煤层气概述教学课件PPT.ppt

,煤 层 气 概 述,提 纲,1.什么是煤层气 2.煤层气的生成及储存条件 3.煤层气的相关政策和优惠条件 4.煤层气的开采现状,煤层气，是指赋存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主并部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体。其成分以甲烷为主，故常称为煤层甲烷。,什么是煤层气,煤层气定义：,(1) 通过将实测煤层气含量数据与等温吸附实验所获得的理论吸附量进行对比发现，绝大多数样点的煤层气吸附饱和度处于吸附欠饱和或接近吸附饱和状态，很少有吸附过饱和状态。这一事实充分证明煤层气的赋存状态以吸附为主。,什么是煤层气,煤层气赋存状态：,(2) 煤层气开发实践进一步证实，煤层气以吸附为主的赋存特点。 几乎所有煤层气井都是在排水降压之后才开始产气的，不具备游离气产出的特征。,什么是煤层气,煤层气赋存状态：,(3) 尽管煤层孔隙及裂隙中充满了水，但水溶甲烷量相对实测煤层气含量值而言是微不足道的。 甲烷水溶实验表明，在通常煤储层温度、压力和矿化度条件下，每升水所能溶解的甲烷也不过0.05 3.11升。若煤层孔隙按30%（此假设值远大于实际情况）计算，每吨煤最多也只有0.25m3的水；用最大溶解度 3 l/l计算，每吨煤最多溶解甲烷只不过是0.75m3。,什么是煤层气,煤层气赋存状态：,经典的3d理论：,什么是煤层气,解吸扩散渗流,煤层气的生成及储存条件,煤中有机质的演化具有阶段性。从物质表现特征和地球化学机理来看，各阶段之间的分划点为煤化作用过程中存在的四次煤化作用跃变。煤层气生成受控于这一机理，也必然反映出相关的阶段性演化特征。 煤储层含气性可从诸多方面进行表征，如煤层气组成、煤层气含气量、含气饱和度、可解吸率以及煤层气资源量、资源丰度等。 含气量是确定煤层气资源量必不可少的参数，与储层压力和吸附等温线结合起来使用，还可以预测煤层气产能。值得注意的是，并不是每个含煤区、每个煤层都赋存有可供开采的煤层气。因此，必须预先测定煤层的含气量。,煤层气的生成及储存条件,阶段性,煤层气的生成及储存条件,持续性,煤层气的生成及储存条件,解吸模型langmuir方程,式中：c(p) 吸附量，m3/t； vl 兰氏体积，m3/t ； p 地层压力,mpa； pl 兰氏压力,mpa。,经典的3d理论：,煤层气的生成及储存条件,式中：qm 为煤基质中甲烷扩散量，m3/day； d 为扩散系数，m2/day； 为形状因子，m-2； g 为甲烷的密度，t/m3； vm 为煤基质块的体积，m3; c(t) 为煤基质中甲烷的平均浓度，m3/t; c(p) 为基质-割理边界上的平衡甲烷浓度，m3/t。,扩散模型fick定律,经典的3d理论：,煤层气的生成及储存条件,渗流模型darcy定律,式中： vl为l相的渗流速度，m/s； l 为l相的粘滞系数，mpas； pl为l相的压差，mpa； l 为渗流途径的长度，m； kl为l相的有效渗透率，10-3m2； k 为多孔介质的绝对渗透率，10-3m2； krl为l相的相对渗透率，10-3m2。,经典的3d理论：,煤层气的生成及储存条件,解吸与吸附的差异：,煤层气的生成及储存条件,大量的实验研究表明，煤层气吸附/解吸具有一定的可逆性并且解吸表现出一定的滞后性，这是一个问题的两个方面，是物理吸附客观本质的体现。,解吸与吸附的差异：,煤层气的生成及储存条件,根据煤层气解吸条件和解吸特征（物理），将其解吸分为： 降压解吸 置换解吸 扩散解吸 升温解吸 等四个亚类。 当然，在这四类解吸作用中降压解吸是其中最主要的也是对煤层气产出贡献最大的。,解吸动力学特征及解吸类型：,煤层气生成及储存条件,（1）降压解吸 降压解吸是一种最特征的物理解吸作用过程，也是煤层气开采过程中最最主要的一种解吸作用。降压解吸的基本特征是，被吸附在煤基质孔隙内表面的煤层气分子由于“外界压力”的降低而变得更为活跃，以致于解脱了范德华力的束缚，由吸附态变为游离态。根据目前对降压解吸的基本认识，其解吸行为基本服从朗缪尔方程。,解吸动力学特征及解吸类型：,煤层气的生成及储存条件,（2）置换解吸 置换解吸的本质是未被吸附的其他气体分子或水分子为而置换了处于吸附态的甲烷分子的位置，从而使原呈吸附态的甲烷分子变为游离态，故普遍存在于煤层气开采过程之中。