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煤层气基础知识问答
四川省能投煤层气投资开发有限公司
胡俊仁收集整理

作为四川省能投煤层气投资开发有限公司的员工都应该对煤层气知识有所了解，希望本公司的员工在业余时间都读一下本知识问答，希望对大家有帮助，问答中有不正确的地方以国家有关煤层气规范的解释为准。

1.什么是煤层气？

煤层气俗称“瓦斯”，其主要成分是CH4（甲烷),与煤炭伴生、以吸附状态储存于煤层内的非常规天然气，热值是通用煤的2-5倍，主要成分为甲烷。1立方米纯煤层气的热值相当于1.13kg汽油、1.21kg标准煤，其热值与天然气相当，可以与天然气混输混用，而且燃烧后很洁净，几乎不产生任何废气，是上好的工业、化工、发电和居民生活燃料。煤层气空气浓度达到5%-16%时，遇明火就会爆炸，这是煤矿瓦斯爆炸事故的根源。煤层气直接排放到大气中，其温室效应约为二氧化碳的21倍，对生态环境破坏性极强。在采煤之前如果先开采煤层气，煤矿瓦斯爆炸率将降低70%到85%。煤层气的开发利用具有一举多得的功效：提高瓦斯事故防范水平，具有安全效应；有效减排温室气体，产生良好的环保效应；作为一种高效、洁净能源，商业化能产生巨大的经济效益。
　　煤层气或瓦斯的热值跟甲烷(CH4)含量有关，地面抽采的煤层气甲烷(CH4)含量一般大于96.5%，当甲烷含量97.8%时，在0℃, 101.325kPa下，
　　高热值：QH=38.9311MJ/Nm3(约9299 kcal/ Nm3)
　　低热值：QL=34.5964MJ/Nm3(约8263 kcal/ Nm3)
　　井下抽采的煤层气（瓦斯）目前一般将甲烷(CH4)含量调整到40.8%后利用，此时瓦斯的热值为：（在0℃, 101.325kPa下）
　　低热值：14.63MJ/m3(约3494 kcal/ Nm3)
　　高热值：16.24 MJ/m3(约3878 kcal/ Nm3)
　　煤层气可以用作民用燃料、工业燃料、发电燃料、汽车燃料和重要的化工原料，用途非常广泛。每标方煤层气大约相当于9.5度电、3 m水煤气、1L柴油、接近0.8kg液化石油气、1.1-1.3L汽油，另外,煤层气燃烧后几乎没有污染物，因此它是相当便宜的清洁型能源。
　　煤层气比空气轻，其密度是空气的0.55倍，稍有泄漏会向上扩散，只要保持室内空气流通，即可避免爆炸和火灾。而煤气、液化石油气密度是空气的1.5—2.0倍，泄漏后会向下沉积，所以危险性要比煤层气要大的多。
　　煤层气爆炸范围为5—15%，水煤气爆炸范围6.2—74.4%，因此，煤层气相对于水煤气不易爆炸，煤层气不含CO，在使用过程中不会象水煤气那样发生中毒现象。
　　煤层气的开采一般有两种方式：一是地面钻井开采；二是井下瓦斯抽放系统抽出,地面钻井开采的煤层气和抽放瓦斯都是可以利用的，通过地面开采和抽放后可以大大减少风排瓦斯的数量，降低了煤矿对通风的要求，改善了矿工的安全生产条件。地面钻井开采方式，国外已经使用，我国有些煤层透气性较差，地面开采有一定困难，但若积极开发每年至少可采出50亿立方米；由于过去除了供暖外没有找到合理的利用手段，未能充分利用，所以，抽放瓦斯绝大部分仍然排入大气，花去了费用，浪费了资源，污染了环境。
　　我国煤层气资源丰富，居世界第三。每年在采煤的同时排放的煤层气在130亿立方米以上，合理抽放的量应可达到35亿立方米左右，除去现已利用部分，每年仍有30亿立方米左右的剩余量，加上地面钻井开采的煤层气50亿立方米，可利用的总量达80亿立方米，约折合标煤1000万吨。如用于发电，每年可发电近300亿千瓦时。
2.煤层气是如何生成的？
植物体埋藏后，经过微生物的生物化学作用转化为泥炭(泥炭化作用阶段)，泥炭又经历以物理化学作用为主的地质作用，向褐煤、烟煤和无烟煤转化(煤化作用阶段)。在煤化作用过程中，成煤物质发生了复杂的物理化学变化，挥发份含量和含水量减少，发热量和固定碳的含量增加，同时也生成了以甲烷为主的气体。煤体由褐煤转化为烟煤的过程，每吨煤伴随有280～350m3(甚至更多)的甲烷及100～150m3的二氧化碳析出。泥炭在煤化作用过程中，通过两个过程，即生物成因过程和热成因过程而生成气体。生成的气体分别称为生物成因气和热成因气。
3.煤炭的成分是什么？
构成煤炭有机质的元素主要有碳、氢、氧、氮和硫等，此外，还有极少量的磷、氟、氯和砷等元素。碳、氢、氧是煤炭有机质的主体，占95％以上；煤化程度越深，碳的含量越高，氢和氧的含量越低。碳和氢是煤炭燃烧过程中产生热量的元素，氧是助燃元素。煤炭燃烧时，氮不产生热量，在高温下转变成氮氧化合物和氨，以游离状态析出。硫、磷、氟、氯和砷等是煤炭中的有害成分，其中以硫最为重要。煤碳燃烧时绝大部分的硫被氧化成二氧化硫（SO2），随烟气排放，污染大气，危害动、植物生长及人类健康，腐蚀金属设备；当含硫多的煤用于冶金炼焦时，还影响焦炭和钢铁的质量。所以，“硫分”含量是评价煤质的重要指标之一。 煤中的有机质在一定温度和条件下，受热分解后产生的可燃性气体，被称为“挥发分”，它是由各种碳氢化合物、氢气、一氧化碳等化合物组成的混合气体。挥发分也是主要的煤质指标，在确定煤炭的加工利用途径和工艺条件时，挥发分有重要的参考作用。煤化程度低的煤，挥发分较多。如果燃烧条件不适当，挥发分高的煤燃烧时易产生未燃尽的碳粒，俗称“黑烟”；并产生更多的一氧化碳、多环芳烃类、醛类等污染物，热效率降低。因此，要根据煤的挥发分选择适当的燃烧条件和设备。 煤中的无机物质含量很少，主要有水分和矿物质，它们的存在降低了煤的质量和利用价值。矿物质是煤炭的主要杂质，如硫化物、硫酸盐、碳酸盐等，其中大部分属于有害成分。 “水分”对煤炭的加工利用有很大影响。水分在燃烧时变成蒸汽要吸热，因而降低了煤的发热量。煤炭中的水分可分为外在水分和内在水分，一般以内在水分作为评定煤质的指标。煤化程度越低，煤的内部表面积越大,水分含量越高。 “灰分”是煤碳完全燃烧后剩下的固体残渣，是重要的煤质指标。灰分主要来自煤炭中不可燃烧的矿物质。矿物质燃烧灰化时要吸收热量，大量排渣要带走热量，因而灰分越高，煤炭燃烧的热效率越低；灰分越多，煤炭燃烧产生的灰渣越多，排放的飞灰也越多。一般，优质煤和洗精煤的灰分含量相对较低。

