不产生任何废气，是优质的工业化工发电和居民生活燃料。煤层气空气浓度达到时，遇明火就会爆炸，这是煤矿瓦斯爆炸事故的根源。煤层气直接排放到大气中，其温室效应约为二氧化碳的倍，对生态环境破坏性极强。在采煤之前如果先开采煤层气，煤矿瓦斯爆炸率将降低到。煤层气的开发利用具有举多得的功效降低瓦斯含量，具有安全效应有效减排温室气体，产生良好的环保效应作为种高效洁净能源，商业化能产生巨大的经济效益。煤层气的开采般有两种方式是地面钻井开采二是井下瓦斯抽放系统抽出。地面钻井开采的煤层气和抽放瓦斯都是可以利用的，通过地面开采和抽放可以大大减少风排瓦斯的数量，降低了煤矿对通风的要求，改善了矿工的安全生产条件。地面钻井开采方式，国外已经使用。我国有些矿区煤层透气性较差，地面开采有定困难。煤层气过去除了供暖外没有找到合理的利用手段，直未能充分利用，因而抽放瓦斯绝大部分仍然排入大气，花掉了资金，浪费了资源，污染了环境。我国煤层气资源丰富，居世界第三。每年在采煤的同时排放的煤层气在以上，合理抽放的量应可达到左右，除去现已利用部分，每年仍有左右的剩余量，加上地面钻井开采的煤层气，可利用的总量达，约折合标煤吨。如用于发电，每年可发电近千瓦时。我国煤层气分布极不均衡，井产普遍较低，故如何提高煤层气的开采成为当今煤炭行业亟待解决的技术难题。晋西地区是我国进行煤层气资源开发的重要目标区域之，八十年代末至九十年代初，地矿部华北石油局选择了安徽淮南河南安阳和山西柳林三个地区专项建立了煤层气的开放实验区。其中效果最为理想的是山西柳林地区，压裂后日产量最大的达到了。两淮矿区煤层气含量巨大，但由于开采技术不成熟，经常导致瓦斯爆炸等重大安全事故。为借鉴山西在煤层气开采方面的成功经验，有效的变废为宝，国家在两淮煤炭基地投资建设大型油气田及煤层气开发之两淮矿区煤层群开采条件下煤层气抽采示范工程任务二未采区采动区和采空区煤层气抽出技术的研究内容，淮北矿业集团有限责任公司芦岭煤矿井三用地面煤层气压裂井示范工程是其中部分。本文以淮南矿区芦岭煤矿井为例，根据相关的技术规范，对此口井相关段进中国矿业大学届本科生毕业论文第页行了煤层气空气钻井工艺设计，并讨论了国内煤层气空气钻进工艺技术的现状及发展趋势。空气钻进概述空气钻井是目前钻速最快最经济的欠平衡钻井作业方式之，是低压低渗漏特别是恶性井漏钻井最实用的技术。空气钻进是以压缩空气代替冲洗液作为循环介质，吹洗钻井，冷却钻头和携带岩粉至井外的种先进高效的钻井方法。空气钻进可以是正循环钻进，也可以是反循环钻进。空气钻进是欠平衡钻进的种。常规的钻井属于过平衡钻井，钻井液压力大于地层流体压力，小于地层破裂压力。欠平衡钻井时，钻井液压力略小于地层流体压力，仍大于地层破裂压力。这样能及早发现油气藏，有利于防止井喷。空气钻进按照在空气中加注的物质，可以分为干空气钻进雾化钻进泡沫钻进泡沫泥浆钻进等。空气钻井液相对于普通泥浆有如下优点相对密度小，粘度低。相对密度是指空气钻井液与同体积水的质量之比。相对密度决定着岩层的压力。粘度是泥浆流动难易程度的指标。它反映泥浆流动时，其内部摩擦阻力的大小。相对密度小，有利于煤层气的析出粘度小，使井底净化程度高，避免了重复碎岩，也有利于降低钻杆柱的磨损，减少动力设备的负荷。冲洗效果好，钻效高，减少井漏问题。试验数据和生产实践证明，空气作为循环液冷却清洗孔底效果要好于普通泥浆。固相含量大大降低，钻效大幅度提升。主要原因是井底岩石没有井孔内液柱的压力，而空气柱的压力仅为水柱压力的左右，这就使钻头下的岩石在地层压力的反压差作用下最大限度的释放残余应力，岩屑以爆裂的形式崩离母岩体，从而提高了钻进效率。无化学处理剂，成本低，对井壁岩心含水层污染小。空气钻井液般不需加入化学处理机，不仅降低了成本，而且避免了对设备的腐蚀，保证了对岩心纯洁性的要求，避免冲洗液对岩心品位品级的影响。因为要对空气进行分离加压等处理，所以在用空气钻井液时就必须配备专门的空气压缩机，另外在湿孔和含水地层中使用困难。空气钻井作业的好坏很大程度上取决于空气钻井作业设备配置的优劣程度。所以目前空气钻进主要应用于沙漠缺水干孔或严重漏失地层。在水文地质和水井钻井工程中，占有特殊的地位。随着电磁波空气钻井马达的普及和各种设备的不断完善，空气钻井技术将发挥越来越重要的作用。国内外研究现状空气钻进技术国外在年代就取得良好效果，已经广泛应用于矿产勘探和石油开采中。目前，国外已成功采用气体型流体为循环介质来解决易漏钻井速度低的地层面临的钻井技术难题。美国和,中文译文中国矿业大学届本科生毕业论文第页采煤采气体化工艺技术设计摘要根据在不同的采煤工艺条件下的煤与煤层气的结合方式的开采装置和煤与煤层气共采的主要科学技术，采煤采气体化的理论基础有必要进步阐述，这项研究将为煤矿安全开采和煤层气的开发利用提供个参考。