浅谈煤层气的开发与利用摘要煤层气是一种宝贵而清洁的能源，有很大的利用价值，加大对煤层气的开发利用，形成煤层气产业将对国民经济发展起到巨大的推动作用。
其带来效益对缓解国民经济发展中能源的供求矛盾，改善我国的能源结构，减少煤矿瓦斯灾害，改善大气环境以及促进我国社会与经济的协调可持续发展等方面都具有重大的现实意义和战略意义。
尤其是在当前国际国内经济高速发展、能源日渐短缺、环境压力和煤矿安全生产的严峻形势下，煤层气有效、合理的开采工作显得更加急迫与重要。
本文在研究我国煤层气资源分布，排采技术，煤层气的综合利用技术，煤层气产业存在的主要问题等，在翻阅相关书籍资料，查阅网站上一些关于煤层气开发利用的最新动态后,形成自我对于煤层气开发利用的认识和理解并完成本文。
关键字煤层气产业煤层气开发利用序言中国明确提出加大煤层气的开采利用力度，把煤层气作为第二煤炭资源进行开发，发展煤层气产业。
煤层气作为宝贵而清洁的能源，其所带来的产业将对国民经济发展起到巨大的推动作用，可谓是利国利民。
据国家开发和改革委员会制定的“煤层气开发利用‘十二五’规划”，今后将逐步建立煤层气和煤矿开发利用的产业体系。
故加大对煤层气开发利用的研究具有很大的现实和经济意义。
一、煤层气的开发1、煤层气的介绍煤层气俗称“瓦斯”，其主要成分是CH4（甲烷）,与煤炭伴生、以吸附状态储存于煤层内的非常规天然气，热值是通用煤的2-5倍，主要成分为甲烷。
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。
煤层气直接排放到大气中，其温室效应约为二氧化碳的21倍，对生态环境破坏性极强。
在采煤之前如果先开采煤层气，煤矿瓦斯爆炸率将降低70%到85%。
煤层气的开发利用具有一举多得的功效：提高瓦斯事故防范水平，具有安全效应；有效减排温室气体，产生良好的环保效应；作为一种高效、洁净能源，商业化能产生巨大的经济效益。
煤层气或瓦斯的热值跟甲烷(CH4)含量有关，地面抽采的煤层气甲烷(CH4)含量一般大于96.5%，当甲烷含量97.8%时，在0℃, 101.325kPa下，高热值：QH=38.9311MJ/Nm3(约9299 kcal/ Nm3)，低热值：QL=34.5964MJ/Nm3(约8263 kcal/ Nm3)。
井下抽采的煤层气（瓦斯）目前一般将甲烷(CH4)含量调整到40.8%后利用，此时瓦斯的热值为：（在0℃, 101.325kPa 下），低热值：14.63MJ/m3(约3494 kcal/ Nm3) ，高热值：16.24 MJ/m3(约3878 kcal/ Nm3) 。
煤层气可以用作民用燃料、工业燃料、发电燃料、汽车燃料和重要的化工原料，用途非常广泛。
每标方煤层气大约相当于9.5度电、3 m水煤气、1L柴油、接近0.8kg液化石油气、1.1-1.3L 汽油，另外,煤层气燃烧后几乎没有污染物，因此它是相当便宜的清洁型能源。
煤层气比空气轻，其密度是空气的0.55倍，稍有泄漏会向上扩散，只要保持室内空气流通，即可避免爆炸和火灾。
而煤气、液化石油气密度是空气的1.5—2.0倍，泄漏后会向下沉积，所以危险性要比煤层气要大的多。
煤层气爆炸范围为5—15%，水煤气爆炸范围6.2—74.4%，因此，煤层气相对于水煤气不易爆炸，煤层气不含CO，在使用过程中不会象水煤气那样发生中毒现象。
2、我国煤层气赋存及分布现状煤层气是煤层本身自生自储式的非常规天然气，世界上有74个国家蕴藏着煤层气资源，中国煤层气资源量达36.8万亿立方米，居世界第三位。