4.煤层气与常规天然气有什么不同？
煤层气产业是近二十多年来在世界上崛起的新兴产业。煤层气是一种以吸附状态为主、生成并储存于煤层及其围岩中的甲烷气体，发热量大于8100大卡/m3，与常规天然气相比主要异同如下：
1、相同点 ① 气体成分大体相同： 煤层气主要由95%以上的甲烷组成，另外5%的气体一般是CO2或氮气，；而天然气成分也主要是甲烷，其余的成分变化较大。 ② 用途相同： 两种气体均是优质能源和化工原料，可以混输混用。
2、不同点
① 煤层气基本不含碳二以上的重烃，产出时不含无机杂质，天然气一般含有含碳二以上的重烃，产出时含无机杂质； ② 在地下存在方式不同，煤层气主要是以大分子团的吸附状态存在于煤层中，而天然气主要是以游离气体状态存在于砂岩或灰岩中； ③ 生产方式、产量曲线不同。煤层气是通过排水降低地层压力，使煤层气在煤层中解吸-扩散-流动采出地面，而天然气主要是靠自身的正压产出；煤层气初期产量低，但生产周期长，可达20-30年，天然气初期产量高，生产周期一般在8年左右； ④ 煤层气又称煤矿井斯，是煤矿生产安全的主要威胁，同时煤层气的资源量又直接与采煤相关，采煤之前如不先采气，随着采煤过程煤层气就排放到大气中，据有关统计，我国每年随煤炭开采而减少资源量190亿m3以上，而天然气资源量受其他采矿活动影响较小，可以有计划地控制。 表格归纳如下：
各项 常规气藏 煤层气储层
1、埋深 有深有浅，一般大于1500米 一般小于1500米
2、资源量计算 不可靠 较可靠

3、勘探开发开发模式 滚动勘探开发或先勘探后开发 滚动勘探开发

4、储气方式 圈闭，游离气 吸附于煤系地层中（大部分）

5、气成分 烃类气体，主要是C 1 — C 4 95%以上是甲烷

6、储层孔隙结构 多为单孔隙结构 双孔隙结构，微孔和裂隙发育

7、渗透性 渗透率较高，对应力不敏感 渗透率较低，对应力敏感

8、开采范围 在圈闭范围内 大面积连片开采

9、井距 大，可采用单井，一般用少量生产井开采 小，必须采用井网，井的数量较多

10、储层压力 超压或常压 欠压或常压

11、产出机理 气体在自然压力下向井筒渗流，井口压力大 需要排水
降压，气体在压力下降后解吸，在微孔中扩散后流到井筒

12、初期单井产量 高 低

13、增产措施 一般不需要 一定需要

14、钻井及生产工艺 较简单 较复杂，需要人工提升排水采气。

5.瓦斯为什么会爆炸?

