煤层气开发与开采§1 绪论

气开开采气开开采《《煤层气开发与开采煤层气开发与开采》》课程编码：课程编码：01020122980102012298课程编码：课程编码：01020122980102012298课程学时：课程学时：3232课程学分课程学分22课程学分：课程学分：22课程性质：大四本科选修课课程性质：大四本科选修课适用专业石油工程适用专业石油工程适用专业：石油工程适用专业：石油工程主讲：张遂安主讲：张遂安教授教授《《煤层气开发与开采煤层气开发与开采》》第一章第一章绪绪论论绪绪论论张遂安张遂安教授教授§§1.11.1课程的目的、任务与意义课程的目的、任务与意义一、课程目的与任务课程目的与任务本课程是为油气主干专业大四本科学生开设的一门拓展性选修课程。课程的主要任务是通过各种教学环节，使学生掌握煤层气的储层条件、开发理论和工艺技术，使使学生掌握煤层气的储层条件、开发理论和工艺技术，使学生的知识面由常规油气田开发进一步拓展到非常规天然气开发，为今后从事煤层气勘探、开发、生产、科研奠定良好的基础。§§1.11.1课程的目的、任务与意义课程的目的、任务与意义二、课程基本要求二、课程基本要求1、熟练掌握煤层气的钻井、压裂、洞穴完井、排采等关键技术；2、正确理解有关煤层气的基本概念、赋存状态、储层特征和产出机理；储层特征和产出机；3、初步了解煤层气井的测井、试井技术。§§1.11.1课程的目的、任务与意义课程的目的、任务与意义三、课程内容、教学方法及学时分配z绪论（2学时）z煤层气储层特征（4学时）z煤层气多分支水平井钻井技术与工程设计（2学时）z煤层气多分支水平井钻井技术与工程设计（2学时）z煤层气钻井工程管理与质量控制（2学时）z煤层气井测井、试井及分析测试（2学时）z煤层气井增产技术（压裂洞穴完井等）（4学时）z煤层气井增产技术（压裂、洞穴完井等）（4学时）z煤层气井排采理论与工艺（2学时）z煤层气数值模拟技术（2学时）煤层气总体开发方案（ODP）编制（2学时）z煤层气总体开发方案（ODP）编制（2学时）►设计课（2学时）►煤层气等温吸附实验（实验观摩课，2学时）►煤层压裂裂缝扩展机理物模实验（实验观摩课，2学时）►考试（2学时）§§1.11.1课程的目的、任务与意义课程的目的、任务与意义教材及主要参考书[e-mail]密码123456[1]VickiA.Hollub,PaulS.Schafer.Aguidetocoalbedmethaneoperations.GasResearchInstitute,1992.§§1.11.1课程的目的、任务与意义课程的目的、任务与意义教材及主要参考书教材及主要参考书[1]VickiA.Hollub,PaulS.Schafer.Aguidetocoalbed[]gmethaneoperations.GasResearchInstitute,1992.[2]RudyE.Rogers.CoalbedMethane:PrinciplesandPractice.Prentice-Hall,2003.PrenticeHall,2003.[3]JerraldL.Saulsberry,PaulS.Schafer,RichardA.Schraufnagel.AGuideToCoalbedMethaneReservoirEngineering.GasResearchInstitute,1996.[4]孙茂远,黄盛初等.煤层气开发利用手册.煤炭工业出版社，1998年1998年。§§1.1.22煤层气的基本概念与基本特征煤层气的基本概念与基本特征煤层气煤层气煤层气是赋存于煤层及其围岩中的与煤炭共伴生的非常规天然气资源其主要气体组分为甲烷(CH)是非常规天然气资源，其主要气体组分为甲烷(CH4)，是地史时期煤中有机质的热演化生烃产物。不同学者从不同角度给予不同的命名最常见的有不同学者从不同角度给予不同的命名，最常见的有煤层气、煤层甲烷等，英文名称有CoalbedMethane、CoalSeamsGas等，一般缩写为CBM。