生物成因煤层气研究进展

煤层气作为一种非常规天然气资源,在全球能源结构中扮演着越来越重要的角色,成为从传统化石能源向清洁能源转化过程中不可逾越的桥梁。其中,生物成因煤层气在全球煤层气田开采中占有主要地位,因此,对生物成因煤层气的研究在资源利用和经济开发上都有着重要意义。对生物成因煤层气生成机理、煤级对生物甲烷形成的影响、生物煤层气成气环境要求等方面进行综述,旨在为生物成因气煤层气产业的可持续发展提供参考。     

生物成因煤层气生成的主控因素探讨

根据国内外学者的研究,由于生物成因煤层气持续生成,一些煤层气井的采出总量远远高于勘探阶段发现的资源总量,因此,了解生物成因煤层气的形成机理,对勘探开发这部分煤层气资源具有重要意义。然而,经过多年研究,生物成因煤层气的形成机理依然不明。本文在大量阅读国内外相关文献的基础上,对影响生物成因煤层气生成的主控因素:生成途径、鉴别标志、生成条件、与其生成相关的微生物菌群等进行了总结,指出了目前生物成因煤层气生成机理研究方面存在的问题。这对查明生物成因煤层气的形成机理,探讨煤与微生物的作用过程,指导煤层气勘探开发具有重要的理论和实际意义。     

我国次生生物成因煤层气研究进展

为总结我国次生生物成因煤层气理论研究和工程实践发展现状,全面收集了我国煤层次生生物气比较丰富地区的煤层水和产气的地球化学数据,归纳总结前人研究结果,从形成机理、形成环境、产气特征和煤层气生物工程多角度进行探讨。结果表明：次生生物气在我国低煤级、中煤级以及高煤级含煤储层和煤矿区中均有存在,总体富含次生生物气地区中的地下水动力条件不强,普遍处于弱径流的水动力环境中,且水型多为Na-HCO₃型和Na-Cl·HCO₃型;此外,煤层中次生生物气与热成因气往往混合存在,同时部分存在热成因气的生物再改造迹象,且产气途径多以CO₂还原为主,气体组分较干;目前,我国人工煤炭次生生物气数量尚达不到工业规模,煤层气生物工程还处于早期试验阶段,这主要受限于煤炭生物转化效率低和规模性生物气化技术不成熟;发现和培育高效产甲烷菌,将煤层气生物工程与采煤采气一体化技术相结合,实现规模性生物降解产气,是微生物增产煤层气工程可持续发展的必要之路。     

生物成因煤层气产气原理及影响因素研究进展

生物成因煤层气是煤层气的一个重要类型,气田中的生物成因气多为次生生物成因气。文章对近年来产甲烷菌代谢煤产气研究中的各方面影响因素进行了综述,对次生生物成因煤层气的研究结果进行了分析,阐述了煤层气中产甲烷菌的产气原理,并对生物成因煤层气的发展方向作了展望,为更好地研究煤层气及利用产甲烷菌产气提供参考和依据。     

煤层气成因类型及其地球化学研究进展

煤层气成因研究涉及到煤层气的形成机理、运移和逸散、母质特性和形成环境等,并与盆地演化和资源评价等有密切的关系。从地球化学角度对现阶段煤层气成因研究成果进行分析,系统总结了各成因类型煤层气的地球化学研究进展,并指出了存在的问题和今后的发展趋势。研究表明:煤化作用各阶段形成的不同成因类型煤层气具有不同的成因机理、气体成分特征和δ13C(CH4),δD(CH4)和δ13C(CO2)等同位素组成差异;稀有气体在煤层气成因研究过程中能够提供丰富的地球化学信息;不同的煤层气形成机制下,煤岩饱和烃和芳香烃等生物标志化合物表现出不同的降解特征;地下水化学组成的变化和微生物的活动对煤层气的形成和运移有重要影响;微生物产气的探索将为煤制气提供新思路。最后指出,煤层气成因综合识别、复杂地质演化条件下不同成因类型煤层气的赋存特征、与煤制气相关的煤层气形成机制探索等几个方面将是今后研究中值得重视的问题。     

