摘要：由于我国煤层气生产利用还处在发展初期，企业在开采过程中产生了巨大的环境污染和环境破坏。据统计，我国企业在开采过程中对外泄露的煤层气年均约200亿立方米，其所含成分甲烷产生的温室效应约为二氧化碳的21倍。此外，施工现场每钻一口井向地下排放400多立方米的废钻井液，产生工业废水3.44×108m3。这些环境问题应引起企业的高度重视。
关键词：煤层气；开采；环境；影响
1我国煤层气发展现状
我国煤层气资源量丰富（全国探明煤层气地质储量约1852亿方），具备规模开发的资源基础，但探明率较低（探明率仅0.5%）；我国最主要的四个成煤期为晚石炭纪-早二叠纪、晚二叠纪、早中侏罗纪以及晚侏罗纪-早白垩纪，我国煤层气聚集主要集中在四大区：煤层气资源量最大的区域是华北聚气区，约占全国的65%，其次是华南的聚气区，占全国的18.35%，西北聚气区虽然煤炭的资源量非常巨大，但是由于煤级较低，能进行资源评价的煤级有限，占全国的13.98%，最后为东北的聚集区，其占全国的1.88%。
我国煤层气发展晚于其他国家，开发利用起步晚，可以分为3个阶段：
第一阶段（一九五零年至一九八零年）：矿井瓦斯抽取阶段；在煤矿开采过程中，矿下会产生瓦斯气体，这些瓦斯的存在对于煤矿开采具有巨大的威胁，为此，专门建立了瓦斯抽取站，抽到的瓦斯气体一般都不进行利用，直接排到大气中。
第二阶段（一九八零年到一九九零年）：煤层气实验阶段和技术以及设备的引进；美国圣胡安盆地的煤层气成功开发，激发了全世界范围的煤层气勘探，我国也借此开展了煤层气勘探开发试验初期。紧接着，我国先后在阳泉矿区，焦作马村矿区等矿区钻井50多口，而且都所钻井都进行了压裂实验和研究，此试验进行了为期五年先导试验研究。
第三阶段（一九九零年初至今）：煤层气开采发展初级阶段。到达这个阶段时，已经经历了煤层气的前期探索试验开采阶段，经过前期的试验，我国在煤层气区域的研究取得了实质性的突破，煤矿、石油系统以及地方政府也都积极参加了此项开发工作，直接促使了煤层气的快速发展。
从二十世纪九十年代我国煤层气勘探开始，我国目前开展煤层气开发的省份已达十二个省份，登记备案的煤层气区块一共有64个，勘探区块总面积高达80000km2，煤层气资源普查勘探在绝大多数区块内都已经进行，而且取得了煤层气研究的重大成果，并且在一些重点区块进行示范性开发，为其他地区煤层气开发做好榜样。
2煤层气开发现状
全球煤层气资源总量约比常规天然气对一倍之多，达到2.4兆亿立方米。世界上煤层气资源富有的国家目前有七十余多，其中以俄罗斯、中国、美国、加拿大最为之多。煤层气作为煤的伴生矿产资源及煤矿生产的安全隐患，世界各个产煤大国都对其开发十分重视。美国、俄罗斯等国家对于其开发处于世界领先地位，我国目前也主要是借鉴其成功经验。
对于煤层气的赋存，通常认为其以三种状态储存于煤层之中，即吸附态、溶解态、游离态，三种形态含量比例依次降低，且吸附态为其主要赋存形式。美国作为全球煤层气开发的领头羊，在国外诸国实践开发中，建立了“排水-降压-解吸-扩散-渗流”的煤层气开发理论-。美国在其早期主要开发对象为是中阶煤气肥煤，而后逐渐开始了对高、低阶煤的研究开发。由于煤层气开发受地质条件影响较为显著，美国等国外研究者在研发煤层气开发技术时，也将地质构造及煤储层特征考虑其中。
目前国外煤层气主要勘探开发理论主要为以下四点：
（1）国外成功经验认为煤层气形成主要为早、中、晚三个时期：早期生物气、中期热裂解气和晚期次生生物气。
（2）煤储层并非只存在单一的孔或裂隙，而是具有双重特性，分别对应其赋存与运移。在历史地质时期由于地层温度上升，促进煤化作用的进行，煤层一般含气性较好，产气潜力较大；
（3）不同地区的地质构造不同，导致其煤储层特征、含气量、储水及产水能力有一定差异；
（4）由于气井产气于煤层中，因此进行直观研究难度较大。从而将数值模拟及煤样测试等应用其中，形成众多间接有效的研究手段。
