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1、复杂、低渗储层煤层气开采 关键技术研究与示范工程建设,汇 报 人： 申请单位：河南省煤层气开发利用有限公司 协作单位：河南理工大学 日 期：2008.2.21,河南省重大科技专项,一、立项背景 二、主要研究内容 三、预期主要技术经济指标 四、项目实施基础条件 五、进度计划 六、经费概算与资金筹措,汇报提纲,国内外开发现状,世界煤层气开发30余年的历程，美国于20世纪70年代引进石油开采技术开发煤层气，在其13个含煤盆地中的11个实现了商业化开发，年产量达600亿m3，与我国当年天然气产量相当。随后，加拿大、澳大利亚等国家也相继在实现了局部商业化开发。 我国在联合国环境署的支持下，先后进行了4个
2、试验点的煤层气开发，经过20余年的艰苦探索，在沁水盆地等实现了局部商业化开发,一、立项背景,河南省在煤矿瓦斯地质规律分析及瓦斯预测、瓦斯综合治理等方面进行了多年研究，并取得突破，形成了成套的井下瓦斯抽放技术 近两年来，河南省开展了大规模的地面煤层气开发，施工煤层气井45口，12口井已经产气，单井最高日产量达1500m3 在渗透性较好的原生结构煤和碎裂煤储层中，煤层气常规开发工艺日臻成熟,一、立项背景,国家加大了对煤层气开发的相应政策，要求： 必须先抽后采，瓦斯压力降到0.74MPa以下、相对涌出量降到8m3/t时才可进行煤炭开采 符合条件的要强制性地面开发 煤气共同综合勘探 对煤层气开发实行财
3、政补贴等。,一、立项背景,立项的必要性和紧迫性,煤层气是与常规天然气同等质量的优质能源和化工原料，也是一种重要温室气体，对大气臭氧层的破坏能力是二氧化碳的21倍。全省年煤层气排放量在18亿立方左右，相当于排放2600万吨CO2 河南省2000m以浅煤层气资源总量约1万亿m3，平均资源丰度为1.97亿m3km2,一、立项背景,在煤矿生产中，煤层气对安全生产造成巨大威胁 河南省近50%的国有煤矿属于高瓦斯或突出矿井 全国24个煤与瓦斯严重突出矿区中河南省占4个 全国45个安全重点监控企业中河南省占5个 河南省除了焦作矿区部分井田外，均为低渗、特低渗煤发育区，受开采工艺局限性影响，目前难以实现商业化
4、开发,一、立项背景,因此，在对煤层气常规开发技术工艺进行集成创新的基础上，亟待开发针对复杂、低渗储层煤层气开采关键技术，形成适合不同煤层地质条件的煤层气综合开采技术，建设示范工程，全面提升煤层气开采技术水平，大规模开发煤层气，实现煤层气开发的环保、减灾、节能减排的目标。,一、立项背景,二、主要研究内容,总体技术路线,本项目根据河南省煤田特点，建设4个示范点，从而形成4类煤层气开发模式， 形成系统的商业化开发工艺。 常规开发工艺示范点（安阳、焦作） 安阳龙山井田、焦作采用压裂工艺。 技术关键：常规工艺的适用性和二次集成开发 单一煤层煤层气特殊工艺开发示范点（安阳、鹤壁） 安阳双全井田与鹤壁井田采
5、用“虚拟储层强化工艺”压裂。 技术关键：虚拟储层强化工艺的机理及工艺参数优化,二、主要研究内容,特低渗储层地面与井下抽采工艺示范点（荥巩） 在谷山煤矿实施井下钻孔压裂试验，形成低渗煤层气井下抽采新工艺；在谷山井田部署参数+试验井，采用“虚拟储层强化”工艺。 技术关键：特殊强化工艺及抽采技术 多煤层煤层气特殊开发工艺示范点（平顶山） 在首一、十矿布置试验井，实现一井多用，达到未采区、采动区、采空区联合抽采。 技术关键：特殊强化工艺+采矿诱导裂隙带确定,二、主要研究开发内容,根据四个示范点建设情况，设立四个子课题。 子课题1、复杂、低渗储层煤层气赋存、运移、产出机理研究 研究内容：1）煤层气的形成
