我國注氣驅(qū)替煤層瓦斯技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀與展望

郝定溢，葉志偉，方樹林

(1.中國礦業(yè)大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，江蘇 徐州 221166；2.天地科技股份有限公司開采設(shè)計(jì)事業(yè)部，北京100013)

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采選技術(shù)

我國注氣驅(qū)替煤層瓦斯技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀與展望

郝定溢1，葉志偉1，方樹林2

(1.中國礦業(yè)大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，江蘇 徐州 221166；2.天地科技股份有限公司開采設(shè)計(jì)事業(yè)部，北京100013)

摘要：注氣驅(qū)替煤層瓦斯技術(shù)的應(yīng)用可以顯著提高煤層瓦斯采收率，并具有環(huán)保性。基于國內(nèi)外注氣驅(qū)替煤層瓦斯發(fā)展?fàn)顩r及主要機(jī)理，從注氣位置(地面和地下)、注氣模式(自然涌出、負(fù)壓抽采、只注不抽、邊注邊抽和間歇注氣等)和注入氣體種類(純CO2、純N2和混合氣體等)等三個(gè)方面對(duì)比分析了我國注氣驅(qū)替煤層瓦斯技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀。最后，結(jié)合注氣驅(qū)替煤層瓦斯現(xiàn)階段的發(fā)展現(xiàn)狀，從低煤階煤層氣注氣技術(shù)、多儲(chǔ)層聯(lián)合開采注氣技術(shù)、深部煤層氣注氣技術(shù)、新型氣體注氣技術(shù)和多措施聯(lián)合注氣技術(shù)等五個(gè)方面對(duì)注氣驅(qū)替煤層瓦斯技術(shù)進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：注氣驅(qū)替；煤層瓦斯；注氣位置；注氣模式；氣體種類

煤層瓦斯(煤層氣)開采始自20世紀(jì)70年代美國在圣胡安盆地發(fā)現(xiàn)并開采煤層氣[1]。其后相繼在粉河盆地、阿巴拉契亞盆地等大部分含煤沉積盆地成功開采煤層氣[2-3]。緊接著，加拿大等國也對(duì)煤層氣成功開采[4]。

中國煤層氣地面開采從1996年成立中聯(lián)煤層氣公司開始，經(jīng)過十幾年的煤層氣勘探和開發(fā)試驗(yàn)，表明中國的煤層氣資源總體賦存特征為：①低壓、低滲、低飽和的“三低”現(xiàn)象突出；②成煤后期的構(gòu)造破壞嚴(yán)重，造成部分地區(qū)的構(gòu)造煤發(fā)育，使儲(chǔ)層改造對(duì)煤層氣井產(chǎn)能的激勵(lì)無法實(shí)現(xiàn)，對(duì)其他煤體中的氣體流動(dòng)造成了阻礙(如滇東黔西地區(qū)的多煤層高應(yīng)力煤層氣)；③高煤階和低煤階煤層氣資源量占總資源量的五分之四以上(約為85%)[5]。目前，中國關(guān)于高煤階煤層氣主要形成了沁水盆地、鄂爾多斯盆地兩大煤層氣產(chǎn)業(yè)基地，其中最具代表性的煤層氣地面開發(fā)商業(yè)化項(xiàng)目有：①山西晉城藍(lán)焰公司主導(dǎo)的潘莊煤層氣地面開發(fā)項(xiàng)目；②中聯(lián)公司主導(dǎo)的山西沁南煤層氣開發(fā)應(yīng)用高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程——潘河先導(dǎo)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目等[6]。而關(guān)于分布在西北侏羅系地層等的低煤階煤層氣的抽采方法則尚在研究試驗(yàn)之中，如西峽溝地區(qū)(位于新疆三塘湖盆地)煤層氣井[7]。地下抽采始于20世紀(jì)50年代，經(jīng)過六十多年的發(fā)展，地下抽采技術(shù)與規(guī)模都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，使得煤礦瓦斯災(zāi)害發(fā)生的次數(shù)減少，井下的安全性得到了大大地提高，形成了巨大的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益。