瓦斯（煤层气）爆炸是一种热一链式反应（也叫链锁反应）。当爆炸混合物吸收一定能量（通常是引火源给予的热能）后，反应分子的链即行断裂，离解成两个或两个以上的游离基（也叫自由基）。这类游离基具有很大的化学活性，成为反应连续进行的活化中心。在适合的条件下，每一个游离基又可以进一步分解，再产生两个或两上以上的游离基。这样循环不已，游离基越来越多，化学反应速度也越来越快，最后就可以发展为燃烧或爆炸式的氧化反应。所以，瓦斯爆炸就其本质来说，是一定浓度的甲烷和空气中的氧气在一定温度作用下产生的激烈氧化反应。
瓦斯爆炸的条件是：一定浓度的瓦斯、高温火源的存在和充足的氧气。
(1)瓦斯浓度 　瓦斯爆炸有一定的浓度范围，我们把在空气中瓦斯遇火后能引起爆炸的浓度范围称为瓦斯爆炸界限。瓦斯爆炸界限为5％～16％ 　　当瓦斯浓度低于5％时，遇火不爆炸，但能在火焰外围形成燃烧层，当瓦斯浓度为9．5％时，其爆炸威力最大(氧和瓦斯完全反应)；瓦斯浓度在16％以上时，失去其爆炸性，但在空气中遇火仍会燃烧。瓦斯爆炸界限并不是固定不变的，它还受温度、压力以及煤尘、其它可燃性气体、惰性气体的混入等因素的影响。
(2)引火温度 　瓦斯的引火温度，即点燃瓦斯的最低温度。一般认为，瓦斯的引火温度为650℃～750℃。但因受瓦斯的浓度、火源的性质及混合气体的压力等因素影响而变化。当瓦斯含量在7％一8％时，最易引燃；当混合气体的压力增高时，引燃温度即降低；在引火温度相同时，火源面积越大、点火时间越长，越易引燃瓦斯。 　　高温火源的存在，是引起瓦斯爆炸的必要条件之一。井下抽烟、电气火花、违章放炮、煤炭自燃、明火作业等都易引起瓦斯爆炸。所以，在有瓦斯的矿井中作业，必须严格遵照《煤矿安全规程》的有关规定。 　　
(3)氧的浓度 　　实践证明，空气中的氧气浓度降低时，瓦斯爆炸界限随之缩小，当氧气浓度减少到12％以下时，瓦斯混合气体即失去爆炸性。这一性质对井下密闭的火区有很大影响，在密闭的火区内往往积存大量瓦斯，且有火源存在，但因氧的浓度低，并不会发生爆炸。如果有新鲜空气进入，氧气浓度达到12％以上，就可能发生爆炸。因此，对火区应严加管理，在启封火区时更应格外慎重，必须在火熄灭后才能启封。 瓦斯爆炸产生的高温高压，促使爆源附近的气体以极大的速度向外冲击，造成人员伤亡，破坏巷道和器材设施，扬起大量煤尘并使之参与爆炸，产生更大的破坏力。另外，爆炸后生成大量的有害气体，造成人员中毒死亡。

6.煤层气的组分有哪些？

煤层气成分(coalbed gas component)
煤层气的成分各个区块是不一样的，主要是与各个区块煤层气生成的地质条件以及构造运动有关,也即与煤岩成分、煤级和气体运移有关。但总的来说主要是甲烷（占93-97%)、二氧化碳和氮。从煤层气里还可能检测到微量乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、氢、一氧化碳、二氧化硫、硫化氢以及氦、氖、氩、氪、氙等成分。在接近地表的煤层内,原生的天然气向上运移,离开煤层,地面空气和地表的生物化学和化学反应所产生的气体向下渗透,进入煤层,从而浅部煤层气成分形成垂向分带现象。一般自上而下可分为四个带：二氧化碳 氮带,氮一甲烷带,甲烷带。采煤界将前三个带统称为“瓦斯风化带”。在甘肃省窑街矿区和吉林省营城矿区发现个别地段煤层气的主要成分是二氧化碳,属由外部运移进入煤层的气体。
7.煤层气地质储量如何计算?

