽采与煤层群非对称采动特征，形成了与之匹配的非对称卸压时空协同“三孔四区五量”煤与煤层气协调开发模式，明确了非对称采动下煤与煤层气协调开发策略，阐明了井上下联合煤与煤层气协调开发时空协同机制。针对倾斜碎软突出首采煤层消突困难的问题，优化了倾斜碎软煤层下向长钻孔施工工艺，研制了钻头电磁波无线随钻测量系统，实现了更高精度的钻孔轨迹防偏。针对非对称采动区地面井防护缺乏针对性的难题，阐明了非对称采动覆岩卸压破坏时空演化特征，获得了非对称采动下覆岩采动裂隙演化特征，确定了倾斜煤层地面井井位安全位置，研发了能够兼顾地面井稳定性和抽采效率双因素的采动区地面三开套管结构。应用结果表明：时空协同的“三孔四区五量”模式能够实现煤层气高效抽采，保障倾斜煤层群的抽掘采接替平衡；倾斜煤层下向钻孔递进式抽采方式拓展了递进式抽采的应用范围，破解了倾斜煤层煤层气抽采过程中的时间不协调问题；优化后的采动地面井维稳结构能够适应非对称采动作用，实现了采动区地面井煤层气高效抽采。上述成果在新疆焦煤集团艾维尔沟矿区得到推广应用，初步形成符合艾维尔沟矿区主要高瓦斯矿区倾斜煤层特点的煤层气抽采关键技术和典型模式。

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煤炭科学技术

2024年第01期

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淮南矿区煤层顶板分段压裂水平井抽采技术及效果研究

作者(Author)：陈本良, 袁亮, 薛生, 降文萍, 杨科, 周韬, 李丹丹, 吴静

摘要：淮南矿区为典型高瓦斯矿区，煤层碎软、渗透率低、瓦斯含量偏高、抽采难度大，为探讨地面煤层气顶板分段压裂水平井在矿区的技术可行性与瓦斯治理效果，在分析矿区主要煤层13-1煤储层特征基础上，采用应力解除法进行了煤层三向地应力测试，结果显示三向应力场类型主要为σh,max > σv > σh,min，具有实施顶板分段压裂水平井技术的充分条件；利用MFrac Suite软件分别模拟了水平段距离煤层1、3、5 m时的压裂缝参数，压裂缝半长最大107.33 m、最小89.47 m，具有理想的压裂效果，说明顶板分段压裂水平井在淮南矿区具有比较好的地质适应性与可行性。以潘一煤矿13-1煤层“L”型顶板分段压裂水平井CBM01井为研究对象，采用井下钻孔检测与数值模拟等手段综合分析了瓦斯治理效果，结果显示CBM01井抽采415 d即显著降低了煤层瓦斯压力与瓦斯含量，距离水平井50、65 m处瓦斯压力由6.4 MPa分别降至2.6、2.7 MPa，降低幅度均超过55 %，水平段两侧各15～20 m范围内瓦斯含量由13.5 m3/t降至最大9.11 m3/t、最小6.92 m3/t，平均7.92 m3/t，约10 m范围均降至8 m3/t以下。最后，采用数值模拟方法预测了CBM01井抽采10 a的产气效果及瓦斯治理效果，气井抽采10 a累计产气约272.08×104 m3，水平段倾向单侧约150 m范围内气含量均降至8 m3/t以下、压力均降至3 MPa以下。综合研究结果表明，煤层顶板分段压裂水平井技术在淮南矿区瓦斯治理方面均具有较大的优势和应用效果。

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煤炭科学技术

2024年第04期

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