6、和保存条件 2）煤层气储层特征 储层渗透性及其控制因素 煤层气赋存微观机理 3）煤层气藏数值模拟软件的研制 研究目的：完善煤层气开发地质理论，为研究提供技术基础。,二、主要研究开发内容,子课题2、煤层气开发关键技术研究 研究内容：1）煤层气地面特殊开发工艺机理 2）复杂条件下煤层气钻井技术 3）储层强化工艺选择与参数优化 4）排采设备选择与工艺参数优化 5）井下钻孔压裂抽放技术及装备 研究目的：解决常规开发示范点外的三个复杂地质条件下试验示范点煤层气开发关键技术，这是能否最大限度地实现河南省煤层气商业化开发的关键。,二、主要研究开发内容,子课题3、煤与煤层气协调开采技术研究 研究内容：1）采动
7、条件下煤岩层应力场与裂隙场形成机 制及分布特征 2）煤层气采动卸压运移规律研究 3）煤炭地下开采与煤层气地面协调开采研究 研究目的：研究多煤层煤层气特殊开发工艺，实现一孔多用、一井多能的煤层气地面开发关键技术。,二、主要研究开发内容,子课题4、工艺集成与示范点建设 研究内容：1）制定煤层气开发工程作业规程：包括钻井地质 设计、钻井、录井、测井、试井、固井、测试、 压裂、排采等工程作业规程。 2）工艺集成：形成适合于河南省复杂、低渗储层煤 层气开发工艺，为该工艺在全国的推广奠定基础。 3）示范工程建设： 在4个试验点形成煤层气的商业 化开发、集输与利用示范。,二、主要研究开发内容,完善复杂、低渗
8、储层煤层气赋存、运移、产出机理研究，建立相关地质-数值模型，研制煤层气藏数值模拟软件 研究井下煤层气“虚拟储层强化”技术，建立瓦斯抽采新方法，研制井下压裂装置 研究地下煤炭开采与地面抽采的配合关系，实现未采区、采动区、采空区联合抽采，达到一井多用 项目完成后，技术水平将达到国际先进水平，整体提升河南省煤层气开发技术创新能力,二、主要研究开发内容,技术难点及创新点,（一）主要技术指标 1、完善一套理论 复杂、低渗储层煤体煤层气赋存、运移、产出机理 2、研制一套装备 井下钻孔压裂装备 3、开发一套软件 基于不同工艺的煤层气藏数值模拟软件 4、建立二套体系 煤体变形与储层渗透性预测方法体系 煤炭与煤
9、层气井上下双能源开采的理论体系,三、预期主要技术经济指标,5、形成两项技术 低渗储层煤层气地面与井下开发技术 （井下煤层气钻孔抽采时间缩短50%，抽采率超过30%） 煤与煤层气协调开采技术 6、开发三项工艺 复杂条件下的钻井工艺 虚拟储层强化工艺（地面与井下并举） 常规强化工艺的二次开发,三、预期主要技术经济指标,7、制定九套规程 煤层气勘探开发地质设计规程 煤层气钻井作业规程 煤层气录井作业规程 煤层气测井作业规程 煤层气测试规程 煤层气试井作业规程 煤层气固井作业规程 煤层气压裂作业规程 煤层气排采作业规程,三、预期主要技术经济指标,8、提出一套方案 煤层气集输与利用可行性方案 9、建立四