煤层气地质储量是指 ,在原始状态下赋存于已发现的具有明确计算边界的煤层气藏中的煤层气总量。煤层气独特的地质特征决定了其储量计算方法有别于常规天然气。对煤层气储量的各种计算方法有:类比法、体积法、数值模拟法、产量递减法等。影响煤层气储量计算精度的关键参数是含气面积、煤层厚度和含气量 ,尤其是探明含气面积的圈定过程中尚有很多不确定因素需要深入研究。其中体积法是煤层气地质储量计算的基本方法，适用于各个级别的煤层气地质储量的计算，其精度取决于对气藏地质条件和储层的认识，也取决于储量计算参数的精度。
体积法地质储量的计算公式为：
G=0.01AhPC 其中:G-煤层气地质储量 x亿立方米
h-煤层有效厚度 米
p-煤的空气干燥基质量密度 吨/立方米
C-煤的空气干燥基含气量 立方米/吨
8.世界各国煤层气地质储量如何？

世界上目前已有74个国家发现蕴藏有煤炭资源，同是也具有相当丰富的煤层气资源。据估计，世界上目前已落实的煤层气总资源量约为91-260万亿方（2005）。世界各主要煤炭大国煤层气资源大概如下（2005）：
俄罗斯： 煤炭资源量：6.5万亿吨 煤层气资源量：17-113万亿方
加拿大： 煤炭资源量：7.0万亿吨 煤层气资源量：5.6-76亿方
中国： 煤炭资源量：5.6万亿吨 煤层气资源量：31.46万亿方
美国： 煤炭资源量：6.5万亿吨 煤层气资源量：21.19万亿方
澳大利亚：煤炭资源量：1.7万亿吨 煤层气资源量：8.4-14万亿方
据2006年国家新一轮油气资源评价，中国埋深浅于2000m的煤层气地址资源量达36.81万亿吨，东部聚煤区煤层气资源量高达11.32万亿方，占全国总资源量的30.6%，其中沁水盆地和鄂尔多斯盆地分别为6.25万亿方和2万亿立方。煤层气主要富集于华北、西北两大聚集区，其资源量占全国总量的70%以上，与常规天然气资源总量相近，是一种重要的接替能源。

9.我国煤层气目前年产量有多少？

近年来，我国煤层气产业化发展势头良好，目前全国煤层气探明储量达到１７００亿立方米，年产量达７亿立方米，产能达２５亿立方米。与２００５年相比，煤层气探明储量增长７０％；累计施工煤层气井３６００多口，增长５倍；年产量增长１８倍，产能达到２５亿立方米。（数据已经过时）

10.目前我国有哪些煤层气实验区？

目前,在我国已建立了30多个煤层气专项实验区,主要集中在华北、东北一带,具体如下：
开滦 大城 济南、淮北 淮南 平顶山 荥巩 焦作 安阳 晋城 屯留 阳泉 澄合 彬长
韩城 蒲县 柳林 吴堡 三交 临县 兴县 丰城 冷水江 涟邵 沈北 红阳 铁法 鹤岗
阜新 辽河等

11.开发煤层气有什么现实意义？

开发煤层气有如下意义：
首先，变害为宝，保障煤矿的安全生产，体改煤炭生产的经济效益。我国频频发生瓦斯爆炸，既造成严重的人员伤亡、财产损失，又造成大量的能源浪费。我国国有重点煤矿中高瓦斯矿井占47%，新中国成立以来已发生瓦斯事故1500余起。所以从这一点说，开采煤层气是煤矿开采的首要安全保障，也是国务院一直强调的，要想开发煤矿，必须先开发煤层气，将瓦斯浓度降低到一定的安全范围内才允许开发煤矿。
第二，开发煤层气，有利于改善能源结构，促进国民经济的发展。我国的能源结构与世界发达国家相比极为不合理，煤炭占得比例大，石油仅为世界平均水平的三分之一，天然气为十分之一。我国能源紧缺，不能满足高速发展的国民经济，只有大力发展煤层气新型清洁能源，才能弥补我国能源的缺失。
第三，减少大气污染，保护人类的生存环境。甲烷的温室效应大约是二氧化碳的20倍以上，据粗略估计，我国每年向大气排放的煤层气甲烷约为60亿立方，占世界的三分之一，既浪费了能源，又对环境造成了极大的破坏。这也是国际社会对我国提出的基本要求，在发展的同时，也要保护好我们的环境。
第四，我国煤层气资源丰富，分布广。据统计，2000m以浅范围内我国煤层气资源量为35万亿立方米，有很大的开采利用前景。
第五，国内外煤层气开采技术的不断发展和完善，为现阶段煤层气的开发提供了有力的技术保障。

12.煤层气在煤层中是如何储存的？

煤层气以三种状态赋存于煤层中，即：游离状态、溶解状态和吸附状态。
游离状态的煤层气以自由气体状态储积在煤的割理和其他裂缝空隙中，在压力的作用下自由运动。这种气体很少，占煤层气的10-20%。溶解在煤层水中的气体称为溶解气，数量更少，在5%以内。大量的煤层气是以吸附状态吸附在煤的内表面上，这种吸附是物理吸附。煤的微孔隙表面积相当大，煤的内表面积每克可高达100-2400平方米，况且，煤层气在煤的微孔隙壁上的吸附以多层吸附为主。正因如此，煤层气的开采与普通天然气的开采不一样，必须通过排水作用降低储层压力而实现。

13.我国煤层气开发有哪些外国公司?