煤层气业内绝大多数学者采用“煤层气（煤层气（CoalbedCoalbedMethaneMethane））”。§§1.1.22煤层气的基本概念与基本特征煤层气的基本概念与基本特征煤层气与天然气、煤成气、煤矿瓦斯关系示意图煤层气与天然气、煤成气、煤矿瓦斯关系示意图§§1.1.22煤层气的基本概念与基本特征煤层气的基本概念与基本特征煤层气与常规天然气的关系与差异煤层气与常规天然气的关系与差异由于煤层气的独特的赋存状态（以吸附态为主）、非常规储层（典型的自生自储多重孔渗的有机储层）非常规储层（典型的自生自储、多重孔渗的有机储层）和特有的产出机理（排水—降压—解吸－采气），因此煤层气被称之为非常规天然气（UnconventionalityNaturalGas）。§§1.1.22煤层气的基本概念与基本特征煤层气的基本概念与基本特征煤层气与常规天然气的关系与差异煤层气与常规天然气的关系与差异组分组分（体积含量）（体积含量）常规天然气常规天然气煤层气煤层气甲烷甲烷（（%%））93.2~97.593.2~97.596.67~97.3396.67~97.33乙烷乙烷（（%%））1.1~1.31.1~1.300由于煤层气产出时必丙烷丙烷（（%%））0.32~0.430.32~0.4300异丁烷异丁烷（（%%））0.025~0.0770.025~0.07700正丁烷正丁烷（（%%））002100730021007300出时必须穿越水柱才能到达正丁烷正丁烷（（%%））0.021~0.0730.021~0.07300异戊烷异戊烷（（%%））0.018~0.0290.018~0.02900正戊烷正戊烷（（%%））0.009~0.01840.009~0.018400能到达井口，因此煤层气中二氧化碳二氧化碳（（%%））0.012~0.0190.012~0.0190.24~0.290.24~0.29氮氮（（%%））0.25~0.44600.25~0.44603.09~2.383.09~2.38氧氧（（%%））0.071~0.0920.071~0.09200层气中监测不到H2S相对密度相对密度0.57~0.590.57~0.590.5664~0.56930.5664~0.5693§§1.1.22煤层气的基本概念与基本特征煤层气的基本概念与基本特征煤层气与煤矿瓦斯的关系与差异煤层气与煤矿瓦斯的关系与差异在煤炭工业界通常将涌入煤矿巷道内的煤层气称之为煤矿瓦斯（在煤炭工业界通常将涌入煤矿巷道内的煤层气称之为煤矿瓦斯（GassyGassy），），其气体组分除煤层气组分外，还有煤矿巷道内气体的成分，如氮气（其气体组分除煤层气组分外，还有煤矿巷道内气体的成分，如氮气（NN22）、二）、二氧化碳（氧化碳（COCO22）等空气组分以及一氧化碳（）等空气组分以及一氧化碳（COCO）、二氧化硫（）、二氧化硫（SOSO22）等采矿活）等采矿活动所产生的气体组分。动所产生的气体组分。在煤层气概念引进初期在煤层气概念引进初期，，有些学者为便于业外人士了解煤层气有些学者为便于业外人士了解煤层气，，通常在煤层通常在煤层气一词后加注气一词后加注““俗称煤矿瓦斯俗称煤矿瓦斯””。。近年来近年来国内外有些学者为区分两者之间的概念差异国内外有些学者为区分两者之间的概念差异将通过煤矿井下抽放将通过煤矿井下抽放近年来近年来，，国内外有些学者为区分两者之间的概念差异国内外有些学者为区分两者之间的概念差异，，将通过煤矿井下抽放将通过煤矿井下抽放（（GasGasDrainageDrainageinin--minemine））、、采动区采动区（（GOBGOB））抽放或废弃矿井抽放或废弃矿井（（AbandonedAbandonedMinesMines））抽排等方式获得的煤层气称为抽排等方式获得的煤层气称为CoalCoalMineMineMethaneMethane（（缩写为缩写为CMMCMM））。。））