贵州小矿区煤层气抽采及发电为双回路供电电源之一的可行性研究剖析.doc

贵州小矿区煤层气抽采及发电为 双回路供电电源之一的可行性研究 汪东生 摘要: 根据贵州小矿区的实际情况，论述了小矿区瓦斯抽采技术和抽采现状，阐述了小矿区煤层气抽采发电为双回路供电电源之一的可行性，存在的问题及解决对策，并对瓦斯利用前景进行分析。 关键词: 瓦斯发电，双回路，可行性 1贵州矿区瓦斯资源 煤层气实际上是一种热值高、无污染的新能源，可用于发电燃料、工业燃料、化工原料和居民生活燃料。同时，对煤层气的回收利用有助于保护环境，因为煤层气随着煤炭开采泄漏到大气中会加剧全球温室效应。瓦斯事故是我国煤矿安全事故居高不下的主要矛盾，有效控制瓦斯事故是解决我国煤矿安全问题的关键。瓦斯发电的效益相当显著，在胜利油田胜利动力机械有限公司的试验显示：如果是1立方米含量100%的瓦斯，可以发出3.2～3.3度电，如果是30%含量的1m3瓦斯可以发出1度电。贵州省已查明的煤炭资源保有储量为2400亿吨，埋深2000米以浅的煤层气资源量为31511亿立方米，约占全国煤层气资源量总量的２２％，全年利用瓦斯5000万立方米，利用率仅为16%，达到75％的目标，全年利用瓦斯可达23437.5万立方米。如果抽放瓦斯全部被利用，可缓解能源紧张局势，增加产值,同时还可减排二氧化碳，极大地减少大气污染。如果将这笔资金投入到煤矿安全设施设备改造以及技术研发升级中，则煤矿安全的现状将会极大地改善。? 2贵州小矿区瓦斯赋存情况及抽采可行性分析 2.1 煤层气特征： 含气量：总的趋势是甲烷含量随深度的增加而增加的趋势。 压力：通过综合研究建立瓦斯压力与深度的关系式为： P=0.72h-1.024 P—瓦斯压力,Pa; h—深度,m。 根据关系式可以求得参数，再利用langemuner公式求得甲烷含量与瓦斯压力的关系为：甲烷含量与深度呈曲线关系变化，在500米深度内大体呈直线关系。 可抽放率：可抽放率为31.5%～53.16%，平均为40.93%。 2.2 煤层气赋存特征： 1）瓦斯含量高，煤层气含量一般10m3/t，许多煤层气储存区域产生气井和涌水井或气水同喷，区域上的煤层气分布主要与构造，煤层深度，煤岩组分，煤阶，顶底板性质和水文地质条件有关。 2）构造因素，构造对煤层气的分布主要表现在三个方面：一是在其它条件近似，煤层围岩相对封闭较好的条件下，倾角平缓的煤层其煤层气含量较倾角陡的煤层高，而且断裂构造对煤层气的影响，取决于断裂发育程度和断裂性质，三是褶曲段或次一级褶曲发育部位，甲烷含量通常偏高。 3）煤层厚度因素，一般情况下，煤层厚度越大，煤层气含量越高，桐锌—贵阳—紫云一线以西地区煤层气含量15m3/t的区域内,大部分煤层厚度30m的区域。 4）煤岩组分因素，贵州西部盘县，水城等以半暗型为主，中部广大地区以半亮型为主，部分地区如纳雍，大方，金沙以光亮型，镜质组含量60%-90%，生气能力强。 5）煤类因素，贵州西部地区一般以肥煤为主，适用于煤层气勘探，按煤质牌号在平面和剖面上的分布，从NW向SE及由上至下煤的变质程度逐渐增高，含气量也逐渐增加。 6）顶地板性质及盖层条件，西部地区富煤带内泥岩发育，煤层直接盖层往往为泥岩或砂质泥岩，间接盖层是煤系上覆地层下三叠统飞仙关组厚度100 m的泥岩和细碎屑岩，封盖性质好，这种盖层条件是导致该区高瓦斯的重要因素。 2.3 瓦斯抽采的可行性 贵州以小煤矿为主，小矿区有资源潜力的煤层，含气量一般都达到或接近地面的采气要求，但从约半数的钻井的试井的资料来看，原始储层压力一般属欠压或正常，超低、高压的储层少，气饱和度不等，一般欠饱和，煤层渗透率变化值很大，从0.00～10 (m2/MPa2·d)，总的来看，大多数矿井的渗透率较差。但从采气实验的结果来看，一般单井产气量都达到1000-2000m3/d，有的钻井可达6000-7000 m3/d，这充分反映这些煤田具有开发煤层气的有力条件。 有些煤矿具有特殊优越的地质条件，有利于煤层气的生成，赋存，并易于开发。 这些矿区适用于煤层气探井设计，根据94件煤芯瓦斯样品实测甲烷含量4.14～37.66 m3/t（CH470%-80%），扣除瓦斯风化带样品后，平均甲烷含量15.57m3/t,,上述钻孔煤芯实测含气量,依次利用美国矿业局Kim法,朗格缪尔气体吸附方程逐件样品实验论证,实测与计算两种数据拟合较理想,可信度相当高. 贵州西部的煤出现变质分带的异常突变现象,煤级的突然升高,使含气量也突然增高.有利于煤层气的开发. 一些矿区具有生气率高,吸附量高(15m3/t),可解析率高(70%)的三高特点,具备煤层气高产富集的条件,所以煤层气的开发具有可行性. 另外，贵州中部地区具有民用气用户市场前景,根据含煤情况,轿子山煤矿大硐口井田直接法测得瓦斯含量平均10m3/t,除部分构造煤外,其余煤层