隨著煤層氣開采的不斷發(fā)展，形成了松動(dòng)爆破、水力割縫、水力壓裂、大直徑鉆孔和交叉鉆孔等[8]各種提高煤層氣采收率的技術(shù)。1995年美國在圣胡安盆地進(jìn)行首次注CO2驅(qū)替煤層瓦斯的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，使得煤層氣產(chǎn)量增加150%，采收率提高95%[9]。加拿大等國進(jìn)行了注純CO2、純N2、富含CO2的煙道氣等驅(qū)替煤層瓦斯的研究與試驗(yàn)[10]。中國于2004年在山西沁水盆地進(jìn)行了注CO2驅(qū)替煤層瓦斯的首次試驗(yàn)研究[5]，2006年進(jìn)行了注入壓縮空氣驅(qū)替煤層瓦斯的試驗(yàn)[11]，表明注氣驅(qū)替煤層瓦斯技術(shù)適用于中國的低滲透性煤層[12]。

隨著煤層氣行業(yè)的逐步發(fā)展，注氣驅(qū)替煤層瓦斯技術(shù)因其環(huán)保性、安全性和經(jīng)濟(jì)性，以及能顯著提升煤層瓦斯采收率而越來越受關(guān)注。筆者通過整理對(duì)比分析現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用注氣驅(qū)替技術(shù)的情況，為類似礦區(qū)開采煤層氣提供依據(jù)，同時(shí)提出注氣驅(qū)替技術(shù)的發(fā)展方向。

1注氣驅(qū)替瓦斯主要機(jī)理

1)注CO2驅(qū)替煤層瓦斯。①由于煤對(duì)CO2的吸附性比CH4強(qiáng)，所以CO2在注入煤層后，會(huì)將吸附在煤基質(zhì)上的部分CH4驅(qū)替置換出來，同時(shí)會(huì)與CH4競(jìng)爭(zhēng)吸附位；②注入的CO2氣體在流出煤層時(shí)，會(huì)載攜部分CH4一同流出煤層；③由于CO2的不斷注入，使CO2分壓不斷增大，CH4分壓降低，一方面破壞了CH4的吸附—解吸平衡，另一方面增大了微孔隙兩端濃度差，從而使得CH4進(jìn)一步解吸并涌出煤層。

2)注N2驅(qū)替煤層瓦斯。①由于N2注入煤層時(shí)須保持N2壓力高于煤層CH4壓力，故可使煤層中處于游離態(tài)的CH4排出，同時(shí)破壞CH4的吸附—解吸平衡；②孔隙中處于游離態(tài)的CH4排出，CH4的濃度降低，小于裂隙中CH4濃度，從而形成濃度差，使裂隙中的CH4向外擴(kuò)散，孔隙中的N2向裂隙中擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)N2對(duì)CH4的擴(kuò)散式置換；③不斷注入N2，使得N2占據(jù)了一些由于CH4剛剛解吸而空出的吸附位，雖然煤對(duì)CH4的吸附性比N2強(qiáng)，但N2的介入可以起到一定的阻礙作用，降低CH4重新被吸附的機(jī)會(huì)；④注入的N2氣體在流出煤層時(shí)，會(huì)載攜部分CH4一同流出煤層。