在我国煤层气开发上，直接或间接参与的国外公司有以下几家：
雪佛龙德士古石油公司
美国CBM能源公司
德士古中国公司
远东能源公司
康菲石油中国公司
格瑞克能源（国际）公司
中加能源公司
亚加能源公司
特拉维斯特能源公司

14.煤层气抽排设备如何选型？

煤层气开采井一般都要实施人工排采,降低储层压力。最常见的人工抽排方式包括电潜泵、螺杆泵、抽油机（有杆泵）等抽排设备。选择抽排设备、方法和标准与常规气井相似，主要受预期产水量控制。从排水能力来看，电潜泵最为理想，在理想情况下日排水量超过1000bbl,其缺点是：正常工作时需要保持稳定的电流；由于煤屑等颗粒的破坏，电潜泵很容易被损坏，而煤屑等颗粒在生产初期非常常见。螺杆泵在许多煤层气项目中受到偏爱，因为：一方面其排水能力强，日排水为100-1000bbl,另一方面，由于能有效处理煤屑，螺杆泵几乎不需要维修。相比上述两种泵，抽油机的排液效果要差一些，为低-中等排水，且排水量为5-500bbl，但也不需要维修。
总之，不管用什么排采系统，关键是尽可能减少停工时间同时尽可能快地将煤层中的液体排出。
体积 1立方米（m3）=1000升（liter）=35.315立方英尺（ft3）=6.29桶（bbl）1立方英尺（ft3）=0.0283立方米

15.中国煤层气上市公司有哪些？

601088 中国神华
601666 平煤天安
601898 中煤能源
000983 西山煤电
000835 四川圣达
601001 大同煤业
17.我国煤层气资源分布情况如何？

我国煤层气资源丰富。据煤层气资源评价，我国埋深2000m以浅煤层气地质资源量约36万亿立方米，主要分布在华北和西北地区。其中，华北地区、西北地区、南方地区和东北地区赋存的煤层气地质资源量分别占全国煤层气地质资源总量的56.3%、28.1%、14.3%、1.3%。1000m以浅、1000～1500m和1500～2000m的煤层气地质资源量，分别占全国煤层气资源地质总量的38.8%、28.8%和32.4%。全国大于5000亿立方米的含煤层气盆地(群)共有14个，其中含气量在5000～10000亿立方米之间的有川南黔北、豫西、川渝、三塘湖、徐淮等盆地，含气量大于10000亿立方米的有鄂尔多斯盆地东缘、沁水盆地、准噶尔盆地、滇东黔西盆地群、二连盆地、吐哈盆地、塔里木盆地、天山盆地群、海拉尔盆地。
　　我国煤层气可采资源总量约10万亿立方米，其中大于1000亿立方米的盆地(群)有15个：二连、鄂尔多斯盆地东缘、滇东黔西、沁水、准噶尔、塔里木、天山、海拉尔、吐哈、川南黔北、四川、三塘湖、豫西、宁武等。二连盆地煤层气可采资源量最多，约2万亿立方米；鄂尔多斯盆地东缘、沁水盆地的可采资源量在1万亿立方米以上，准噶尔盆地可采资源量约为8000亿立方米。

19.我国煤层气藏的特点是什么？

由于我国煤层的特点，在开采煤层气时，存在单井产量低、经济效益差的普遍情况。可以把我国煤层气藏的特点概括为以下几个主要方面：
(1) 我国煤层气藏普遍存在低压(压力系数小于0.8)、低饱和度(小于70%)、低渗透的特征。渗透率比美国煤层的渗透率低2～3个数量级。
(2) 非均质性强。我国大部分中阶煤层气藏均具有非均质性，使得井筒影响范围特别小，从而使井网整体降压的作用难以发挥。
(3) 高煤阶气。据估计，我国的高煤阶煤层气资源占总资源的27.16%以上。在理论上，这些煤层不具有产气的能力，但实际上在沁水盆地的无烟煤中取得了单井和小型开发试验区的产气突破，已证明高煤阶也是一个重要的煤层气开发目标。但是，高煤阶气具有低渗和难脱附的特点，限制了目前常规开采技术的应用。

