(3)煤礦區(qū)煤層氣開發(fā),必須針對各礦區(qū)具體的地質(zhì)構(gòu)造條件和煤儲層特征,因地制宜地選擇適合對路的開發(fā)方式和技術(shù),才能取得預(yù)期的開發(fā)效果。
我國地質(zhì)構(gòu)造條件復(fù)雜,成煤時代多,煤礦區(qū)分布廣,煤儲層特征差異大, 典型類型有正常煤體結(jié)構(gòu)的硬煤層和構(gòu)造煤發(fā)育的軟煤層兩種。顯然,前者比后者的采抽性好。煤礦區(qū)煤層氣開發(fā)不能像煤礦外遠(yuǎn)區(qū)或煤炭未開發(fā)區(qū)煤層氣開發(fā)那樣,專門尋找采抽性好的構(gòu)造煤不發(fā)育的硬煤層進(jìn)行開發(fā)。它不論是構(gòu)造煤不發(fā)育的硬煤層還是構(gòu)造煤發(fā)育的軟煤層,采抽性好還是不好,為了安全生產(chǎn)都必須想法設(shè)法進(jìn)行開采,沒有選擇余地,面臨的問題更復(fù)雜,解決難度更大。當(dāng)然,不同的煤儲層類型,選用的開發(fā)模式是不同的,預(yù)期的采抽產(chǎn)能和效果也不一樣。
在正常煤體結(jié)構(gòu)的硬煤層的煤礦區(qū),如山西省沁水煤田內(nèi)的晉城、陽泉、沁源礦區(qū),河?xùn)|煤田柳離礦區(qū),遼寧省鐵法煤田,陜西省黃隴煤田焦坪礦區(qū)(內(nèi)有陳家山礦)、黃陵礦區(qū)、彬長礦區(qū),甘肅省華亭礦區(qū)等等,可采用地面的采煤前預(yù)采、采煤中采動區(qū)開采和井下瓦斯抽放三種開發(fā)方式。
一是在地面,采用與煤礦外遠(yuǎn)區(qū)或煤炭未開發(fā)區(qū)相同的開發(fā)技術(shù),即垂直壓裂井、分支水平井和羽狀水平井進(jìn)行采前煤層氣開發(fā)。在煤儲層滲透率高的礦區(qū),可直接采用地面垂直裸眼洞穴井開發(fā)方式,這種方式在美國的粉河盆地(powder river basin)普遍使用,單井日氣產(chǎn)量2000m3左右。我國北侏羅紀(jì)和東北白堊紀(jì)、第三紀(jì)煤田,煤層厚度大,成煤后構(gòu)造變形小,地質(zhì)構(gòu)造簡單,裂隙網(wǎng)絡(luò)保存較好,煤儲層滲透率可能大,地質(zhì)條件和煤儲層特征與美國粉河盆地的相類似,可嘗試地面垂直裸眼洞穴井開發(fā)方式。
二是在采煤過程中,利用在地面預(yù)先施工好的采動區(qū)井抽采煤層氣。
三是在井下,除了常規(guī)的瓦斯抽放技術(shù)外,采用大直徑長距離水平鉆孔抽放技術(shù),實現(xiàn)本煤層和頂板高位孔的高效瓦斯抽放。
在構(gòu)造煤發(fā)育的軟煤層的煤礦區(qū),如重慶直轄市的松藻,江西省豐城,安徽省淮南、淮北,河南省平頂山、焦作、鶴壁,陜西省韓城等礦區(qū),煤儲層滲透率低,采抽性差,若采用地面垂直壓裂井、分支水平井和羽狀水平井進(jìn)行采煤前預(yù)采,氣產(chǎn)量低,采抽效果不好。因此,不宜采用地面預(yù)采的開發(fā)方式,而只能采用井下瓦斯抽放方式和地面采動區(qū)井開發(fā)方式,引起是應(yīng)加大井下頂板大直徑高位抽放鉆孔的使用。
?。?)加大科技投入力度,加快研究和推廣先進(jìn)實用的煤層氣采抽新技術(shù)新裝備,進(jìn)一步提高煤層氣(瓦斯)的采抽效率。
當(dāng)前,我國煤層氣(瓦斯)開采存在的主要問題是: 正常煤體結(jié)構(gòu)的硬煤層的高效采抽和構(gòu)造煤發(fā)育的軟煤層的有效采抽。急待重點研究的內(nèi)容:一是地面水平井技術(shù)與裝備,包括分支水平井和定向羽狀水平井技術(shù)與裝備的研究;二是井下履帶行走式大直徑長鉆孔鉆機(jī)及定向鉆進(jìn)工藝研究;三是構(gòu)造煤發(fā)育的軟煤層和頂板軟巖層的瓦斯抽放鉆孔機(jī)及鉆進(jìn)護(hù)孔技術(shù)研究。