目前，中国煤层气可采资源量约10万亿立方米，累计探明煤层气地质储量1023亿立方米，可采储量约470亿立方米。
中国煤层气资源的分布主要受煤炭资源分布的制约，两者的状况基本一致。
据张新民等的评价结果，据煤层气资源评价，我国埋深2000m以浅煤层气地质资源量约36万亿立方米，主要分布在华北和西北地区。
其中，华北地区、西北地区、南方地区和东北地区赋存的煤层气地质资源量分别占全国煤层气地质资源总量的56.3%、28.1%、14.3%、1.3%。
西北地区煤层气资源量丰富，约占全国总资源量的60%，中国煤层气资源量分布相对集中的有13个含煤盆地（地区），其中主要包括鄂尔多斯盆地（约11.3万亿立方米），晋中南含煤区（约4.84万亿立方米），吐哈盆地（约4.64万亿立方米），准噶尔盆地（约3万亿立方米），南华北盆地（约1.68万亿立方米），渤海湾盆地（约1.37万亿立方米），伊犁盆地（约0.92万亿立方米），萍乐凹陷（约435亿立方米）和湘中南地区（约181亿立方米）。
上述13个含煤盆地（地区）的煤层气资源约占全国总资源量的94%。
3、开发利用现状煤层气是近二十年在世界上崛起的新型能源，具有采收率较高、发热量高等优点，但是目前勘探开发成本较高，开发利用技术还有待于进一步提高。
开发煤层气这一新型能源对缓解国民经济发展中能源的供求矛盾，改善我国的能源结构，减少煤矿瓦斯灾害，改善大气环境，以及促进我国社会与经济的协调可持续发展等方面都具有重大的现实意义和战略意义。
在国际上，开发煤层气的国家在规模、技术、水平和投资各方面都应首推美国。
早在1953年，美国就在圣胡安盆地钻探完成了第一口煤层气开发实验井。
美国煤层气的开发应用对全世界产生了重大影响。
到目前为止，世界上已有包括加拿大、英国、德国、澳大利亚、俄罗斯、中国以及印度等在内的29个国家开展了煤层气研究、勘探和开发活动。
中国煤层气地面开发始于上个世纪70年代末，上个世纪90年代，煤层气开发试验出现热潮，在不同地区开展了煤层气开发试验。
经过十余年发展，取得了重大突破。
在“六五”和“七五”期间，煤层气勘探开发研究均被列入国家重点科技攻关课题，并取得了丰硕的成果，使煤层气勘探开发具有了大量的科技储备。
在“八五”期间，煤层气勘探开发被列入原地矿部勘查项目和国家重点科技攻关课题，原地矿部还承担了联合国援助的深层煤层气勘探开发项目。
中国天然气产业的快速发展仅是一个新阶段的开始。
从整个天然气上下游一体化的系统工程来看，中国天然气产业依然年轻。
与其他成熟天然气市场相比，中国发展成为成熟天然气市场的用时将更短。
2006年，中国将煤层气开发列入了“十一五”能源发展规划，并制定了具体的实施措施，煤层气产业化发展迎来了利好的发展契机。
2007年以来，政府又相继出台了打破专营权、税收优惠、财政补贴等多项扶持政策，鼓励煤层气的开发利用，我国煤层气产业发展迅速，产业化雏形渐显。
我国地质条件复杂，煤储层具有“三低一高”的特点，即：低压、低渗、低饱和、高含气量的特征，需要进一步完善基础理论，指导煤层气勘探开发工作。
我国对于本层、邻近层和采空区的井下煤层气开采都已经有比较成熟的技术，还有些关键技术需进一步完善。
从90年代初开始引进国外煤层气开发技术，目前基本掌握了适合我国煤储层特征的煤层气勘探开发技术，为煤层气的商业化开发创造了条件。
