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煤层气开采意义及原理分析

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煤层气 开采 意义 原理 分析
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120 科技创新导报 境科学科技创新导报煤层气的开发是在美国兴起的 , 受制于世界能源价格的持续上涨 , 美国于 20 世纪 70 年代 , 开始了煤层气的开发探索阶段 ,经过数十年的努力现已进入到商业开发阶段。 现在美国每年的煤层气产量已经超过中国天然气产量。 对于缓解美国能源的紧缺起了相当大的作用。 中国的煤层气发展起步较美国晚 , 于上个世纪末期通过引进外国的经验加上自身的探索也取得了一定的成功 , 现阶段在中国的沁水盆地已经初步实现了商业开发。1 层气的定义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气体 , 其成分以甲烷为主 , 往往将其简称为煤层甲烷。 [1]层气生烃类型煤层气有两种基本成因类型 : 生物成因和热成因。 生物成因气是由各类微生物经过一系列复杂作用过程导致有机质发生降解而形成的。 可形成于煤化作用早期阶段 ( 泥炭 - 褐煤 ) 以及煤层形成以后的构造抬升阶段 , 因此可分为早期 ( 原生 ) 生物成因气与晚期 ( 次生 ) 生物成因气 ; 热成因气是指随着煤化作用的进行 , 伴随温度升高、 煤分子结构与成分的变化而形成的烃类气体。 而此外 , 也有专家认为有些天然气 ( 包括煤层气 ) 具备无机成因的可能性。 而我们现在主要研究的是这些有机成因气体。地下的储集位置以及赋存状态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 , 生烃过程后 , 受到地下压力的影响 , 煤储层孔隙流体压力极为强大 , 大于煤层气的临界解吸压力 , 气态甲烷在高流体压力作用下向固态转变 , 吸附、 吸收态存在于煤基质块的表面或内部。在煤层中存在的煤层甲烷 , 由于受到地下孔裂隙中空隙流体压力的作用 , 分子间距离受到压缩 , 气体体积下降。 故而每立方米煤解析出来的煤层气要远远超过煤体本身体积。 [2]2 煤层气的开发意义(1) 作为一种新能源在世界经济迅速发展的今天 , 作为主要能源的石油、 石油天然气的开采量已经不能满足经济的发展 , 能源物资的储备状况已经关系到一个国家战略的发展与兴旺 , 在世界能源争夺如此紧张的情况下 , 新能源的开发成为了必须的解决方法。 煤层气以烃类气体为主要成分 , 属于一种清洁能源 , 且价格较为适中 , 因此丰富的煤层气资源量以及广阔的市场是煤层气开发的重要刺激 , 其主要应用 :① 民用 , 经过处理的煤层甲烷完全可以替代常规液化石油气作为生成生活中的能源供应品。② 化工原料 : 甲醇、 炭黑 , 经过一系列的化学物理反应 , 煤层气中的烃类成分可以参与合成大量的工业原料或作为能源供应 , 缓解油类的需求 , 降低成本。③ 发电 :5% 的甲烷作为原料进行发电即节约成本有产生更高的热量 , 且供应量充足④ 汽车燃料 : 一立方米的煤层气产热量相当于 石油的热能产值 , 因此高纯的甲烷可以直接作为汽车的燃料 , 山西晋城使用沁水盆地的煤层气在初步商业化的条件下 , 已经可以给汽车加气补充燃料在当代能源价格持续上涨的情况下 ,煤层气的开采虽然不能彻底解决这个问题 , 但是对于能源紧缺这种现实的缓解却是显而易见的。 而世界上煤层气的探明储量也远远超过其他的天然气。 因此 , 彻底进行煤层气的开发在不远的将来可以作为新能源来协助人类彻底解决化石能源供应不足的致命问题。(2) 提前抽放煤层气。 减少开采灾害、有助于开采的安全进行长期以来 , 瓦斯一直是影响煤矿安全的主要灾害 , 中国瓦斯突出、 瓦斯爆炸产生的灾难比比皆是 , 这不仅造成人员重大伤亡又给煤炭企业带来巨大经济损失 , 而瓦斯的根源就是在煤化作用时期形成的烃类气体即煤型气 , 而最主要的来源是赋存于煤储层的煤层气。 在进行煤炭开采之前进行煤层气的开发 , 抽取了赋存在煤层中的大部分瓦斯之后 , 可有效的降低瓦斯灾害程度。减少开采成本 : 当进行煤层气工业的开发时 , 必须进行煤储层区的诸多构造地质、 水文地质等的分析 , 等于进行了以后开采工作前的地质普查 ; 瓦斯的大量抽放 ,为以后的安全开采提供便利 , 减少矿井安全防治工程中投入、 降低矿井生产成本。(3) 减少温室气体的排放 , 保护大气环境甲烷是大气中主要的温室气体之一 ,对红外线的吸收能力极强 , 其温室效应是二氧化碳的 20 多倍 , 由于煤层气的主要成分是是甲烷 , 据统计煤矿开采过程中甲烷的排放量即占所有化石燃料排放量的一半。 因此 , 煤层气的开发利用可有效地降低温室效应。此外 术在京都议定书签订之后发展迅速。 现阶段可以在煤层气的开采用到二氧化碳 , 并且将注入的二氧化碳气体密闭在地体之中。 这就需要论证煤层的吸附性、 导通性以及吸附量等等的问题。 而这完全可以借鉴煤层气的研究过程中成果。 [3]3 结语煤层气的开采受到地质演化以及现阶段地质构造状况影响巨大。 而中国在地质史上 , 受到多期运动的影响 , 各区构造发展程度不同。 区域内瓦斯分布状况不明。 因此在很多方面一味的借鉴美国经验 , 最后的结果反而适得其反。 所以地质工作也要在吸收、 融合国外先进经验的同时 , 结合中国特殊的地质史 , 摸索提出一套适合于中国的煤层气开发理论 , 为中国的煤层气产业、 能源产业、 以至于整个社会做出自己应该的贡献。参考文献[1] 秦勇 , 傅学海 , 等 . 煤层气地质学 . 中国矿业大学出版社 .[2] 陈家良等 . 能源地质学 . 中国矿业大学出版社 .[3] 孙枢 , 等 . 球温室气体有处可存 孙娇鹏 胡忠亚 郭炜( 中国矿业大学资源学院 江苏徐州 221008)摘 要 : 现在阶段伴随着瓦斯爆炸事故的频繁发生以及温室效应对人类生活的影响越来越严重。 人们将注意力放在了煤层气开发上。甲烷的温室效应比二氧化碳高出许多 ; 可以将二氧化碳放在地下处置埋藏、 帮助处理收集的二氧化碳 ; 防止有害气体的扩散。 同时可以提前进行瓦斯抽放。关键词 : 煤层气开发 原理 意义中图分类号 :1 文献标识码 :A 文章编号 :1674009)08(a)
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