一、什么是煤层气？
煤层气俗称瓦斯，是在煤的形成过程中形成的，赋存在煤层中，吸附在煤基质颗粒表面、游离于煤孔隙之中，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
二、煤层气是如何形成的？
植物体埋藏后，经过微生物的一系列作用转化为泥炭（泥炭化作用阶段），泥炭又经历各种地质作用，向褐煤、烟煤和无烟煤转化（煤化作用阶段）。在煤化作用过程中，都有气体生成。根据气体生成的机理不同，煤层气的成因分为生物成因和热成因。
△煤炭的形成
1.生物成因
当温度低于50℃时，有机质在微生物一系列复杂的作用下发生降解，在煤层中生成以甲烷为主并含少量其他成分的气体。
2.热成因
随着煤变质程度不断加深，煤化作用增强，高温下，机酸的脱羟基作用生成甲烷和二氧化碳。三、煤层气赋存方式
生成的煤层气以三种状态赋存于煤层中，即：游离于煤的天然孔隙（割理）中，少量溶解于煤层的地层水中，大量吸附在煤的内表面。△煤的内表面积每克可高达-平方米如何开发煤层气
大量的煤层气吸附在煤上，而煤层中的天然裂隙通常被水饱和，所以注定煤层气的开采方式与普通天然气、页岩气的开采都不同。一、煤层气产出过程
1.排水解吸
要想开采煤层气，首先要让它从煤层中解吸出来。只有通过排水作用降低压力，使得煤层压力小于解吸压力，气体才能从基质表面解吸出来。△煤层气流动过程示意图
2.扩散
在浓度差的作用下，气体通过扩散从基质进入微裂隙系统。3.渗流
渗流流向井筒产出。△煤层气流向井筒
二、煤层气开采方式
井下抽采和地面钻采是煤层气开采的两种方式。
1.井下抽采
井下抽采就是借助煤炭开采工作巷道，井下钻孔，在地面建立瓦斯泵站进行抽采的方式。2.地面钻采
地面钻采就是从地面开始钻井，使用螺杆泵、磕头机等设备进行排水采气的方式。具体布井方案有地面垂直井、地面采动区井、丛式井、水平井、羽状水平井和U型井等。（1）地面垂直井
适用于地形平坦，厚度较大、构造简单，含气量与渗透率高的煤层，但单井产气气量低，采收率较低。（2）地面采动区井
地面采动区井是在采煤之前由地面打垂直井进入主采煤层顶板，用来抽放采动影响范围内的不可采煤层及其中的煤层气。工艺技术简单，无需压裂等增产措施，产气量较高，但受煤炭采掘部署影响显著，适应范围小。（3）羽状水平井
适用于低渗透煤储层开发，但开发成本较高。（4）U型井
又称对接井，可以最大限度沟通割理，实现水平井排水和直井采气同时进行。适用于中高煤阶、割理较发育、含水较高、具有一定倾角的厚煤层。（5）丛式井
源自油气田开发，产量与地面垂直井差不多，目前应用较少。总而言之，地面钻采煤层气具有单井控制面积大，产能高，采收率高，地形适应性强，管理与集输成本低等优点。缺点是工艺复杂，钻井费用高，对地质条件要求高。适用于煤层稳定、原生结构发育的地区。
三、增产措施
为了能够进一步提高煤层气产能，获得工业气流，在煤层气开采作业中会采取一些改善煤层气天然裂隙系统、疏通煤层裂隙与井筒联系等增产措施。1.压裂直井、水平井水力压裂是煤层气增产的首选方法。压裂就是利用高压泵将混合着支撑剂的液体加压注入井底，支撑剂填充裂缝，不让裂缝自然闭合，源源不断地产出甲烷气体。2.注二氧化碳
二氧化碳对煤的吸附能力是甲烷的4倍，注入后可将甲烷置换出来。3.微生物法