下图为全国历年来煤层气井钻井数：5010015020025030019901991199219931994199519961997199819992000200120022003200420054、煤层气开发方式与设备煤层气的开采一般有两种方式：一是地面钻井开采；二是井下瓦斯抽放系统抽出。
地面钻井开采的煤层气和抽放瓦斯都是可以利用的，通过地面开采和抽放后可以大大减少风排瓦斯的数量，降低了煤矿对通风的要求，改善了矿工的安全生产条件。
地面钻井开采方式，国外已经使用，中国有些煤层透气性较差，地面开采有一定困难，但若积极开发每年至少可采出50亿立方米；由于过去除了供暖外没有找到合理的利用手段，未能充分利用，所以，抽放瓦斯绝大部分仍然排入大气，花去了费用，浪费了资源，污染了环境。
煤层气开采主要设备可分为有杆类设备和无杆类设备两类。
前者又可分为抽油杆往复运动类（如国内外大量使用的油梁式和无油梁式抽油机）和旋转运动类（如电动浅油螺杆泵），后者主要为电动浅油离心泵。
目前，多采用有杆类设备，即油梁式抽油机和柱塞泵组合、或地面驱动头和地下螺杆泵组合，也有采用电浅泵的。
前者多用于煤层气井产水量较低、煤层较浅、水中杂质含量少的情况，螺杆泵主要用于煤层浅但水中煤粉等固体杂质含量较高的情况，煤层气井产水量大时可选用电浅泵。
5、煤层气的排采技术二、煤层气的利用技术1、煤层气作为化工原料现阶段煤层气用作化工原料主要是生产合成氨、甲醇、乙炔、氯甲烷、氢氰酸、二硫化碳等下游加工产品，而主导产业是合成氨和甲醇。
以煤层气为原料生产合成氨和尿素是经济的原料路线。
我国是农业大国，化肥需求量大，为改善环境和提高效益，在煤层气产区附近建设合成氨—尿素装置是相对合理的。
尿素造粒采用精种造粒法生产大颗粒尿素，以提高尿素肥效。
2、煤层气发电1985～2000年，天然气在全球发电领域的消费增长速度平均为2%,增长部分主要集中在发达国家。
发展中国家电价承受能力较低和环保标准执行不严，天然气发电还未得到普遍采用。
但是，随着天然气-蒸汽联合循环发电装置单机容量的不扩大，热率不断提高，以及优越的环保效益，天然气发电在发展中国家将有广阔发展前景。
即使资源缺乏地区也在积极研究进口液化天然气（LNG）发电，如我国东南沿海的上海、福建、广东等，进口LNG主要用于发电。
煤层气作为天然气的替代产品，在发电领域的应用极为普遍，尤其是低浓度煤层气发电。
煤层气发电与其他火电相比，具有明显的特点：对环境的污染小——天然气由于经过了净化处理，含硫量极低，每亿千瓦时电排放的ＳＯ２为２t，仅是普通燃煤电厂的千分之一。
另外耗水量少，只有煤发电厂的1/3，因而废水排放量减少到最低程度。
至于灰渣，排放量为零，远远优于煤电；热效率高；占地小，定员少；投资省；调峰性能好；发电成本低。
由此可见，煤层气发电比燃煤发电有更好的社会效益和经济效益，更适合作为城市调峰电厂燃料。
晋城煤业集团利用井下抽采的煤层气发电，建设一座装机容量为12MW的煤层气发电厂，年利用煤层气1.8亿M3。
3、煤层气用作工业燃料煤层气与燃料煤相比，除NO X、CO X含量低和几乎含硫等特性外，还具有燃烧及使用效率高等优点。
用煤层气直接替代煤和石油，C、N、S的氧化物及有害粉尘的排放均会降低。
各种工业燃料排放量。
煤层气替代煤和石油可使燃烧废物排放量大幅降低，其中硫氧化物和粉尘下降最为显著。
当煤层气应用范围达到一定程度时，以煤的烟尘、煤与石油燃烧后排放的SO2为主体的空气污染将得到有效抑制，空气质量将得到明显改善。