阜康矿区煤层气成因探讨

以准噶尔盆地南缘阜康矿区为研究区,对研究区内10口煤层气井的排采气进行了气体组分、甲烷碳同位素、乙烷碳同位素及二氧化碳碳同位素测试,并结合研究区特殊的地质环境特征对煤层气的成因进行了判别。研究发现:阜康矿区煤层气组分包括CH_4(81.79%)、CO_2(14.36%)、N_2(2.28%)和C_(2+)(0.99%),煤层气甲烷碳同位素值δ~(13)C_1分布范围为-58‰～-49‰,平均值为-53‰,乙烷碳同位素值δ~(13)C_2分布范围为-32.2‰～-23.1‰,平均值为-28.1‰,二氧化碳的碳同位素值δ~(13)C(CO_2)分布范围为+8.5‰～+14.2‰,平均值为+12.9‰;研究区煤层气为热成因和次生生物成因的混合成因气,其中的热成因气为热降解成因,次生生物气主要是醋酸发酵形成的产物;急倾斜煤层和火烧区为微生物进入煤层提供了通道;温度适宜、偏酸性且矿化度较低的地下水环境为微生物提供了生存环境;地下水渗流方向与煤层气运移方向相反,具有水力封堵控气作用;火烧区滞水层与煤层顶底板一同对煤层气藏进行有效圈闭,保证了混合成因气的储存。     

煤层气的微生物分馏效应

本文借鉴生物气成因等理论,从分馏的角度探讨微生物作用对煤层气造成的效应,对生物成因的煤层甲烷碳同位素值进行定性描述,并给出了煤层CH4和CO2之间碳同位素值之间的关系。在此基础上以淮南新集矿区煤层气为例,分析得出煤层气的微生物分馏效应对煤层气组分和同位素组成造成的影响,并得出结论,在煤层气的微生物分馏效应中,大部分煤层甲烷来自CO2的还原。     

古交区块煤层气地球化学特征及其成因

基于古交区块煤田地质勘探资料以及煤层气井排采气体组分、甲烷碳氢同位素质谱等相关测试分析,查明了该区块煤层气地球化学特征、成因及其地质控制因素。结果显示：煤层气组分主要以甲烷为主,组分浓度介于85.36%～99.23%,其次为氮气,重烃含量最少,属于干气～特别干的气体。煤层气δ13C1介于-62.24‰～-40.70‰,δD介于-244.3‰～-229.3‰。以热成因气为主。煤层气δ13C1随着煤级增加呈变重趋势,随着埋深增加而变化的趋势不明显。古交区块矿化度整体从北向南逐渐增加,说明该地区水动力条件从北向南逐渐增强。南部刑家社矿区甲烷碳同位素较重,而北部镇城底矿区、西曲矿区以及马兰矿区的部分地区甲烷碳同位素较轻。研究区北部(MCQ9)煤层埋藏浅,露头发育,煤的Ro,max介于1.14%～2.18%,且水文地质条件适宜,形成了生物成因与热成因混合气体。     

煤层气发电技术现状及我国煤层气发电存在的问题

煤层气发电是煤层气资源利用的最佳途径之一，发电设备主要包括内燃机、燃气轮机、蒸汽轮机，结合联合循环、热电联产等，它们有各自的优点和适用范围。本文首先介绍了几种煤层气发电技术及设备，对各种煤层气发电方式的优缺点进行了对比分析；其次，简单介绍了世界各国的煤层气发电项目开展情况；最后，对我国在煤层气发电方面存在的问题进行分析和探讨。     

煤层气注入增产法的探讨

煤层气储集层具有构造复杂、含气量低、渗透率低、原始储层压力低等特点，注入增产法（ECBM）是当前提高煤层气采收率的主要方法之一，也是目前国内外煤层气开发单位集中力量重点研究的驱替增产技术。本文在石油系统相关经验的基础上，主要从注入增产机理、注气井网类型、地面设备流程、注采动态分析模式等四方面较综合地阐述了注入增产的方式方法。     