利用微生物与活性菌的结合提高对煤的降解能力，具体步骤为：（1）采集目标煤层气田资料，培养微生物菌群；（2）超临界二氧化碳预处理；（3）微生物降解增产煤层气。超临界二氧化碳预处理方法可以有效增加煤与微生物的相互作用，促进煤的生物降解，提高甲烷的生成量，且成本低，可实现能源循环利用。
煤层气资源分布及开采情况
人们最早认识煤层气是源于煤矿瓦斯事故的频繁出现，直到后来才发现，该资源储量惊为天人，全球煤层气储量达万亿立方米，是常规天然气储量的一半。
随后各国开始大力发展煤层气产业，目前全球煤层气产业发展一般分为三个阶段：1.开发前期准备及小规模勘探试验，如波兰、智利、巴西等；2.快速发展，部分区块已初具商业开发条件，如加拿大、澳大利亚、中国等；3.规模化开发，实现成熟商业化运作，目前仅美国能做到。各国之所以大力发展煤层气产业，原因归纳起来可谓八个字：变废为宝，转危为安。为什么这么说呢？
一、煤矿厂的撒旦
开采煤矿时，吸附在基质上和游离在孔隙中的煤层气将释放出来，空气中的瓦斯浓度在5%-16%之间都有可能发生爆炸。
△骇人听闻的瓦斯爆炸△-年中国煤矿较大及以上瓦斯爆炸事故情况表
如果在采煤之前先采出煤层气，煤矿生产中的瓦斯将降低70-80%，进而降低发生瓦斯爆炸的几率。
二、环境的潘多拉
大家都知道二氧化碳是造成温室效应的主要气体，但甲烷对温室效应的影响远远超出想象，甲烷的温室效应是二氧化碳的25倍。△煤矿巷道图
许多煤矿在开采时，将释放出来的煤层气直接通过巷道排出，白白浪费资源。每年排放的煤层气约亿立方米，折合标准煤万吨，相当于三峡水电站一年的发电量，产生的二氧化碳相当于20多万辆汽车一年的尾气排放。三、国家能源安全的定心丸
随着全球能源需求的不断增加，能源结构的调整，天然气在一次能源消费中占比越来越大。据推测，年国内天然气的产量大约能够达到1亿立方米，届时的缺口将会达到-0亿立方米/年。巨大储量的煤层气将会承担起填补气源缺口的担子。下面让我们一起来看看各国煤层气开采的具体情况：
俄罗斯
世界第一储量大国是俄罗斯，保守估计84万亿立方米，占到俄罗斯天然气总资源的三分之一。虽然是煤层气第一大国，但俄罗斯对煤层气的开采却一直不重视。直到年，在美国加快开采页岩气后，俄罗斯也不甘示弱，展开了大规模煤层气的开发。俄罗斯天然气工业公司于年2月17日宣布将扩产煤层气，计划在每年从Kuzbass盆地生产40亿立方米的煤层气。加拿大
加拿大的煤层气资源主要集中阿尔伯塔省，达到15.57万亿立方米，占全国总量的78.6%，少量位于不列颠哥伦比亚省和东部的新斯科舍省。在加拿大，煤层气开发是没有特别补贴的，开采主体为油气公司，管理与天然气相同，油气管道非常发达，煤层气通过管道与天然气混输利用。△加拿大煤层气年产量图
美国（老美不光页岩气搞得响，煤层气也是一顶一的厉害！）
美国煤层气地面开发年就已获得工业气流，至年，黑勇士、圣胡安、粉河、中阿巴拉契亚、尤因塔、拉顿等10个主要盆地均已进行商业化生产。美国煤层气产业发展的关键在于针对不同盆地、不同地区，形成了与地质特征相适应的开发技术，例如黑勇士、拉顿盆地等，煤层常压或欠压、低渗透，采用套管完井、压裂工艺技术；粉河盆地，煤层厚、高渗透，采用钻井-洗井技术；山地地形区采用羽状水平井等等。澳大利亚
澳大利亚是继美国之后煤层气勘探发展较快的国家，煤层气开发主要分布于5个盆地：鲍温、加利利、苏拉特、悉尼、佩斯盆地，9年生产井达5口，探明可采储量亿立方米。
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