煤層注氣時(shí)，氣體在煤層中的滲流、擴(kuò)散、置換與吸附—解吸等是相互作用、相互影響、相互制約的。

2注氣驅(qū)替煤層瓦斯應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1注氣位置

根據(jù)注氣位置的不同，可以將注氣驅(qū)替煤層瓦斯分為地面注氣抽采和地下注氣抽采。其中，地面注氣抽采直接將煤層氣儲(chǔ)層作為注氣區(qū)域進(jìn)行抽采，提高煤層氣采收率，實(shí)現(xiàn)煤層氣抽采的經(jīng)濟(jì)效益，主要有沁水盆地的地面煤層氣注氣開發(fā)項(xiàng)目，典型的有中聯(lián)煤層氣在沁水盆地南部的地面井進(jìn)行的單井注氣提高煤層氣采收率的試驗(yàn)等[18]；而地下注氣抽采的注氣區(qū)域則不一定相同，陽煤集團(tuán)石港礦在15105工作面切眼巷幫煤壁進(jìn)行注氣(圖1)，注氣后排放瓦斯效率提高一倍以上，并在15107進(jìn)風(fēng)巷道掘進(jìn)工作面注氣(圖2)，效率提高1.6倍以上[17]；淄礦集團(tuán)葛亭礦由于受斷層等構(gòu)造的影響，個(gè)別采空區(qū)積存大量的甲烷等有害氣體，存在火災(zāi)隱患，故在2311采空區(qū)進(jìn)行了瓦斯抽放(圖3)，實(shí)施了“氮?dú)怛?qū)替置換抽放瓦斯的治理采空區(qū)有害氣體技術(shù)”，使得既提高了煤層氣采收率，又避免了煤層瓦斯災(zāi)害，同時(shí)在過程中，補(bǔ)充足量氮?dú)?，以阻止新鮮空氣進(jìn)入采空區(qū)引起自燃發(fā)火[19]。地下注氣抽采，不僅是為了產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，更重要的是在提高煤層氣采收率的同時(shí)進(jìn)行礦井瓦斯防治，減少瓦斯災(zāi)害。

圖1　陽煤集團(tuán)石港礦工作面切眼試驗(yàn)布孔(單位：m)

圖2　陽煤集團(tuán)石港礦掘進(jìn)工作面試驗(yàn)布孔(單位：mm)

圖3　淄礦集團(tuán)葛亭礦瓦斯抽放布孔圖

2.2注氣模式

目前，應(yīng)用于注氣驅(qū)替煤層瓦斯的模式主要有：自然涌出、單抽采(負(fù)壓抽采)、只注不抽、邊注邊抽、間歇注氣等。

其中，陽煤集團(tuán)在井下進(jìn)行了邊注邊抽與單抽采的抽排效果對(duì)比，得出邊注邊抽的瓦斯抽采效率比單抽采提高1.6倍以上(表1)[17]；重慶礦區(qū)則在井下分別試驗(yàn)了煤層瓦斯自然涌出、單孔只注不抽、單孔邊注邊抽、多孔只注不抽、多孔邊注邊抽和多孔間歇注氣等多種注氣方法[20](表2)，分析比較得出以下結(jié)論：①間歇注氣時(shí)，注氣結(jié)束后立即改為負(fù)壓抽采，CH4濃度短時(shí)間內(nèi)急速增大，原因是注入的氣體原路返回，在排氣過程中隨帶大量的CH4排出。②多孔只注不抽比單孔只注不抽的驅(qū)氣量要大一個(gè)數(shù)量級(jí)，多孔比單孔的驅(qū)替平均CH4濃度稍大；多孔邊注邊抽和單孔邊注邊抽的比較與只注不抽情況類似；單孔只注不抽比單孔邊注邊抽的注氣量稍小，二者在相同數(shù)量級(jí)，但邊注邊抽比只注不抽的CH4濃度小得多，主要是由于抽采條件下CH4被負(fù)壓迅速帶走；多孔邊注邊抽與多孔只注不抽的比較與單孔情況類似。

對(duì)于間歇注氣驅(qū)替煤層瓦斯的抽采方案，吳世躍等[21]專門做了研究試驗(yàn)，并得出：邊注邊抽的增產(chǎn)機(jī)理主要是驅(qū)替，間歇注氣的增產(chǎn)機(jī)理主要是競(jìng)爭(zhēng)吸附置換；短期的間歇注氣效果好于邊注邊抽，但間歇注氣距離短，攜帶甲烷量有限，甲烷濃度衰減變化較快，需要反復(fù)多次進(jìn)行間歇注氣方可取得較好效果；長(zhǎng)期注抽情況下，邊注邊抽效果好于間歇注氣。沁水盆地南部進(jìn)行的單井注入CO2提高煤層氣采收率的試驗(yàn)，采用了間歇注氣驅(qū)替煤層瓦斯的注氣模式，顯著提高了單井產(chǎn)量和采收率，總結(jié)出采用低速高壓的注入泵、控制注入量、保證注氣壓力低于地層破壞壓力的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，并發(fā)現(xiàn)多井生產(chǎn)比單井生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益要好的多[18]。