20..煤层气开发中有哪些增产措施？
1、水力压裂改造技术
水力压裂改造技术是开采煤层气的一种有效的增产方法。它应用于煤层气增产的主要机理为：通过高压驱动水流挤入煤中原有的和压裂后出现的裂缝内，扩宽并伸展这些裂缝，进而在煤中产生更多的次生裂缝与裂隙，增加煤层的透气性。
目前， 水力压裂改造措施是国内外煤层气井增产的主要手段。目前我国几乎所有产气量在1000m3/d以上的煤层气井都经过压裂改造。但是总的来说这项技术对于我国煤层特定的地质条件效果还不算太好，需要进一步的改进。水力压裂技术适用于煤层比较坚硬的情况。如要用于较软的孔隙裂隙储层，必须对压裂液进行特殊处理。由此看来，新型压裂材料的研究是压裂技术的关键，是今后发展压裂改造技术的一个重要方面。
2、煤中多元气体驱替技术
注气增产法最初应用在石油和天然气的开采中，用来提高石油及天然气的采出程度，被认为是一种具有发展前途的新技术。美国Amoco公司目前正在将该方法应用到低渗透煤层气田的开发中，以提高煤层气的开采效果。
3、定向羽状水平钻井技术
定向羽状水平井是在常规水平井和分支井的基础上发展起来的，是指在一个主水平井眼的两侧再钻出多个分支井眼作为泄气通道。为了降低成本和满足不同需要，有时在一个井场朝对称的3或4个方向各布一组水平井眼，有时还利用上下2套分支同时开发2层煤层。该技术是美国CDX公司的专利技术。
在我国，该技术还处于试验阶段。我国第1口煤层气羽状分支水平井是引进CDX公司专利技术，2004年在樊庄高煤阶区试验取得成功。该井每个井组由4口定向羽状水平井和4口直井组成，定向羽状水平井穿过煤层段长达1200m，在煤层沿水平段左、右可分若干分支井眼，1个井组可控制面积518km2以上，3a内煤层气采出程度达70%。中科院渗流流体力学研究所现已初步建立了羽状水平井的数值模拟模型，并形成相应的软件。

21.决定煤层气开采模式有哪些因素？

煤层气开采是否具有商业价值，取决于产气率大小、是否具有竞争力的市场价格和规模性的产量。因此，无论采取井下抽采还是地面钻采工艺，都需要有一定的气含量做基础。井下抽采煤层气在开采煤层气过程中由于无采取任何增产措施，这样，它的开采对煤储层本身的渗透性、百米钻孔的资源量和煤储层的解吸能力密切相关；而地面钻采煤层气从目前的经济、技术的可行性考虑，构造煤、构造复杂、水动力活动强的地区不利于地面钻采的实施。综上考虑，决定实施井下抽采还是地面钻采的根本在于：资源量、煤储层的渗透性、煤体结构、水文地质条件和煤储层的解吸能力。　

(1)资源量。一定的资源量是进行煤层气开采的基础。而一定的含气量、煤层厚度、资源丰度是一定资源量的保证。
(2)渗透性。煤储层的渗流能力是煤层中气体导流能力的反映，它关系到甲烷气体在煤中的赋存状态和开采抽放的难易程度。煤层气存在于煤的双孔隙系统中，煤的双孔隙系统为基质孔隙和裂缝孔隙。基质孔隙由孔隙大小来反映，是煤层气运移的通道；裂缝孔隙又称为割理，其不仅是储气空间，同时它又可使基质孔隙连通，增强储层的渗透性。煤层渗透率与煤的变质程度、煤岩组分和煤的灰分有密切关系。中等变质的肥煤和焦煤，其渗透率最高低变质的褐煤、长焰煤和气煤孔隙度大，渗透率次之；中、高变质的瘦煤至无烟煤渗透率最低。煤中惰质组含量越高、灰分越低，其渗透率越高。

(3)解吸能力。解吸能力的大小将直接影响煤层气的开采难易程度及采收率。饱和度越大，煤层气的运移潜势就越大，煤层气的排采潜势就越高。根据实验研究表明，煤层气的吸附一解吸过程可近似看成可逆过程，因此，吸附时间越长，对煤层气的解吸越不利。煤层气是靠降压解吸的，临/储压力比越高，越不利于煤层气的解吸。　　

(4)煤体结构。煤的坚固性系数和煤的破坏类型是煤体结构的综合反映。　　

(5)地质条件。水动力活动频繁的地区，利于煤层气的运移和扩散，不利于煤层气的保存，也不利于煤层气的排水降压；构造复杂区域，将不利于煤层气进行地面钻采。

24.我国煤层气开发管理体制是什么？

煤层气作为独立矿种，探、采矿权由国土资源部管理。国家实行煤层气探矿权、采矿权有偿取得的制度。对地面直接从事煤层气勘察开采的企业，2020年前可按国家有关规定申请减免探矿权使用费和采矿权使用费。
“对外合作开采煤层气资源由中联煤层气有限责任公司、国务院制定的其他公司实施专营”
煤层气对外合作区块开放由国家发改委报国务院批准
煤层气对外合作合同由商务部批准执行
煤层气对外合作外方作业者在国家工商行政管理总局登记注册
煤层气对外合作总体开发方案由国家发改委批准实施