10、个煤层气开发、集输与利用示范点 单一煤层煤层气特殊工艺开发示范点（安阳、鹤壁） 常规开发工艺示范点 （安阳、焦作） 多煤层煤层气特殊开发工艺示范点（平顶山） 特低渗储层地面与井下抽采工艺示范点 （荥巩） 最终为我省乃至我国低渗突出煤储层煤层气商业化开发提供一套行之有效的工艺技术,三、预期主要技术经济指标,到2010年底，施工680口左右地面煤层气井 形成5亿m3/a产能， 3亿m3/a产量 销售收入将达到3.6亿元 项目的内部收益率在13以上，投资利润率20，投资回收期限5年,（二）主要经济指标,三、预期主要技术经济指标,（三）社会效益,防治煤矿瓦斯灾害，实现煤矿本质安全 实现煤层气的地面、井
11、上联合开采，降低瓦斯治理成本，有效防治煤矿瓦斯事故的发生 利用煤层气的能源价值，实现循环经济 2007年全省天然气的供应缺口16亿m3，到2010年缺口将达到27亿m3，开发利用煤层气是对能源不足的重要补充 甲烷是化工原料，煤层气的强力开发，为精细化工行业发展提供了资源,三、预期主要技术经济指标,减少温室气体排放，实现生态友好 甲烷是一种重要温室气体，对大气臭氧层的破坏能力是二氧化碳的21倍，按5亿m3/a计算，可替代60万吨标准煤/a，相当于减排750万t/a二氧化碳 拉大外资投资，促进地方经济发展 煤层气广阔的市场前景，吸引了诸如香港恒基兆业、韩国三星物产、澳大利亚CFT、英国MTM等国际
12、财团。大量外资的注入，为推动河南省经济的快速发展，实现中部崛起提供了强有力的支撑,三、预期主要技术经济指标,四、项目实施基础条件,河南省煤层气公司 是全国唯一经省政府批准成立的煤层气开发利用专业公司 主要从事煤层气资源勘探、抽采、开发利用，煤矿瓦斯治理工程设计、评价与施工 以资源利用和煤矿减灾为目的，统一规划全省的煤层气开发，经济实力雄厚,承担单位有雄厚的技术实力和工程经验支撑项目的实施,其中：工程技术人员38名，占总数的82.6；国家安全生产专家1人，教高6人、博士4人，具备丰富的煤层气开采利用经验 公司总经理姜光杰：长期从事煤层气抽采工作，国务院安全生产专家，曾获国家科技进步奖4项,四、项
13、目实施基础条件,公司人员46名：,河南永安煤层气技术研发公司 煤矿安全工程技术研究中心 煤矿灾害预防与抢险救灾工程研究中心 拥有施工、试验设备176台（套）,设有专职研发机构,四、项目实施基础条件,拥有一批煤层气勘探开发和瓦斯治理专家 在煤层气资源开发利用和矿井瓦斯灾害治理领域内取得了一系列独创性成果 提出了“一井多用、一孔多能”，“以资源利用和瓦斯灾害治理为双重目的”煤层气勘探开发思路,四、项目实施基础条件,提出针对突出煤体煤层气地面开发的特殊工艺“虚拟储层强化工艺”，初步形成了一套针对该工艺的煤层气藏数值模拟软件 完成煤层气领域科研项目25项，涉及煤层气地质学、煤层气勘探开发选区评价、煤层
14、气井地质设计、煤层气完井技术、煤层气开发工程施工组织与管理等领域。,四、项目实施基础条件,截至2007年底，施工钻井45口，总进尺超过30000米 焦作3个小井网36口井工程进展顺利，已完成34口井的压裂工程，20口井开始排采，12口井已经产气，最高产量已突破1500m3/d 平煤首山、永煤薛湖、鹤煤六矿与九矿、孟津均已施工参数+试验井9口,四、项目实施基础条件,煤层气开发工程已进入实施阶段,协作单位：河南理工大学 设有安全科学与工程学院，在国际上首创瓦斯地质学科 有2个教育部工程技术研究中心 有2个省级重点实验室和1个省级重点学科开放实验室,四、项目实施基础条件,五、年度计划,五、年度计划,六、项目经费概算与资金筹措,该项目拟申请财政拨款1000万元，各类支出预算见下表,谢谢各位专家、领导！,