抽排等方式获得的煤层气称为抽排等方式获得的煤层气称为（（缩写为缩写为））。。§§1.1.22煤层气的基本概念与基本特征煤层气的基本概念与基本特征煤层气的成因煤层气的成因①①原生生物气原生生物气②②热成因气热成因气③③次生生物气。次生生物气。煤层气生成过程示意图§§1.1.22煤层气的基本概念与基本特征煤层气的基本概念与基本特征煤层气的成因煤层气的成因煤的热模拟生烃实验成果图§§1.1.33煤层气开发战略意义与产业地位煤层气开发战略意义与产业地位海湾战争海湾战争油气短缺给中国带来的挑战（油气短缺给中国带来的挑战（关系国家安全关系国家安全））中国中国中国中国台湾台湾伊拉克战争伊拉克战争§§1.1.33煤层气开发战略意义与产业地位煤层气开发战略意义与产业地位“提高自主创新能力，把发展能源、水资源放在优先位置下决心解决制约经济社会发展放在优先位置，下决心解决制约经济社会发展的重大瓶颈问题!”胡锦涛在全国科技大会上的讲话(2006年1月9日)§§1.1.33煤层气开发战略意义与产业地位煤层气开发战略意义与产业地位20032003年年66月月2525日日2003年8月24日温家宝总理亲自主持中国油气资源战略研讨会。立足国内、发挥国内油气资源的基础性保障作用是油立足国内、发挥国内油气资源的基础性保障作用是油气资源可持续发展必须遵循的第一原则(2004年)。§§1.1.33煤层气开发战略意义与产业地位煤层气开发战略意义与产业地位油气短缺给中国带来的挑战（油气短缺给中国带来的挑战（制约经济发展制约经济发展））石油天然气……§§1.1.33煤层气开发战略意义与产业地位煤层气开发战略意义与产业地位国外找油买油国外找油买油国内勘探开发国内勘探开发多找油气多找油气国外找油买油国外找油买油((多多益善多多益善))（保障供给）（保障供给）多找油气多找油气保证油气供给保证油气供给实现持续发展实现持续发展提高油气效率提高油气效率发展替代能源发展替代能源少用油气少用油气提高油气效率提高油气效率（全民动员）（全民动员）发展替代能源发展替代能源（加大投入）（加大投入）少用油气少用油气石油安全战略§§1.1.33煤层气开发战略意义与产业地位煤层气开发战略意义与产业地位ConventionalSandsTightSandsShaleCoalbedMethaneCitCorepicture§§1.1.33煤层气开发战略意义与产业地位煤层气开发战略意义与产业地位改善煤矿改善煤矿1950～1990年间全国煤矿发生煤与瓦斯突出事故15000安全安全1950～1990年间，全国煤矿发生煤与瓦斯突出事故15,000余次，占世界同期瓦斯事故的40%；其中死亡百人以上的14起，死亡2326人。80年代90年代全国煤矿发生死亡10人以上的瓦斯爆炸保障可持保障可持续发展续发展80年代-90年代，全国煤矿发生死亡10人以上的瓦斯爆炸事故273起，死亡5461人，经济损失数百亿元。历年来因瓦斯死亡的人数约占煤炭行业工伤事故死亡人数减排温室减排温室的30～40%，占重大事故的70～80%。减排温室减排温室气体气体推动经济推动经济发展发展发展发展§§1.1.33煤层气开发战略意义与产业地位煤层气开发战略意义与产业地位改善煤矿改善煤矿安全安全•缓解优质能源供需矛盾（新的优质能源）保障可持保障可持续发展续发展缓解优质能源供需矛盾（新的优质能源）•改善能源结构的需要减排温室减排温室•国民经济新的增长点减排温室减排温室气体气体推动经济推动经济发展发展§§1.1.33煤层气开发战略意义与产业地位煤层气开发战略意义与产业地位改善煤矿改善煤矿安全安全•甲烷是“温室气体”其温室效应是CO2的20～24倍中国因采煤每年向大气排放的甲烷约200亿，保障可持保障可持续发展续发展中国因采煤每年向大气排放的甲烷约200亿，居世界第一。•《联合国气候变化框架公约》减排温室减排温室•《联合国气候变化框架公约》•《京都议定书》减排温室减排温室气体气体推动经济推动经济发展发展发展发展§