中煤科工集團(tuán)西安研究院研發(fā)煤層氣（瓦斯）地面抽采新技術(shù)
2月10日,，應(yīng)急管理部發(fā)布通知對(duì)現(xiàn)行的《煤礦安全規(guī)程》部分條文進(jìn)行修訂,。在《征求意見稿》中，再次要求高瓦斯礦井必須“先抽后建”,，其中煤層瓦斯壓力達(dá)到或超過3MPa的區(qū)域,，須采用地面鉆井預(yù)抽煤層瓦斯或其他方式,。記者上周在中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司采訪時(shí)了解到，這與該公司首次研發(fā)成功碎軟低滲煤層水平井分段壓裂煤層氣高效抽采技術(shù)不無關(guān)系——該技術(shù)在碎軟煤層上取得的突破,，成功解決了長(zhǎng)期面臨的“有氣難出”的行業(yè)技術(shù)難題,。
中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司煤層氣開發(fā)工程研究所副所長(zhǎng)張旭峰告訴記者，我國(guó)碎軟煤層主要分布在安徽,、河南,、山西、云貴等地,，占全國(guó)煤炭資源總量超過60%,。這種煤氣含量高，但由于抽采難度大,、技術(shù)復(fù)雜,，給采煤安全帶來了極大挑戰(zhàn)。
據(jù)介紹,，中國(guó)煤層氣資源商業(yè)化開發(fā)始自上世紀(jì)90年代,，歷經(jīng)20余年發(fā)展，對(duì)預(yù)防和減少煤礦瓦斯事故發(fā)生發(fā)揮了重要作用,。但國(guó)內(nèi)煤層氣開發(fā)和瓦斯防治條件復(fù)雜程度居全球之首,，軟煤礦區(qū)煤礦井下瓦斯抽采通常采用巨量的鉆孔，工作量和投資較大,，抽采效率較低,，亟需地面高效抽采技術(shù)。但地面開發(fā)和瓦斯抽采效果差,，產(chǎn)氣量低,，產(chǎn)氣周期短，軟煤礦區(qū)一直被認(rèn)為是地面抽采的禁區(qū),，嚴(yán)重制約了我國(guó)煤礦區(qū)瓦斯災(zāi)害地面防治和煤層氣產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展,。
為徹底掃清碎軟煤層煤層氣開發(fā)和地面瓦斯抽采的技術(shù)障礙,，2011年，中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司承擔(dān)“十二五”國(guó)家重大油氣科技專項(xiàng)—碎軟低滲煤層頂板分段壓裂水平井煤層氣抽采關(guān)鍵技術(shù)研究,，與淮北礦業(yè)集團(tuán)聯(lián)合開展技術(shù)及裝備研發(fā),、示范工程試驗(yàn)。通過多年科技攻關(guān)與工程實(shí)踐,，形成了開創(chuàng)性的碎軟低滲煤層地面煤層氣抽采新技術(shù),。
“2011年開始我們?cè)旱膶＜覉F(tuán)隊(duì)在國(guó)內(nèi)外調(diào)研分析，受美國(guó)頁(yè)巖氣水平井分段壓裂技術(shù)的啟發(fā),，首次提出了煤層頂板水平井分段壓裂抽采煤層氣的理念,，經(jīng)反復(fù)研究、試驗(yàn),，研發(fā)成功碎軟低滲煤層頂板水平井分段壓裂地面瓦斯抽采技術(shù),。”張旭峰對(duì)記者說,，該技術(shù)針對(duì)碎軟煤層煤巖力學(xué)強(qiáng)度低,、成孔困難等特點(diǎn)，將抽采井水平段布設(shè)在目標(biāo)煤層頂板巖層中,，通過后續(xù)儲(chǔ)層改造工藝實(shí)現(xiàn)煤層氣（瓦斯）地面的高效抽采,。結(jié)果表明，采用頂板水平井工藝可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)采煤工作面的全覆蓋,，實(shí)現(xiàn)煤礦瓦斯地面的區(qū)域性防治,。通過3-5年高效預(yù)抽，可以有效降低煤層氣含量約30-40%,，并大幅降低煤層瓦斯壓力,，大大提高了瓦斯防治的超前性與高效性，實(shí)現(xiàn)煤炭安全高效開采,。
該技術(shù)在淮北礦區(qū)蘆嶺煤礦首次建立示范工程,。2015年4月開始產(chǎn)氣，至2016年1月,，單井日產(chǎn)氣量最高達(dá)10746立方米,，是同類條件下傳統(tǒng)直井技術(shù)日產(chǎn)氣量的20倍左右，創(chuàng)我國(guó)碎軟突出煤層地面煤層氣井產(chǎn)氣量最高紀(jì)錄,。
此后,，業(yè)內(nèi)逐漸接受了這種軟煤地面瓦斯抽采新技術(shù)。作為產(chǎn)煤大省和軟煤資源主要區(qū)域,，安徽省2016年2月率先出臺(tái)地方性規(guī)定,，明確要求對(duì)瓦斯壓力大于3Mpa的煤層應(yīng)采取地面瓦斯預(yù)抽或其他替代技術(shù)；貴州,、河南,、山西等地對(duì)地面預(yù)抽也提出強(qiáng)制性要求,。
十年磨一劍。中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司通過艱苦的科技攻關(guān),，不僅改變了我國(guó)軟煤煤層氣地面抽采技術(shù)發(fā)展停滯不前的局面,，而且通過在不同礦區(qū)、不同條件下示范工程的成功應(yīng)用,，技術(shù)得到有效驗(yàn)證,。2019年，該技術(shù)在山西晉城礦區(qū)趙莊煤礦應(yīng)用后,，最高日產(chǎn)氣達(dá)11156立方米,。與此同時(shí)，又先后應(yīng)用于山西潞安礦區(qū)余吾煤礦,、安徽皖北集團(tuán)祁東煤礦等,，均取得良好效果。截至2020年底,，這些項(xiàng)目煤層氣累計(jì)產(chǎn)氣量超過1350萬(wàn)立方米。
2016年8月,，“一種煤層氣分段壓裂水平井強(qiáng)化抽采方法”獲國(guó)家發(fā)明專利,。同年12月，中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)組織專家對(duì)碎軟低滲煤層頂板巖層水平井分段壓裂煤層氣高效抽采技術(shù)成果進(jìn)行評(píng)審鑒定,。專家委員會(huì)認(rèn)為,，該技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，具有很好的推廣應(yīng)用前景,。
“當(dāng)前我們?cè)诔掷m(xù)加大該技術(shù)的推廣應(yīng)用范圍,，讓云貴、甘肅,、河南,、新疆等更多軟煤礦區(qū)的瓦斯地面抽采用上新技術(shù)。我們希望利用該工藝技術(shù)將強(qiáng)突煤層改造成弱突煤層,，把突煤層改造成不突煤層,，為煤礦安全高效智能開采提供保障?！睆埿穹灞硎?，同時(shí)著手建立地面瓦斯抽采效果評(píng)價(jià)體系和相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。煤層氣開發(fā)（地面瓦斯抽采）作為油氣開發(fā)和煤炭開采交叉行業(yè),，現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系和思路主要參考常規(guī)油氣,，不能完全滿足煤礦瓦斯防治的需求，是制約地面抽采技術(shù)推廣與普及的瓶頸,，亟待進(jìn)一步研究完善,。
本文轉(zhuǎn)自化工報(bào),。
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