表1　陽煤集團(tuán)石港礦邊注邊抽與單抽效果對(duì)比

表2　重慶天府在各種注氣條件下平均驅(qū)替CH4量

2.3注入氣體種類

目前，注入氣體種類主要有CO2、N2及含CO2或N2的混合氣體。

1)注入純CO2。驅(qū)替煤層瓦斯，明顯提高煤層氣采收率(最大采收率為76%，而普通開采最大采收率為44%[22])，產(chǎn)生安全和經(jīng)濟(jì)效益；同時(shí)注CO2驅(qū)替煤層瓦斯還可以封存CO2，減少溫室氣體，產(chǎn)生環(huán)境效益。但經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果顯示，在CO2注入煤層后，煤層滲透率降低近2個(gè)數(shù)量級(jí)，研究表明是由于CO2將CH4置換后，CO2吸附在煤基質(zhì)上，導(dǎo)致煤層體積膨脹，滲透率降低[23]，使得突出可能性比原含瓦斯煤層較高；另外，目前關(guān)于CO2的提純?nèi)源嬖诔杀靖叩膯栴}。

2)注入純N2。驅(qū)替煤層瓦斯，提高煤層氣采收率(最大采收率為54%[22])，產(chǎn)生安全和經(jīng)濟(jì)效益；同時(shí)，注入N2后，由于煤對(duì)N2的吸附性小于CH4，N2驅(qū)替CH4后，煤基質(zhì)收縮，孔隙增大，使煤層滲透性增大，利于煤層瓦斯進(jìn)一步排出；另外，煤層總體形變，應(yīng)力減小并且煤層瓦斯壓力減小，使煤層突出的可能性降低(目前獲得純度為99.999%的高純氮的成本較低)。

3)混合氣體。主要有壓縮空氣和煙道氣，煙道氣又分為普通煙道氣和富含CO2的煙道氣。壓縮空氣，成本具有廉價(jià)性，但對(duì)具有自燃傾向性的煤層使用壓縮空氣有可能造成煤層自燃，在陽煤和重慶天府等公司采用注入壓縮空氣驅(qū)替煤層瓦斯的試驗(yàn)，效果顯著；煙道氣，可以回收廢氣，驅(qū)替煤層瓦斯，由于普通煙道氣富含N2，故對(duì)煤層的壓力不會(huì)太大[11，24]；富含CO2的煙道氣，需要后期增大CO2的比例，成本比普通煙道氣較高，同時(shí)由于富含CO2，故對(duì)煤層仍有一定壓力。采用混合氣體的有重慶天府煤礦[20]、潞安集團(tuán)常村煤礦等[25，26]，其中天府煤礦的滲透率為4.175×10-8D，首先采取高壓水射流割縫卸壓等增滲措施對(duì)煤層進(jìn)行降壓，達(dá)到降壓極限后再注入空氣抽采煤層氣。

相關(guān)研究人員還從注氣驅(qū)替煤層瓦斯的時(shí)效特性，增大注氣驅(qū)替有效影響半徑等方面進(jìn)行了研究試驗(yàn)[27-30]。楊宏民等[27]指出：針對(duì)突出煤層注氣時(shí)，注氣壓力越大，瓦斯含量下降越快，消突周期越短，存在合理的注氣壓力區(qū)間；注氣孔附近區(qū)域?yàn)樽怛?qū)替煤層瓦斯的薄弱區(qū)域；煤層中瓦斯含量隨注氣時(shí)間的增加而減少。王兆豐等[30]指出：相同注氣時(shí)間時(shí)，注氣有效影響半徑隨注氣壓力的增加而變大；相同注氣壓力時(shí)，注氣驅(qū)替有效影響半徑隨注氣時(shí)間的增加而變大，但單位時(shí)間內(nèi)的增加量變小。