25.煤层渗透率如何测试？

煤层气吸附在煤层里，开采煤层气，测量储层的渗透率非常重要，目前储层渗透率的测试基本有两种方法，一种是实验室测量法，一种是试井直接测量法。
经过改进后测量油气储层渗透率的渗透率仪现在都能够测量绝对渗透率和相对渗透率。但测量时不能用甲烷，而必须用氮气或阂气，因为甲烷易被煤层吸附，而且吸附后煤层容易膨胀，影响渗透率的准确测试。相对渗透率的测试有两种方法，一种是非稳态法，该方法首先用盐水将煤芯饱和，而后注入气体排出盐水，记录随时间排出的水、气及压力等数据，然后计算出气水相对渗透率。另一种是稳态法，该方法是将水气同时匀速地注入到煤芯里，记录出随时间水气排出的情况，然后计算出相对渗透率，这种方法特别对低渗透煤层有效。
试井渗透率的测试是直接在现场试井时测得，对煤层而言，多采用段塞法和注水压降法。目前评价煤层气储层渗透率的好坏主要是试井测量法，因为试井渗透率最能反映储层最原始状态下的渗透率，而实验室所得的数据往往误差较大。

26.煤层气储集层分哪五级？

通过煤层气以往开采的经验，煤层气储集层的好坏按照渗透率可划分为五级，这个五级和常规的油气藏是不一致的，煤层气的较低。具体如下：
一级：K》10X10-3um2 渗透性极好的储集层
二级：10X10-3um2 》K 》5X10-3um2 渗透性好的储集层
三级：5X10-3um2 》 K　》１X10-3um2 渗透性中等的储集层
四级：１X10-3um2 》　Ｋ　＞０．１Ｘ１0-3um2 渗透性差的储集层
五级：Ｋ《　　０．１Ｘ１0-3um2 非渗透储集层。

一，二，三级可勘探开发性较强，可作为目的层，四，五级经过强化措施后也可做目的层，但也可能不是目的层，不具备开发价值。当然，这还要结合其他要素综合分析。一般来说五级以下基本不予考虑。

27.煤层气实验室应有哪些仪器？

煤层气实验室在国内比较权威和完善的有：中石油勘探开发研究院廊坊分院、中国矿业大学等，现在正在筹备的国家煤层气工程研究中心实验室将成为国内最大煤层气实验室中心。煤层气实验室和常规实验室有一定区别，有其自身的特殊性。一般应有如下实验室和仪器：
一. 比较特殊的实验室
1.煤层气含气量分析实验室。
（1）.一套CTDCA-1000现场解析仪【进口设备美国terratek公司】；
（2）5-8套FY-I型现场含气量测定仪；
（3）3-5套FY-IV型煤层残余气量测定仪。
（4）解析罐200个左右。
2.工业分析实验室。
（1）DC-100型全自动工业分析仪3-5台。
（2）5-10套GW-300B恒温干燥箱。
3.煤岩吸附等温线测定实验
2-3套美国terratek公司的IS-300型测定仪。
4.煤层气成藏模拟实验室
煤层气成藏模拟通过模拟不同物性组合、不同介质不同充注压力、不同运移方式煤层气成藏过程，获取不同条件下的物理和化学参数再确定边界条件；随后阐明煤层气扩散机理建立评价标准最终建立具体成藏模式。
使用的设备：全自动密度仪MDMDY-300 一台。
二. 比较平常的实验室（设备比较大众化，其它油田、大学基本有的仪器）
1.显示光度计1-3台。 型号UMPS50 能快速煤岩镜质体反射率和煤岩组份等数据，是评价煤岩热演化程度和生烃能力的关键设备。
2.气相色谱仪。 8-10台设备。可以是HP3700,HP5880,HP58890Ⅱ和HP5890A四种型号。他们能快速大量分析煤层气气样，准确鉴定煤层气气组成分，为确定煤层气含气质量提供科学数据。
3.扫描电镜ESBM。3-6台 它可以对煤岩割离，裂隙以及割裂隙中填充矿物进行研究，定性煤岩样品的渗透性。可以研究含气含水煤岩的气水分布，附存状态；研究在温压变化体系下煤岩样品动态变化规律。
4.煤层气同位素分析仪。 有两种型号的同位素质谱仪分别是DELTA-S和 EA1108 (德国)它们能进行碳，氢，硫的同位素分析。
5.激光粒度分析仪2-3台。
6.堆密度分析仪2-3台。
7.压汞仪 1-2台。

28.什么是煤层压裂裂缝监测技术？

裂缝监测工艺技术
煤层压裂裂缝方位和几何尺寸，是指导制定压裂方案的重要依据，是评价压裂效果的重要手段，对优化井网布置具有重要意义。选用大地电位法(微地震法)测试和井温测试，可测试出压裂裂缝形态、高度、方位和延伸长度，测试成功率100%，结果准确可靠。微地震法测试对压裂施工进行同步裂缝监测，要求测试井周围必须有三口监测井，大地电位法测试要求在压裂液中加入2%～5%KCL，使压裂液与围岩的电阻率差异在30～80倍之间，并须测出压前及压后大地电位差。井温测试须测出压裂前后井温曲线，要求在测压前井温基线时，井筒内液体静止48ｈ以上，压后井温曲线应在压后2～6h内测完。
另外，根据压裂施工数据和压降数据，也可计算并推断出动态裂缝几何尺寸、支撑裂缝几何尺寸和压裂液效率。要求测压降时间为泵注时间的2.5倍以上