事实上，置换解吸是“优胜劣汰的自然法则”的具体体现。一方面，未被吸附的其他气体分子和水分子，在普遍存在于各种原子、分子之间的范德华力作用下在不停地争取被吸附的机会，以力图达到动态平衡状态；另一方面，气体分子的热力学性质决定了这些被吸附的气体分子在不停地争脱范德华力束缚，变吸附态为游离态。,解吸动力学特征及解吸类型：,煤层气生成及储存条件,（3）扩散解吸 根据分子扩散理论，只要有浓度差存在，就有分子扩散运动，这是气体分子热力学性质所决定的。研究表明，甲烷气体分子在煤的孔隙内表面得以高度富集，这就与孔隙、裂隙内的流体构成了高梯度的浓度差，这种浓度差迫使甲烷分子扩散，从而造成非常规解吸。基于扩散的普遍存在性，因此扩散解吸也是煤层气开采过程中煤层气解吸的重要的一种作用类型。鉴于扩散解吸的实质是由于浓度差造成的扩散而导致的“解吸”，因此这种扩散的本身是偶于“解吸作用”之中的，是解吸作用与扩散作用的耦合。从解吸的角度，称之为“扩散解吸”。,解吸动力学特征及解吸类型：,煤层气生成及储存条件,（4）升温解吸 据现代物理化学研究表明，吸附剂对吸附质的吸附量是吸附质、吸附剂的性质及其相互作用、吸附平衡时的压力和温度的函数。温度与吸附量呈负相关，与解吸量呈正相关。温度升高，加速了气体分子的热运动，使其具有更高的能力可以逃逸范德华力的束缚而被解吸。有人将温度对解吸速率和解吸量的影响归于影响因素，我们认为温度与压力一样，都是引起解吸的一种动力，应将其定为一种解吸类型。这一类型在煤层气含量测定实验中早已得到证实。我们可以发现，在煤层气含量测定过程中，当解吸罐放入恒温水箱时，即使解吸罐内的压力在升高，煤层气解吸也会加速。 在煤层气开采过程中，其温度往往几乎是“恒定的”。这是因为在煤层气开采过程中，无论是煤层气解吸、扩散还是渗流甚至水的渗流，均没有条件引起煤层温度发生重大变化。即使大量产水需要运距离的水源补给，也会在渗流过程中使其温度均衡。,解吸动力学特征及解吸类型：,煤层气生成及储存条件,煤层气吸附饱和度是指煤层在一定的温度、压力和湿度等条件下对甲烷的吸附饱和程度，实际气含量与理论吸附量之比，一般用百分比表示。吸附饱和度是评价煤层气富集程度和可采性的重要综合指标。,常规油气饱和度是指孔隙体积比,吸附饱和度及物理意义：,煤层气生成及储存条件,吸附饱和度及物理意义：,煤层气生成及储存条件,饱和煤层（a）含有最大的气含量，这在理论上是可能的，如由实验室确定的等温吸附曲线所定义的。在开始脱水和压力下降时，气生产立即开始。,欠饱和煤层（b）含有比煤层可能吸附量要少的甲烷，由于先前发生过脱气事件。为了使气产气甚至需要几年的时间进行脱水和降压，而最终的储量减少。,饱和的,欠饱和的,吸附饱和度及物理意义：,煤层气生成及储存条件,气含量 测定误差,吸附饱和度 误差,等温吸附曲线 实验误差,地层压力 测试误差,吸附饱和度及物理意义：,煤层气生成及储存条件,在煤层气开采过程中，随着排水降压，煤层中流体的压力将逐步降低，煤层气开始解吸时刻对应的压力则被称之为“煤层气临界解吸压力”，一般用mpa表示。临界解吸压力是评价煤层气可采性的重要指标。,临界解吸压力及物理意义：,煤层气生成及储存条件,临储压力比为临界解吸压力与储层压力之比，临储压力比越大，表明越易于排采。,临储压力比及物理意义：,煤层气生成及储存条件,在煤层气开采过程中，煤层气开始大量产出时刻的井底流压则被称之临界产气压力。,临界产气压力(井底流压) 及物理意义：,煤层气产出机理,1、煤层气开发财政补贴政策,煤层气的相关政策和优惠条件,根据财政部关于煤层气（瓦斯）开发利用补贴的实施意见（财建【2007】114号），中央财政按0.2元/m3煤层气（折纯）标准对煤层气开采企业进行补贴，地方财政可根据当地煤层气开发利用情况对煤层气开发利用给予适当补贴，具体标准和补贴办法由地方财政部门自主确定。,增值税先征后退政策。财政部、税务总局增值税优惠政策（国办通【1997】8号）规定：中外合作开采陆上煤层气按实物征收5%的增收税；自营开采陆上煤层气增值税实行先征后返的政策，即按13%的税率征收，返还8个百分点。