從注氣位置、注氣模式、注入氣體種類等方面對(duì)比分析了目前注氣驅(qū)替煤層瓦斯技術(shù)在我國的應(yīng)用現(xiàn)狀。在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用注氣驅(qū)替煤層瓦斯技術(shù)時(shí)，可以依據(jù)注氣位置、煤層瓦斯賦存特征等，具體選用不同的注氣模式與注氣種類，進(jìn)行注氣驅(qū)替。并在大規(guī)模注氣驅(qū)替前進(jìn)行先導(dǎo)性試驗(yàn)，為形成體系化、規(guī)模化的注氣驅(qū)替提供有利條件。而由于注氣驅(qū)替技術(shù)利用的是導(dǎo)致溫室效應(yīng)的二氧化碳或空氣中大量含有的氮?dú)?，因而注氣?qū)替技術(shù)相比其他提高煤層氣采收率的技術(shù)在環(huán)保方面有其獨(dú)特的優(yōu)越性，所以注氣驅(qū)替煤層瓦斯有可能將成為未來煤層氣開采的重要手段。但由于我國煤層瓦斯賦存特征的特殊性與現(xiàn)階段現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用技術(shù)的不完善性，注氣驅(qū)替技術(shù)仍有較大的發(fā)展空間。

3注氣驅(qū)替煤層瓦斯技術(shù)展望

隨著煤礦安全重視程度的提高、煤層氣帶來的經(jīng)濟(jì)效益的逐漸顯現(xiàn)，及注氣驅(qū)替煤層瓦斯技術(shù)優(yōu)越性的不斷凸顯，注氣驅(qū)替煤層瓦斯技術(shù)將迎來巨大的發(fā)展機(jī)遇。

1)低煤階煤層氣注氣技術(shù)。目前，我國針對(duì)高煤階煤層氣的注氣抽采方法已逐步形成體系，接下來，應(yīng)借鑒高煤階與中煤階煤層氣抽采經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)參考國外低煤階煤層氣的注氣技術(shù)，開發(fā)適用于低煤階煤層氣的注氣技術(shù)，同時(shí)進(jìn)行注氣驅(qū)替低煤階煤層氣的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，增強(qiáng)低煤階煤層氣注氣技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)適用性。

2)多儲(chǔ)層聯(lián)合開采注氣技術(shù)。研究適用于含煤巖系煤層氣與致密氣的多儲(chǔ)層聯(lián)合開采注氣技術(shù)，對(duì)煤層氣與致密氣進(jìn)行分層開采，使得注氣開采產(chǎn)量提升，達(dá)產(chǎn)時(shí)間縮短，達(dá)到一井多用的目的。

3)深部煤層氣注氣技術(shù)。隨著我國煤炭開采的發(fā)展，煤炭采深的逐漸加深，煤層氣儲(chǔ)層也逐漸向深部發(fā)展，而深部煤層的壓力、滲透性等不同于淺部煤層，因此，關(guān)于適用于深部煤層的注氣驅(qū)替煤層瓦斯技術(shù)也是一個(gè)重點(diǎn)研究方向。

4)新型氣體注氣技術(shù)。目前國內(nèi)外用于注氣驅(qū)替煤層瓦斯的氣體主要有CO2、N2或富含CO2、N2的氣體(如煙道氣、壓縮空氣等)，需在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)之上，繼續(xù)尋找研究能更大程度提高煤層氣采收率的其他氣體(或其他組分不同的混合氣體)進(jìn)行注氣驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，尋找研究更適合注氣驅(qū)替煤層瓦斯的氣體。

5)多措施聯(lián)合注氣技術(shù)：根據(jù)已有的注氣與水力壓裂技術(shù)相結(jié)合共同提高煤層氣采收率的經(jīng)驗(yàn)與效果，研究注氣技術(shù)與其他一項(xiàng)或多項(xiàng)增滲技術(shù)(如水力割縫等)相結(jié)合提高煤層氣采收率的方法。同時(shí)研究新的注氣模式，使得注氣有效影響半徑顯著增大，最大限度地提高煤層氣采收率。

4結(jié)論

通過對(duì)注氣驅(qū)替煤層瓦斯主要機(jī)理的總結(jié)，并從注氣位置(地面與地下)、注氣模式(自然涌出、負(fù)壓抽采、邊注邊抽、只注不抽、間歇注氣等)、注入氣體種類(純CO2、純N2、混合氣體等)等三個(gè)方面將注氣驅(qū)替煤層瓦斯技術(shù)在我國現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的情況進(jìn)行了整理與對(duì)比。在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用注氣驅(qū)替煤層瓦斯技術(shù)時(shí)，可以依據(jù)注氣位置、煤層瓦斯賦存特征等，具體選用不同的注氣模式與注氣種類，進(jìn)行注氣驅(qū)替。

