2018年05月20日 星期日
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“安全”能源煤层气,你了解吗?

2018-5-4 8:54:49 来源:中国矿业报社 作者:唐跃

从大的方面来讲,煤层气的利用可以减排温室气体,保卫地球和人类安全;从小的方面来讲,无论是煤矿安全生产,还是废弃的关闭煤矿矿井的处置,都离不开对煤层气的处置和利用。

煤层气的开发利用与安全密不可分,目前世界上正在进行的煤层气开发利用类型包括原位区开采、采动区开采、井下抽采和废弃矿井抽采,如果对应三种时态,其中前面两种当煤层较浅时是为“将来时”的煤矿生产安全做准备,第三种是服务于“现在时”的煤矿生产安全,最后一种是为“过去时”的煤矿安全服务。

除了前面讲的“采”具有“安全”的特点,煤层气的“安全”特点还体现在“用”上。煤层气比空气轻,稍有泄漏便会“扶摇而上”,因此只要保持室内空气流通,就可以最大限度地避免爆炸和火灾;而煤气、液化气密度比空气重,泄漏后会向下沉积。煤层气爆炸窗口只有水煤气的大约1/5,因此,相对于水煤气而言,煤层气不易爆炸。另外煤层气不含一氧化碳,因此使用煤层气,可以大大减少“煤气中毒”。煤层气和“安全”总是连在一起,可谓是“安全”能源,因此说煤层气的开发利用工作既是经济行为,又是一种社会责任。

煤层气成因研究是找寻煤层气藏的线索之一,那么煤层气是怎么形成的?从名字也可以看出它与煤层的密切关系,煤层气和煤就像毛和皮的关系,煤层气的形成过程也是煤的形成和演化过程。成煤需要特殊环境,在纪录片和电影里看到的大沼泽就是典型的成煤环境。死去的沼泽植物,甚至动物与昆虫的尸体沉积在沼泽底部,由于沼泽常年积水,水质偏酸性,无法完全被腐败与分解,逐渐形成泥炭层。泥炭就是煤前身,其后上覆压力逐渐增大,进一步菌解,泥炭经过压紧和脱水变得更加坚固,成为年轻的煤——褐煤,再继续经历地下温压的“历练”,经煤化作用形成“成熟”和“老年”的煤——烟煤和无烟煤。

煤层气在这一过程的各个阶段都有产生,按其主要作用可以分成生物成因和热成因。生物成因是各种微生物的一系列复杂作用过程导致有机质发生降解作用,煤形成早期埋藏浅、温度低,微生物分解有机质通过二氧化碳还原和甲基类发酵形成以甲烷为主要成分的生物成因气。后面当地壳运动导致煤层抬升,活跃的地下水系统和大气淡水构成了有利于微生物活动的环境时,在偏低温条件下,微生物再次“登上历史舞台”降解和代谢导致煤层中形成了湿气、甲烷及其它有机物。热成因煤层气与常规天然气相似,随着煤变质程度的不断加深,在热力作用下发生热降解和热裂解,形成甲烷为主的气体。世界上多数煤层气藏是生物成因和热成因两种作用的结果,其中次生生物气对煤层气成藏有很大的补充气源的作用。□

(作者单位:中国地质调查局油气资源调查中心)

编辑:宫莉

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