美國近幾年來在煤層氣開發(fā)技術(shù)方面取得新進(jìn)展的主要標(biāo)志之一是,適合低滲透率煤儲層特點的煤層氣地面水平井開發(fā)技術(shù)及專用裝備,在勇士盆地、圣胡安盆地和Cherokee盆地等相繼得到成功應(yīng)用,取得了很好的效果。尤其是CDX公司開發(fā)的煤層氣定向羽狀水平井開發(fā)技術(shù),受到廣泛關(guān)注。該項技術(shù)的特點是,①較短時間內(nèi),使煤層的氣含量和儲層壓力快速下降,煤層氣采收率高,三年采出控制區(qū)內(nèi)75%以上煤層氣;②最大限度地溝通裂縫通道,泄氣面積大,單井產(chǎn)氣量高,在West Virginia的低滲透煤層高達(dá)3.40~5.66萬 m3/d;③開發(fā)井?dāng)?shù)少、綜合鉆井成本低;④投資回收期短、效益好,投產(chǎn)后10~12個月即可收回成本;⑤有利于環(huán)境保護(hù)。由此可見,定向羽狀水平井技術(shù),在正常煤體結(jié)構(gòu)的硬煤層的煤礦區(qū),是采煤前預(yù)先地面高效采出煤層氣、大范圍快速降低煤層氣含量、治理瓦斯災(zāi)害的有效手段,也是低滲透率煤儲層煤層氣開采技術(shù)的一次革命性進(jìn)展,與采用射孔完井和水力壓裂增產(chǎn)的常規(guī)垂直井相比具有極大優(yōu)越性,在我國將有著良好的應(yīng)用前景。因此,應(yīng)盡快組織研究、引進(jìn)煤層氣定向羽狀水平井開發(fā)技術(shù)與裝備,選擇合適地點開展先導(dǎo)性試驗。
在構(gòu)造煤發(fā)育的軟煤層中施工瓦斯抽放鉆孔一直是個難題。因地應(yīng)力大、瓦斯壓力大、煤層松軟,順煤層打鉆時出現(xiàn)塌孔、卡鉆和抱死現(xiàn)象,鉆孔打不深,一般30~80m,成孔率低,瓦斯抽放效率低,抽放效果差。我國地質(zhì)構(gòu)造條件復(fù)雜,構(gòu)造煤發(fā)育的軟煤層在華南地區(qū)、西南地區(qū)和華北大部地區(qū)的石炭-二疊紀(jì)煤礦區(qū)普遍存在,這些煤礦區(qū)的瓦斯抽放問題突出,嚴(yán)重影響到煤礦的安全高效生產(chǎn)。因此,需要組織科研單位,專門研究軟煤層瓦斯抽放的專用鉆機(jī)和施工工藝。
(5)加強煤層氣(瓦斯)開發(fā)的工業(yè)性試驗研究工作
經(jīng)過多年的研究試驗,我國已建立了煤層氣形成、賦存、產(chǎn)出機(jī)理及其控制影響因素等一整套基礎(chǔ)理論,施工了290余口評價井和開發(fā)試驗井,摸清了資源家底及其分布規(guī)律,圈定出了有利開發(fā)區(qū)塊,初步形成了一套勘探、評價和開發(fā)技術(shù),在無煙煤煤層氣開發(fā)方面取得突破,在煤礦井下瓦斯抽放方面取得長足進(jìn)展。因此,目前我國已具備條件,通過出臺支持和鼓勵性的政策,推動現(xiàn)已取得的煤層氣技術(shù)成果集成,高起點地開展煤層氣(瓦斯)開發(fā)工業(yè)性試驗研究,來突破制約煤層氣商業(yè)化開發(fā)技術(shù)瓶頸,用成功的事例展示開發(fā)和利用煤層氣(瓦斯)不僅可以解決煤礦安全生產(chǎn)領(lǐng)域的突出問題,而且也具有較為明顯的投入產(chǎn)出效益,推動煤層氣(瓦斯)開發(fā)利用產(chǎn)業(yè)的迅速興起。
(6)加大政策支持力度,鼓勵煤層氣(瓦斯)開發(fā)和利用
國家應(yīng)借鑒國際開發(fā)煤層氣的成功經(jīng)驗,盡快制定相關(guān)經(jīng)濟(jì)鼓勵政策,調(diào)動企業(yè)和社會開發(fā)和利用煤層氣(瓦斯)的積極性,如對煤層氣(瓦斯)開發(fā)免征資源稅、所得稅、增值稅等,提供低息貸款;對煤層氣(瓦斯)生產(chǎn)每立方米給予一定的資金補貼;對煤層氣(瓦斯)發(fā)電以類似開發(fā)風(fēng)能的價格進(jìn)行優(yōu)惠優(yōu)價收購;用國債支持企業(yè)投資建設(shè)輸配管網(wǎng);按市場化交易原則建立甲烷減排激勵機(jī)制。