财政部、国家税务总局2007年1月1下发执行的关于加快煤层气抽采有关税收政策问题的通知（财税【2007】16号）：对煤层气抽采企业的增值税一般纳税人抽采销售煤层气实行增值税先征后退政策。先征后退税款由企业专项用于煤层气技术的研究和扩大再生产，不征收企业所得税。,2、煤层气（瓦斯）开发利用的税收、价格优惠政策,煤层气的相关政策和优惠条件,2、煤层气（瓦斯）开发利用的税收、价格优惠政策,煤层气的相关政策和优惠条件,企业所得税优惠政策（财税字【1992】62号）规定：从事合作开采石油资源的企业所得税的规定，均适用于开采中国陆上煤层气资源的企业；对中外合作开采煤层气的企业所得税实行二免三减半，即从开始获利年度起，第一年和第二年免征企业所得税，第三年至第五年减半征收企业所得税。,煤层气的相关政策和优惠条件,关税减免政策。国务院关于调整进口设备税收政策的通知（国发【1997】37号）规定：自1998年1月1日起，对国家鼓励发展的国内投资项目和外商投资项目进口设备，在规定范围内，免征关税和进口环节增值税。 煤层气价格政策。国务院办公厅1997年国办通【1997】8号规定：煤层气价格按市场经济原则，由供需双方协商确定，国家不限价。,2、煤层气（瓦斯）开发利用的税收、价格优惠政策,煤层气的相关政策和优惠条件,3、煤层气资源管理优惠政策,探矿权使用费优惠政策：第一个勘察年度可以免缴，第二至第三个勘察年度减缴50%，第四至第七个年度减缴25%。 采矿权使用费优惠政策：矿山基建期和矿山投产第一年可免缴，投产底2-3年减缴50%，第4-7年减缴25%，采矿结束当年免缴。,煤层气的相关政策和优惠条件,3、煤层气资源管理优惠政策,矿区使用费优惠政策：按陆地上常规天然气对外合作规定交纳（按气田计算）即：煤层气年产量不超过10*108m3，免征矿区使用费10*108-25*108m3，交纳1%矿区使用费；25*108-50*108m3，交纳2%矿区使用费；超出50*108m3，交纳3%矿区使用费。 资源税优惠政策：地面抽采煤层气暂不征收资源税（财税【2007】16号第5条）。,煤层气被列入1996年修改后的资源综合利用目录（国经贸资【1996】809号），该文件规定：利用煤矿瓦斯气、煤层气，享受财税字（1994）001号、国税发【1994】008号等文件规定的优惠政策。财税字（1994）001号：列入资源综合利用目录内的资源作主要原料生产的产品的所得，自生产经营之日起，免征所得税五年；国税发【1994】008号：对煤层气、煤矿抽放的瓦斯利用项目规定了固定资产投资方向调节税实行零税率。,煤层气相关政策和优惠条件,4、鼓励煤层气利用的其他政策法规,煤层气的开采现状,全国现状,建国以来我国一直重视煤层瓦斯抽放工作，经过50多年发展，井下瓦斯抽放利用技术已在全国高瓦斯矿井普遍推广应用。2006年全国矿井瓦斯抽采总量约为32亿m3，利用率约为30%，评价抽采率为25%。,煤层气的开采现状,晋城市现状,我市范围内共设置煤层气探矿权8个，面积2058.941km2；设置煤层气采矿权6个，面积432.178km2；有4家企业开采煤层气，共施工地面钻井3307口，2009年产气量9.9亿m3。,煤层气的开采现状,晋城市现状,（1）中国石油天然气股份有限公司山西煤层气勘探开发分公司：拥有探矿权3个，面积1602.96km2（山西沁水盆地马必合同区块，面积818km2；山西沁水盆地郑庄区块，面积771.249km2；山西沁水盆地郑村区块，面积13.708km2）；采矿权2个，面积193.108km2（山西沁水盆地樊庄区块，面积94.493km2；山西沁水盆地郑庄区块，面积98.615km2）。在樊庄、成庄、郑庄、郑村累计钻直井577口，水平井50口，投产直井570口，水平井48口，日产气量120万m3。已建成6座集气站和1个数字化处理中心，2009年9月份开始将煤层气输入西气东输主干网，累计输气量2.7亿m3，其中2010年输气量2.1亿m3。,煤层气的开采现状,晋城市现状,（2）中联煤层气股份有限公司山西分公司：拥有探矿权4个，面积430.526km2（山西沁水盆地柿庄南区块，面积336.844km2；山西沁水盆地大宁区块，面积31.468km2；山西沁水盆地晋城潘庄西区块，面积43.974km2；山西沁水盆地晋城潘庄东区块，面积18.24km2）；采矿权2个，面积131.328km2