浅议煤层气发电技术现状及存在的问题

对新能源之一的煤层气展开研究,就目前煤层气发电技术所存在的相关问题和优劣点进行讨论与分析,以期对相关工作有所帮助。     

国内深部煤层气研究现状

本文对近十年来国内深部煤层气研究所取得的进展进行总结。在含气性预测方面,很多含煤区做了初步性的探索,为下一步的勘探开发打下基础。新的理论成果主要有深部煤层气含量计算新方法、各种地质作用的耦合模型、地球物理方法的应用等。深部煤层气存在的问题较多,需要进一步开展研究工作。     

煤层气钻井技术的应用研究

针对煤层气开发技术特点，综合应用小口径金刚石绳索取心钻进与大口径牙轮钻头扩孔成井方法，合理配置井下钻具，优化钻进技术参数和泥浆工艺技术，有效的冲孔换浆技术措施，使得储层测试、套管人井及固井各项工作进行顺利。     

独联体国家煤层气开发现状

独联体国家近年来日益关注煤层气的回收和利用。库兹涅茨克、伯朝拉、卡拉干达和顿涅茨克煤田尽管地质条件不同 ,所有瓦斯储量适于煤层气回收和利用 ,每年将使排放减少大约 8亿 m3,大大减轻瓦斯对全球的污染作用 ,同时改进俄罗斯、乌克兰和哈萨克斯坦的经济形势。1　俄罗斯、乌克兰和哈萨克斯坦的煤层气资源前苏联的采煤工业集中在 4个煤田 :库兹涅茨克和伯朝拉 ,在俄罗斯境内 ;顿涅茨克位于乌克兰和俄罗斯 ;卡拉干达煤田位于哈萨克斯坦。1 989年 ,前苏联煤炭产量为 7.31亿 t,其中2 5.5%来自顿涅茨克 ,2 0 .8%来自库兹涅茨克 ,7%来自卡拉干…     

煤层气地面开发及利用趋势探讨

介绍了国内外煤层气资源开发利用现状,分析认为“十三五”阶段我国煤层气开发的重点是地面煤层气开发。基于我国煤层地质条件及煤矿开采需求,介绍了地面煤层气开发中的压裂增透技术及煤矿区煤层气地面井抽采技术,分析了煤层气地面开发面临的政策和经济性问题,并提出相应建议。简述了地面煤层气利用方式,指出地面煤层气利用项目需要根据集输条件、气源规模和气源组成,选择恰当的利用途径。通过对地面煤层气开发利用情况分析,指出地面煤层气开发利用对提高煤层气利用效率具有积极意义,是未来煤层气开发利用的发展方向。     

煤层气开采清洁生产审核研究

以山西某煤层气开采企业项目为例,经过筹划与组织、预评估、评估、方案的产生和筛选、可行性分析、方案实施及持续清洁生产7个阶段,企业实现了煤层气开采的污染物低排放,达到了预定的清洁生产目标。通过实施13项无/低费方案,提高了生产效率,增加了总产量,减少废水排放量18.9万t/a,减少COD排放量109.4 t/a,SS排放量188.9 t/a,其环境效益显著。该企业在实现了降低单位产品能耗和原料损失率的同时,也实现了经济、环境和社会效益的统一,为煤层气开采企业今后的清洁生产审核积累了经验。     

混空燥层气脱氧技术现状及展望

含氧煤层气具有爆炸危险性,在开采、加工过程中,通常将其抽放排空.此举不仅对环境造成了严重的污染,而且浪费了宝贵的清洁能源.从节能与环保的角度出发,有必要对其进行分离净化和回收利用.通过脱氧工艺分离提浓,得到清洁、安全的瓦斯气体,可弥补能源短缺,改善能源结构,具有显著的社会和经济效益.针对煤层气混掺空气提出了两种脱氧思路,介绍分析了现役工艺中所采用的和极具发展前景的混空煤层气分离净化技术,力图在煤层气利用环节上取得突破.