從低煤階煤層氣注氣技術(shù)、多儲(chǔ)層聯(lián)合開采注氣技術(shù)、深部煤層氣注氣技術(shù)、新型氣體注氣技術(shù)、多措施聯(lián)合注氣技術(shù)等五個(gè)方面對(duì)注氣驅(qū)替煤層瓦斯技術(shù)進(jìn)行了展望。

參考文獻(xiàn)

[1]Scott A R，Kaiser W R，Ayers Jr W B.Thermogenic and secondary biogenic gases，San Juan Basin，Colorado and New Mexico--implications for coalbed gas producibility[J].AAPG bulletin，1994，78(8)：1186-1209.

[2]Montgomery S L.Powder River Basin，Wyoming：An Expanding Coalbed Methane (CBM) Play[J].Aapg Bulletin American Association of Petroleum Geologists，1999，83(8)：1207-1222.

[3]Paul C Lyons.The central and northern Appalachian Basin—a frontier region for coalbed methane development[J].International Journal of Coal Geology，1998，38(1)：61-87.

[4]Gunter W D，Gentzis T，Rottenfusser B A，et al.Deep coalbed methane in Alberta，Canada：A fuel resource with the potential of zero greenhouse gas emissions[J].Energy Conversion & Management，1997，38(96)：S217-S222.

[5]中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司.中國煤層氣勘探開發(fā)技術(shù)研究[M].北京：石油工業(yè)出版社，2007：197-272．

[6]張子敏．瓦斯地質(zhì)學(xué)[M]．徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2009：344-347．

[7]梁輝，王莉，葛啟兵，等.西峽溝地區(qū)煤層氣排采效果分析[J].吐哈油氣，2012(1)：8-11.

[8]李保東.高產(chǎn)高效工作面瓦斯綜合治理技術(shù)研究現(xiàn)狀[J].煤礦安全，2011(5)：120-122.

[9]Reeves S R.The Coal-Seq project：Key results from field，laboratory and modeling studies[C]//Proceedings of the 7th International Conference on Greenhouse Gas Control Technologies (GHGT-7).Vancouver，Canada.2004：1399-1406.

[10]Gunter W D，Mavor M J，Robinson J R.CO2 storage and enhanced methane production：field testing at Fenn-Big Valley，Alberta，Canada，with application[C]//Proceedings of the 7th International Conference on Greenhouse Gas Control Technologies (GHGT-7).Vancouver，Canada.2004：413-421.

[11]方志明.混合氣體驅(qū)替煤層氣技術(shù)的機(jī)理及試驗(yàn)研究[D].武漢：中國科學(xué)院研究生院(武漢巖土力學(xué)研究所)，2009：22-35．

[12]秦勇，袁亮，胡千庭，等.我國煤層氣勘探與開發(fā)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2012(10)(10)：1-6.

[13]Saghafi A，F(xiàn)aiz M，Roberts D.CO2storage and gas diffusivity properties of coals from Sydney Basin，Australia[J].International Journal of Coal Geology，2007，70(1)：240-254.

[14]Hall F E，Zhou C，Gasem K A M，et al.Adsorption of pure methane，nitrogen，and carbon dioxide and their binary mixtures on wet Fruitland coal[C]// Eastern regional conference and exhibition of the Society of Petroleum Engineers：natural gas-a bright future，Charleston，WV (United States)，1994：8-10.

[15]楊宏民.井下注氣驅(qū)替煤層甲烷機(jī)理及規(guī)律研究[D].焦作：河南理工大學(xué)，2010：19-37．

[16]Ottiger S，Pini R，Storti G，et al.Measuring and modeling the competitive adsorption of CO2，CH4，and N2on a dry coal[J].Langmuir，2008，24(17)：9531-9540.

[17]楊宏民，張鐵崗，王兆豐，等.煤層注氮驅(qū)替甲烷促排瓦斯的試驗(yàn)研究[J].煤炭學(xué)報(bào)，2010 (5)：792-796.

