摘要：根据近几年国内外从事煤层气勘探与开发利用的实践，对滇东煤层气的勘探步骤与方法、影响煤层气的含量因素作了探讨，以及对煤层气勘探开发的重要性。国内对煤层气的勘探与开发利用的步伐逐渐加大，尤其是“十三五”规划，提出统筹煤炭、煤层气勘探开发布局和时序，坚持煤层气(煤矿瓦斯)先抽后采、抽采达标，加大勘查开发利用力度，保障煤矿安全生产，增加清洁能源供应，减少温室气体排放，对保护环境、合理利用清洁能源意义非凡，为国家战略资源。
关键词：清洁；能源；环保；勘探；开发；利用
一、煤层气的定义
煤层气是指储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、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气，是洁净、优质能源和化工原料、民用燃气。俗称"瓦斯"，热值是通用煤的2-5倍，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。
二、煤层气的常规勘探步骤和方法
以往的煤田地质工作程度不平衡，有的区块工作程度高；有的区块则工作程度较低，以往只有较少的钻孔集中在区的浅部和少量的地震工作，对区内的主要构造、煤层的空间形态、含气量等了解较少。现在的勘探方法是先在区内施工煤层气参数评价井，从而取得煤层的深度、厚度、含气量、渗透率、储层压力等参数，但由于一口井只能控制一个点，加上钻进费用较高，区块的面积都比较大，很难对全区的煤层和气的有关信息作全面的了解，因而，在下一步的工程布置时很难起到指导作用。鉴于我国目前煤层气勘探和开发的实际情况，建议在进行勘探时先作地震工作和施工小口径的钻孔，以便花较少的经费来取得相对多的地质信息，为下一步的勘探工作奠定基础。在一个区块部署勘探工程之前，最好全面了解区内的上覆盖层、构造、煤层、含气量、通道、水文地质特征等对煤层气开发至关重要的参数。
三、影响煤层气含量的因素
影响煤层气含量的因素很多，主要有煤的热成熟度、煤层埋深、顶底板岩性、煤岩组分、构造部位、水文地质特征等。
1、煤岩成分对含气量的影响：煤中镜质组含量高，只能说明其具有较强的生烃潜力，并非在成煤作用过程中生成的气体多；惰质组的生烃潜力较小，但煤中多数惰质组组份的植物及化学成分大体上与镜质组相似，由于丝炭化作用使其转变成碳含量较高，氢含量较低，在丝炭化作用发生之时，惰质组的前身正因产生大量的液相和气相物质，成为产烃潜能弱的组份。也就是说，在成煤作用过程中，现在的惰质组曾经产出过大量的煤层气。煤层气是一种流体，主要以吸附状态存在于煤层中，因浓度差、压力差不断发生扩散运移和渗透运移，煤中的气体并不一定是“原地”生成的。而煤中显微组份对煤层气的吸附能力才是影响含气量的关键，一般认为，惰质组的吸附能力要强于镜质组。
2、煤层顶底板岩性对含气量的影响：一般认为，顶板岩性致密含气量高，岩性疏松则含气量较低，但只能说，如果大面积的煤层顶板为泥岩或砂质泥岩，说明煤层顶板对气的封闭性要好，有利于气的保存，但就一个特定的范围来说，如果某一点顶板岩性较粗，而周围顶板岩性细，则这点成为气的逸散通道，在这点测的气量并不一定低。
3、构造对含气量的影响有几种不同情况：有的区向斜轴部含气量高，而又的区则背斜轴部高，压性断层对气的封闭有好处。而张性断层则成为了气的逸散通道，但目前的研究和勘探项目中，对小断层的重视不够，主要由于地址工作程度低，没有发现和查明落差较小的断层，而根据矿井开采的经验，往往在揭穿断层时发生瓦斯涌出的情况，也就是说即使落差较小的断层也对煤层气的赋存起控制作用，今后应加强这方面的研究。
4、煤层中水文地质特征度：对一个区能否取得突破至关重要，而以前我们对其关注较少，特别要从区域水文地质条件入手，对其补、径、排的条件进行深入的研究。在钻井布置时选择有利于排采的地段。同时，要加强研究煤中水的赋存状态以及和脱气的关系。
四、开发利用煤层气，有利于杜绝煤矿瓦斯重特大事故的发生
瓦斯事故是我国重大的灾害性事故，是煤矿安全的“第一杀手”。自新中国成立以来，煤矿发生一次死亡百人以上恶性事故共23起，其中瓦斯事故占21起。2006年全国发生5起特别重大安全大事故。瓦斯占4起。可见瓦斯事故危害之大，影响之深。云南省富源县“11.25”矿难，造成32名矿工遇难，28名矿工受伤，矿毁人亡，损失惨重：12名责任人被移送司法机关，数十人受到各种处分。2011年3月至11月发生2起较大事故，1起重大事故和1起特别重大事故，死亡70人。
近年来，国家对煤矿的安全事故极为关注和重视，加大了安全设施的投入，又制定规程，又关闭煤矿，又处罚事故责任人员，但仍事故不断。究其原因是：“治了标，未治本；采其堵，忘了疏。”
总之，要想从根本上解决瓦斯事故，最有效的办法是加快煤层气的开发利用，先采气，后采煤。
五、煤层气的开发利用具有重要的意义
