科技成果

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成果名称: 煤层气开发利用及采煤采气一体化关键技术及标准化研究

成果登记号: 9612023R0029

第一完成单位: 中煤科工西安研究院(集团)有限公司

联 系 人: 刘柏根

成果类型: 软科学

成果体现形式 : 其他

应用行业: 采矿业

学科分类: 油气田井开发工程(440.50)

完成人: 张培河

成果简介:

我国地面煤层气勘探开发及煤矿区瓦斯抽采虽历经数十年,但总体勘探程度和可采资源开发程度均很低,仍处于产业化发展的初级阶段。主要原因有两点:其一,煤层气技术标准严重不足、行业标准体系处于空白,标准化工作是实现产业安全、快速、可持续发展的基础和保证,煤层气标准现状难以满足产业稳健发展需要;其二,我国煤层气地质条件比较复杂,但煤层气理论和技术主要引进、消化吸收美国及加拿大等地质条件相对简单的国家,普遍存在“水土不服”或“下药不对症”的现象。本次依托国家重点研发计划项目煤层气、页岩气及现代煤化工关键技术标准研究2018YFF0213800)、课题煤层气开发利用及采煤采气一体化标准体系研究2018YFF0213801),通过3年的科技攻关,取得了如下主要成果:

(1)        搭建了涵盖煤层气探、钻、压、采、用与采煤采气一体化五位+一体的标准体系,提出了弥缺补弱的标准化发展思路与方向,为规范煤层气产业统筹发展提供了指导性纲领。

基于煤层气勘探开发工程环节设置及我国煤层气开发技术现状,采用系统论方法梳理了煤层气勘探开发(地面抽采)领域全覆盖的标准体系框架,划分了地质探测、钻井工程、压裂改造、排采工程、集输利用工程等资源属性的标准子体系;基于煤矿区地面抽采在全国煤层气产量中比重及采煤采气一体化理念,将煤矿区地面抽采领域技术与标准纳入全国煤层气标准体系范畴,搭建了五位+一体的资源与安全属性的煤矿区地面抽采标准子体系。在其基础上,基于系统论方法首次构建了覆盖国内外煤层气地面开发(抽采)全领域的标准体系,提出了各标准子体系技术与标准化的弥缺补弱发展方向。

(2)        研发了基于吸附气与游离气储集孔隙分类的气含量测试方法,完善了煤层气含量测试方法及标准体系,实现了全煤阶煤层气含量的精确获取

鉴于低阶煤中游离气比例增大、现行标准中测试方法主要针对吸附气的现象,开展了煤中吸附气与游离气储集孔隙空间差异划分及测试方法的研究,研发了吸附与游离气储集孔隙的核磁共振测试与精细描述技术,并建立了块体密度-孔隙度-孔径分布率-孔隙分类比-孔隙形态刻画的全孔径测试描述方法体系。利用马略特定律和气体状态方程,建立了符合煤物性与煤层气储集特点的游离气含量计算方法,完善了总气含量测试方法标准,实现了测定方法的全煤阶覆盖。

(3)        开发了基于资源系数、产气指数、间接经济效益的煤层气评价技术,完善了地面开发综合评价技术及标准体系,实现了煤层气开发多指标多层次评估

大数据分析了国内典型地区煤层气井的产气效果,开展了低产井地质诊断,揭示了开发效果的主要影响因素,提出了资源系数与产气指数的关联评价方法;分析了煤矿区煤层气地面抽采的安全属性及其效应,提出了地面抽采的间接经济效益评价指标与方法。综合建立了基于资源系数、产气指数与收益率指标(含直接收入与间接效益)的煤层气综合评价指标及方法体系。

(4)        规范了采空区、单一碎软厚煤层、多煤层的复杂条件下煤层气开发设计施工技术,完善了煤层气开发技术及标准体系,为实现地面开发条件全覆盖提供了支撑

系统梳理了复杂条件煤层气开发技术现状与主要问题,规范了穿浅部采空区的煤层气钻井、单一碎软厚煤层的顶板水平井分段压裂、多煤层单一井筒的井底流压分层控制排采的设计及施工技术,完善了煤层气开发技术与标准体系,为实现我国煤层气地面开发条件全覆盖提供了技术支撑。

(5)   建立了适用于煤层气组分特征的液化质量指标体系,完善了煤层气利用技术及标准体系,为煤层气合理利用提供了科学依据

基于煤层气组分与天然气差异以及煤层气利用下游市场需求,建立了适应于煤层气组分特点的液化质量指标和限值约束条件,确定了各指标的获取及检验方法,以及液化煤层气的储运工艺。本成果形成的标准与《民用煤层气(煤矿瓦斯)》(GB 26569-2011)、《车用压缩煤层气》(GB/T 26127-2010)共同形成了健全的煤层气利用技术体系。

项目发布国家标准9项、行业标准1项,申请发明专利4项(授权2项、受理2项)。

经陕西省科学技术情报研究所科技查新,国内外未见其他与该项目技术成果相同的相关报道。