30.我国领导人对煤层气有何指示？
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31.煤层气专业术语有哪些？

与煤层气勘探开发相关的名词术语解释60条（一）

2007年，河北煤田地质勘查院合作，搞了一个《煤层气资源勘查技术规定（试行）》。为了方便工作，院方要求对其中涉及到的一些术语做个解释，特别是所涉及到的工程方面（如试井、压裂、排采）。因此，特收集整理了与煤层气勘探开发相关的名词术语60条，并尽可能给出准确解释。因为对于某些名词术语，各种文献或专著中的解释不仅相同，有些是笔者的意见，仅供参考。
1、煤层气：是指赋存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主并部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体。

2、天然气：地下采出的可燃气体统称为天然气。

3、煤成气：由煤层所生成的天然气，统称为煤成气。

4、临界解吸压力：对于未饱和煤层气藏，只有压力下降到含气量落在吸附等温线上，气体才开始解吸，该压力称为临界解吸压力。

5、含气饱和度：是指在一定条件（储层压力、温度和煤质等）下，实际含气量与相应条件下的理论吸附量的比值。

6、含水饱和度：是指储层内水的含量（用体积表示）与储层孔隙体积之比。

7、原始含气饱和度：在原始地层状态下的含气饱和度。

8、孔隙度：岩石孔隙大小通常以孔隙度来表征。所为孔隙度，是介质中孔隙的体积与介质总体积的比值。

9、有效孔隙度：有效孔隙度是指连通孔隙所占的体积与总体积的比值。

10、孔隙结构：煤是一种固态胶质体，是双孔隙介质，含有基质孔隙和割理孔隙。

11、煤层渗透率：煤层的渗透性是指在一定压差下，允许流体通过其连通孔隙的性质，也就是说，渗透性是指岩石传导流体的能力，煤层渗透率是反映煤层渗透性大小的物理量。常用单位：毫达西，md，1md=0.987×10-3μm2。

12、绝对渗透率：指单相流体充满整个孔隙、流体不与煤发生任何物理反应时，所测出的渗透率称为绝对渗透率。

13、有效渗透率：当储层中有多相流体共存时，煤对其中每相流体的渗透率称为有效渗透率。

14、相对渗透率：当储层中有多相流体共存时，每一相流体的有效渗透率与其绝对渗透率的比值。

15、渗透率各向异性：由于裂缝系统的几何形态，使得面割理和端割理渗透率存在差异，面割理方向渗透率最大，这种现象称为渗透率各向异性。

16、地应力：作用在岩体上的各种相互平衡的外力使岩体内部产生附加内力，它的效应就是引起岩体形变。这种附加内力的分布密度就是地应力。

17、原始地应力：是指煤层没有受到人为扰动，处于原始状态的应力。

18、孔隙压力：地层内流体所承受的压力称为地层压力，有时又称为孔隙压力。

19、破裂压力：在开始注入压裂液使井壁发生开裂的瞬时压力称为初始破裂压力，即破裂压力。

20、延伸压力：维持裂缝继续扩展的压力。

21、闭合压力：裂缝刚刚能够张开或恰好没有闭合的压力。

22、有效地应力：有效地应力是指煤层压裂最小的有效闭合应力，为煤层破裂压力与其抗张强度之差。

24、资料井（参数井）：主要通过探井取准煤心，以便做含气量等参数测试、试气，并采用单相注入法求取煤层渗透率。

25、试验井：通过井组降压试采，评价其工业性开采价值。

26、生产井：开发过程中以采气为目的的井。

27、监测井（检测井）：用于生产过程中压力监测。

28、试井：试井是以渗流理论为基础，是煤层气生产潜能和经济可行性评价的重要途径。通过试井可获得以下资料：储层压力、渗透率、井筒污染、井筒储集以及压裂裂缝长度和导流能力等。

29、固井：为了保护井壁套管，在下入井筒内的套管与井壁环形空间，以及不同套管之间泵注水泥浆以封固与隔绝之，这项工艺称为固井。

30、射孔：射孔是一项重要的完井工艺技术，它是根据井的试气、投产设计要求，用射孔器穿透目的层位的套管壁及水泥环，达到目的层内一定深度，构成目的层至套管内的连通孔道。它是人工造就使地层内流体流入井筒内的通道。

31、压裂：利用地面高压泵组，将流体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中，在井底蹩起高压，当此压力大于井壁附近的地应力和岩石抗张强度时，便在井底附近地层产生裂缝；继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前延伸并填以支撑剂，关井后裂缝闭合在支撑剂上，从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和高导流能力的填砂裂缝，使井达到增产目的。

32、排采：是指将煤层中的水和气采出地面的工艺方法。

33、测井：所谓测井指的是一种特殊的井下测量，这种测量以深度为函数，通过测量随深度变化的物理性质，可以推断出岩石的各种性质。地球物理测井在现场简称电测井，是把各种不同仪器下入钻探井中并通过电缆沿井身在地面仪器中来测量不同深度岩层的物理性质，从而了解