（一）煤层气的开发现状
煤层气的开发利用由来已久，搞得最好的是美国，成为了非常规天然气开发的重要国家。云南省内主要含煤地层有早石炭纪、晚二叠纪、中二叠纪、晚三叠纪和新近纪，全省煤层气地质资源量详见图1。
图1 云南省煤层气地质资源量统计图
煤层气的开发有三大功能：一是确保了煤矿的安全生产，由于开发后减少瓦斯的排放量，极大的降低煤矿通风的费用；由于生产条件改善，同时降低了煤矿开发成本。二是有利于环境改善：其一是减少了瓦斯的直接排放量，其二是煤层气作清洁能源，减少了CO2的排放。
煤层气的开发利用，主要由两种形式：一是在煤矿开采过程中，利用矿井的巷道，以及抽放钻孔，通过抽排管道把煤层气中的沼气抽排到地面加于利用。二是在煤矿开采前，从地表施工钻孔到煤层，并经过压裂工艺，抽出煤层气，并加于利用；目前富源县恩洪-老厂雨往煤层气区块做了压裂排采等相关试验（见图2，获得单井最高日产气量1850m3以上，累计产气68.70万m3），基于矿权人投资成本，压裂排采井相对整个区块来说投资工程量不够。前者我国一部分煤矿已在采用，省内高瓦斯矿井有部分在做，结果不太理想，主要原因是瓦斯发电的不连续性。大部分高瓦斯矿井都要求井下抽放利用，但由于技术、资金、人才等因素，真正采用此法的仅少数。
（二）煤层气开发利用状况
我国煤层气资源丰富，煤层气资源量居世界第三位，埋深2000米以浅煤层气地质资源量 36.81×1012立方米，1500米以浅煤层气可采资源量10.9×1012立方米。主要分布在华北赋煤区、西北赋煤区、东北赋煤区和华南赋煤区，发展前景广阔。滇东煤层气的勘探、开发利用已经起步，并取得了初步成果：一是在富源县竹园镇合乐武煤矿三号井建成云南第二个低浓度瓦斯发电站，规模500千瓦，年发电量300万度，是云南省煤层气开发利用的先驱者之一，由于该井属双突矿井已于今日关停。二是开展了煤层气勘探前期物探、参数井的钻探测试工作，取得了一定的效果。三是2005年2月FCY-2#井及EH-2#井进行看煤层压裂和排采试验，日排气量达1500立方米；截止2018年，老厂雨往煤层气排采井单井最大排气量达1850m3，为滇东煤层气的开发利用奠定了基础。
图2 老厂-雨往丛式压裂排采井
（三）煤层气开发利用对策
1、加大煤层气的开发利用重要意义的宣传力度。一是开发煤层气变害为宝，杜绝瓦斯事故，确保矿工安全生产；二是煤层气开发利用，对“缺油少气”的云南有重要战略意义；三是煤层气是一种高效清洁能源，用于民用燃气，可改善环境，节约成本；四是煤层气用于化工，可减少常规能源的消耗，可达到降耗减排的功能。
2、煤层气的开发是一项工艺复杂。投资较大、风险较高，但意义重大的工程。应努力争取国家、省有关政策支持和资金扶持，因为这是一项重大的利国利民工程。
3、加大投入，加快开发力度。一是加大财政投入力度，既然项目利国利民，各级政府在财政预算中应有适当投入。二是项目有利于煤矿安全，并可减少煤矿安全设施的投入费，应研究制定政策。从煤矿安措费收取中按一定比例对项目补充投资。三是煤层气的开发，应公司化运作。引进有实力的国内外公司进行开发，地方政府应做好各种服务和协调工作。四是对开发公司给予税收优惠，在一定年限内按税收的20%~30%给予返税扶持。五是对煤层气管网建设可进行公司化运行，可按基础设施类给予税收优惠和扶持，以加快煤层气的开采、输送、利用的步伐。
总之，煤层气开发利用，有利于资源保护和综合利用；有利于煤矿安全生产及减少安全成本；有利于人民生活条件和环境的改善。
六、煤层气勘探与开发利用的几点建议
（1）云南省煤层气资源丰富，但煤层气开发及煤矿瓦斯利用程度均较低，尚有较大的发展空间和开发前景；
（2）云南省煤层气资源分布相对集中，但是不同区域、不同层位地质条件、储层参数差异大，需要进行更多的理论研究；
（3）云南省煤层气勘探开发程度较低，尚未形成适合云南省煤层气勘探开发的配套技术体系，需要进一步的尝试和探索；
（4）受煤质条件影响，煤粉对排采过程影响较大，建议压裂时适当考虑在煤层顶板附近井段进行射孔压裂改造，同时考虑“三气共采”或煤系气气采新模式探索。
参考文献：
［1］孙茂远，等.煤层气开发利用手册［M］.北京-煤炭工业出版社1998
［2］赵庆波，等.中国煤层气分布特征及高产富集因素[J].中国煤层气-1996，（2）：15-18
［3］中国煤田地质总局《全国煤层气资料评价》课题组.中国煤层气资源[J].中国煤层气-1998，（2）：25-28
［4］云南省煤层气资源评价，云南一九八煤田地质勘探队，1995
论文作者:张建兴,石玉海
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/2
标签：煤层气论文; 瓦斯论文; 煤层论文; 开发利用论文; 气量论文; 煤矿论文; 云南省论文; 《基层建设》2019年第10期论文;