[18]葉建平，馮三利，范志強(qiáng)，等.沁水盆地南部注二氧化碳提高煤層氣采收率微型先導(dǎo)性試驗(yàn)研究[J].石油學(xué)報(bào)，2007，28(4)：77-80.

[19]張福成，王昌斌，楊廣文，等.氮?dú)庵脫Q法治理采空區(qū)有害氣體技術(shù)[J].煤礦安全，2008(3)：36-37.

[20]李志強(qiáng)，王兆豐.井下注氣強(qiáng)化煤層氣抽采效果的工程試驗(yàn)與數(shù)值模擬[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011(4)：72-77.

[21]吳世躍，張美紅，郭勇義.單井間歇注氣開采煤層氣生產(chǎn)過程分析[J].太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2008(2)：148-150.

[22]吳世躍，趙文.自然降壓開采和注氣開采煤層氣的效果評(píng)價(jià)[J].中國礦業(yè)，2004，13(10)：76-79.

[23]吳世躍，郭勇義，宋建國，等.CO2地下處置、煤層氣開采及環(huán)境保護(hù)研究分析[J].太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2007(1)：88-90.

[24]方志明，李小春，李洪，等.混合氣體驅(qū)替煤層氣技術(shù)的可行性研究[J].巖土力學(xué)，2010(10)：3223-3229.

[25]傅國廷.潞安低滲透性軟煤層瓦斯驅(qū)替技術(shù)實(shí)踐[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2009，36(S1)：90-91.

[26]許浩，湯達(dá)禎，郭本廣，等.柳林地區(qū)煤層氣井排采過程中產(chǎn)水特征及影響因素[J].煤炭學(xué)報(bào)，2012，37(9)：1581-1585.

[27]楊宏民，夏會(huì)輝，王兆豐.注氣驅(qū)替煤層瓦斯時(shí)效特性影響因素分析[J].采礦與安全工程學(xué)報(bào)，2013 (2)：273-277.

[28]謝英剛，孟尚志，萬歡，等.臨興地區(qū)煤系地層多類型天然氣儲(chǔ)層地質(zhì)條件分析[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2015，43(9)：71-75.

[29]倪小明，賈炳，曹運(yùn)興.煤層氣井水力壓裂伴注氮?dú)馓岣卟墒章实难芯縖J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2012(1)：1-3.

[30]王兆豐，陳進(jìn)朝，楊宏民.注氣驅(qū)替煤層甲烷的有效影響半徑研究[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2012，40(9)：28-31.

收稿日期：2016-01-04

基金項(xiàng)目：江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助(編號(hào)：BK20140208)；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助(編號(hào)：51374200)

作者簡(jiǎn)介：郝定溢(1992-)，男，山西平遙人，漢族，在讀碩士，從事煤與瓦斯共采，煤層氣抽采等方面的研究。E-mail：hdy@cumt.edu.cn。

中圖分類號(hào)：TD712

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-4051(2016)07-0077-05

Present situation and prospect of coal seam gas recovery by gas injection technology utilization in China

HAO Ding-yi1，YE Zhi-wei1，F(xiàn)ANG Shu-lin2

(1.School of Mines，China University of Mining & Technology，Xuzhou 221166，China；2.Mining & Designing Department，Tiandi Science & Technology Co.，Ltd.，Beijing 100013，China)

Abstract:Gas injection technology can significantly improve the gas recovery rate，and is friendly to the environment.Based on the development status and main mechanism of gas injection，present status of coal seam gas recovery by gas injection technology utilization in China are compared and analyzed in three aspects，including gas injection location (surface and underground)，gas injection models (natural emission，negative pressure drainage，injection without drainage，injection with drainage and intermittent gas injection，etc.) and injected gas type (pure CO2，pure N2 and mixed gas，etc.).At last，combined with the development situation of gas injection technology，the following development prospects were proposed：the gas injection technology to low rank coal seam，the gas injection technology to recover multi reservoir，the gas injection technology to the deep coal seam，the gas injection technology with new gas type and the injection technology combined with other methods.

Key words：gas injection；coal seam gas；gas injection position；gas injection model；gas type