我国煤层气资源量位于世界前列，但开发成功案例较少且集中于高、中阶煤地区，且开发理论研究相对落后。沁水盆地及韩城地区目前煤层气开发较成功，已经形成一定商业规模。其地质特征表现为构造相对简单，煤层厚度较大，含气性及渗透率较好。
目前我国对煤层气生成、煤储存特征及其赋存形式的认识主要为以下四点：
（1）煤层含气量的高低取决于其演化程度，演化程度越高气量越大，这是由于在整个成煤作用过程中都有气体的形成。
（2）煤储层具有双孔隙特征，即孔、裂隙系统。其中孔隙中的微孔作为煤层气吸附的主要载体，而裂隙则作为其运移的主要通道。
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（3）一般来说，向斜构造有利于煤层气的富集。煤层气的富集主要由其顶底板岩性控制。在研究煤层气富集区时，应重点关注其封、储、盖特点。
（4）煤层气作为一种没有既定限制范围的气藏，目前的开发手段为“排水-降压-解吸-扩散-渗流”。
3煤层气开采对环境的影响
3.1水污染
煤层气开采过程中产生的废水主要有钻井废水、冲井废水、试压废水、压裂液、煤层水以及生活用水等。钻井过程中泥浆经处理后循环使用，排放量较小。压裂液、排采水以及煤层水化学成分复杂，需集中收集，统一处理。此外，地下水文环境的破坏主要体现在地下水水质污染、含水层结构破坏、水资源量减少。
3.2大气污染
煤层气开采前期的大气污染主要为施工扬尘，以及施工建筑材料，如水泥、石灰、砂子等。废气污染主要来源于发电机燃烧柴油产生的废气以及施工机械排放的尾气，主要成分为二氧化硫、氮氧化物、烟尘等。煤层气开采施工期的大气污染源主要为采气井场、集气站、增压站、集中处理站及采、集气管线的煤层气泄漏、清管废气，以及集中处理站锅炉烟气。此外，煤层气排采初期通常将抽采的煤层气直接排入大气，或点燃后排入大气，产生相应的大气污染物质。
3.3固体废弃物污染
煤层气开采过程中的一般固体废物主要为钻井过程中产生的建筑废料、基础施工作业产生的土方量、钻井岩屑、钻井废泥浆以及生活垃圾等。
3.4噪声污染
煤层气开采过程中的噪声污染源主要为站场建设中的机械设备。煤层气排采阶段存在持续的噪声源，主要为压缩设备。
4污染防控措施
4.1水污染防治措施
钻井平台在钻探时应严格按照《地质岩心钻探规范》，在一定程度上可以减少水污染。
4.1.1地下水污染防治措施
在钻机遇煤层之前使用膨润土钻井液，当钻井遇目的煤层时改用清水钻井，根据不同层段不同的地质特点，优选合适的钻井液，可减轻钻井液对地下水的污染。
4.1.2地表水污染防治措施
在钻井平台修建沉淀池，将采排水和泥浆沉淀后排放，沉淀的杂质作为固废填埋。在修建的沉淀池周围修建排水设施，防止雨水进入。
4.2空气污染防治措施
试采初期煤层气通过防空火炬点火燃烧，把甲烷对环境空气的影响降低到最低。
4.3噪声防治措施
施工期为减轻噪声带来的影响，在可调控的情况下，可将钻井区域选在居民居住不密集的地方，同时保持钻探设备运行良好，及时保养。营运期将压缩机和泵站采取墙体隔声、减震措施，并及时保养设备。
4.4固废防治措施
泥浆和岩屑修建防渗泥浆池，完井后放入固化剂固化，然后覆土绿化。废钻头交由有关部门回收。
5结语
在煤层气开发利用的整个过程中，煤层气开采阶段产生的环境污染较多，对环境影响极大。因此我们需要构建煤层气开采环境防治体系，促进煤层气开采行业的可持续发展。
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论文作者:高鹏飞
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/17
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