煤与瓦斯共采设计软件研发.doc

煤与***共采设计软件研发可行性研究报告中平能化研究院***研究所2010年10月煤与***共采设计软件研发可行性研究报告一、概述1、项目名称、起止时间、承担单位与协作单位项目名称:煤与***共采设计软件研发起止时间:2011年1月-2012年12月承担单位:中平能化研究院***研究所2、简述项目的现状、研究的目的、意义及国内外技术概况项目的现状***,亦称煤层气,是在煤的生成和变质过程中伴生的气体,是一种具有强烈温室效应的气体,其大量直接排放将严重污染大气环境,但是,***又是经济的可燃气体,是一种清洁、方便、高效的能源。据估计,全球埋深浅于2000m的煤层气资源量约为240万亿m3,是常规天然气探明储量的两倍多。中国是世界上煤层气资源最丰富的国家之一,,相当于450亿吨标准煤,与中国常规天然气资源量相当。但是,在煤矿开采过程中,***灾害是威胁煤矿安全生产的巨大隐患之一。近年来,随着开采深度和集约化生产程度的迅速提高,地质条件越来越复杂,煤层***已成为制约矿井安全高效生产的关键因素。大力开发煤层气,既可以充分利用地下资源,又可以改善矿井安全生产条件和提高经济效益,并有利于改善地方环境质量和全球大气环境。实践表明,一旦煤层开采引起岩层移动,即使是渗透率很低的煤层,其渗透率也将增大数十倍到数百倍,甚至更多,为***运移和抽放创造了条件。因此,如何更有效地开发和利用煤层***,实现煤与***两种资源的安全高效共采,一直以来都是煤矿企业和广大科研工作者努力的方向和目标。研究的目的、意义项目研究的目的在于揭示煤岩采动的裂隙发育规律和煤层***吸附、解吸、运移规律,建立煤与***共采的时空协同机制,形成科学、有效、有针对性的煤与***共采理论体系和技术方法,开发煤与***共采设计软件,为煤炭资源的安全、高效、洁净开发和可持续发展提供科学依据和解决方案。国内外技术现状煤层***赋存与运移煤中***的赋存形式有游离态和吸附态,其中吸附***占全部***含量的80%-90%,游离***量占10%-20%;在吸附***量中又以煤体表面吸着的***量占多数。煤的吸附性实际上是固体表面与气体或液体的一种表面作用,这种表面作用之所以能发生,是由于煤体表面的分子存在剩余的自由立场,当***分子碰到煤体表面时,其中一部分将被吸附,并释放出吸附热;在被吸附的***分子中,只有当其重新获得动能,并足以克服煤体表面引力场的位垒时,才能重新回到气相中形成游离态的***。1916年法国化学家朗缪尔(Langmuir)在研究固体表面吸附特性时,得出了单分子层吸附的状态方程,即朗缪尔方程。随后,国内外***研究工作者经过实验和理论分析后发现,该方程同样适用于***在煤体表面的吸附。影响煤体吸附***的主要因素有:***压力、温度和煤的变质程度。冯增朝认为,煤体表面的吸附是固相、吸附相与气相构成的三相介质结构,正是由于吸附相的存在,才使煤的表面张力下降、煤的表面能降低,使煤的固体骨架发生相对膨胀,导致煤的强度降低,使煤易于破碎。煤体吸附***量多,吸附相***所占比例越大,则煤体强度降低的就越多;而煤体解吸***后,强度能有所提高。目前研究煤层***运移的方法主要是渗流理论和扩散理论,其中渗流理论的核心是达西定律,是流体在多孔介质中的流动规律。扩散方程是菲克首先总结得出的,称菲克定律。对于煤岩体,王佑安等测定煤粒***放散速度时发现,当煤粒尺寸小于一定粒度后,煤粒的放散速度基本接近,因此把这一粒度称为极限粒度,认为煤体是由若干尺寸小的煤粒组成,尺寸小于极限粒度的煤粒中的***流动是扩散运动,符合菲克定律;煤粒尺寸大于极限粒度时,***在煤粒之间的流动是渗流运动,符合达西定律。即,在煤体的大孔和裂隙中,***流动是以压力梯度为动力,其运移遵循达西定律;而在微孔结构中,***流动是以浓度梯度为动力,遵循菲克定律。煤层气开采与利用美国自20世纪80年代以来,进行了系统的煤层气地质基础研究,形成了“煤储层双孔隙几何模型”、“中阶煤生储优势与成藏优势理论”、“生物型或次生煤层气成藏理论”、“中阶煤选区评价理论”、“低渗极限与高煤阶煤层气缺陷理论”、“煤储层数值模拟技术”等为核心的煤层气勘探开发理论体系,在此基础理论支撑下,形成了“地面钻井-完井-试井-压裂-排采”为核心的技术工艺流程,是美国的煤层气年产量突破500×1012m3(2005年)。二十余年来,我国煤炭部门、石油部门、地矿部门、地方政府、国内外煤层气公司等先后在中国42个含煤区施工了3000余口煤层气井,但是除了山西沁水盆地东南部、辽宁铁法、山西河东煤田等少数地区实现了局部商业化开发外,大多数煤层气井开发试验结果不理想,彭苏萍院士认为,其原因除客观地质因素影响外,最主要的是煤层气开发是一项系统工程,地质是煤层气开发的基础,开发工艺是地质