关键词煤层气，工艺系统，开采模型概况煤和煤层气两种有益矿产都起源于煤的积累。煤不仅是煤层气的源岩，而且是煤层气的存储岩体。煤层气是煤在演变过程中的种副产品，从资源的角度看它们属于两种不同的矿产资源。煤层气不仅仅是灾难的源头已经被认可。更重要的是，随着煤层气开发技术的进步发展，它已被视为种清洁资源，它是煤矿安全生产的必要条件，是清洁能源的强烈要求。近来，的煤层气利用的专利技术已经被引进，这使的煤层气的开发不仅局限于表层，而且可以利用于地下深部开采。煤矿绿色开采技术首先被钱鸣高提出，包括煤和气开采技术。在煤和瓦斯共采，煤和气同采，能源开采二元化，采煤采气体化和地表开发配合地下深部抽放之间有好多相似的提议。中国是个煤炭生产大国，但是大约半的煤矿都经历了气体爆炸的灾难。现在，地下深部采气技术受到好多限制，比如效率低，投资大，提取率低等等。这些局限不仅威胁到煤矿安全生产，而且造成巨大的资源浪费。还有，由于技术的原因，煤层气表层开发仅限于非爆炸性煤层。因此，确保煤矿安全高效开采和煤层气大型工业化的基本方法就是采煤采气体化。在此论中，采煤采气体化的基本内容将通过它的基本理论，煤矿开采方法和煤层气开发模型被详细地介绍。它将为煤矿安全开采和煤层气的开发和利用提供个指导。采煤采气体化的理论基础吸附状态是煤层气在煤储层中存在的主要形式，渗透率控制着煤层气的运移。由于煤储层般都是低渗透率的致密层，如果储层没有聚集，煤层气的开发不能达到理想的效果。煤矿开采可导致地层运动和增加开采龟裂，这使的深部煤层气开发成为可能。然而，煤层气地下开发工程很可能是复杂而又危险的，而且提取率低，这将导致能源利用率很低。通过钻井，积累和抽放对煤层气的开采可以得到较高浓度的煤层气，同时可以减少煤矿开采过程中的爆炸危险。因此，浅部开发储层积累和通过采煤对深部抽放而卸压是采煤采气体化的实践手段。采煤采气体化的模型煤矿开采模型在不同的地质和技术条件下，煤矿开采方法也多种多样。气体组分影响煤矿安全生产和造成资源浪费的假设使得采煤采气体化的研究颇具意义。不同的开采顺序和煤层厚度控制着气体来源和其散逸，进而控制着煤层气的开发利用。煤矿开采模型可以分为两种。单煤层开采单煤层开采仅适用于薄到中厚煤层，间距很大的多煤层或者煤层埋藏很深在目前经济技术条件下无法进行开采的煤层。还有，在现有的设备和技术条件下无法全采的厚煤层进行分层开采也是很有必要的。更甚的是，分层开采技术也能被用于富含煤层气且有爆炸趋中国矿业大学届本科生毕业论文第页势的薄煤层。开采这种煤层时，气体般来自于开采中的煤层和其围岩，来源相对简单。多煤层共采共同开采适用于多煤层开采和煤层间距很小的煤层。当开采这种类型的煤层时，气体不仅来自于开采中的煤层和围岩，还来自于临近煤层。地爆炸危险和形成保护层的煤层可被开采，进而在开采煤层时爆炸危险可以降低或者排除。煤层气开发模型煤层结构控制着煤储层的渗透性和煤层气的开发模型。根据促进煤聚集的途径，煤层气的开发模型可分为两种。煤层气开发的抽放和分压模型在不可采沉积区域，由于绝大多数的垂直钻井用装入盒中的胶粘工艺来完成，煤储层激发技术用于增加早期煤储层的渗透性，此煤储层中的压力随着煤层气的抽放而逐渐降低，当压力低于临界吸附压力时，煤层气被运移和生产。另项工艺就是利用地质导航技术在煤层中钻出钻井。地表压力通过钻井重新分配，煤储层早期的渗透率也因此而改变。般，这项任务的结果是个敞开的洞，这大大降低了煤层的表层效果。煤层气开发通过抽放和分压进行。煤层气开发的压力释放模型在这项开采过程中，煤储层和围岩中的压力重新分配，也就是在在煤层中压力减小带，压力集中带和源岩压力带等系列伴生结果的形成，也是断裂带，冒落带和下沉带在垂直煤层方向上的形成。由于压力减小带和断裂带的存在，煤储层的渗透性急剧增加。钻井布置在压力减小带和断裂带，这些空隙在负压条件下在煤矿和表层钻井中通过钻孔用真空抽吸泵消耗殆尽。采煤采气体化的关键技术采煤采气体化的提议是煤层气的开发要配合煤矿安全生产的需要，同时，采煤又不影响煤层气的开发。要得到煤和煤层气两种资源产品，有必要全面合理安排。不同的采煤模型控制着不同的煤层气开发模型。因此，采煤采气体化的关键技术需要通过采煤模型来做出定论。单煤层开采时采煤采气体化的关键技术采煤采气体化的关键技术就是从煤层中抽出煤层气。煤层气的可生产性不仅受到煤储层原始渗透性的影响，而且受到激发层的渗透性的影响。不同的煤层结构决定着不同的激发技术。在煤层气地质学中煤层结构可被分成四种类型原始结构煤，片麻状结构煤，碎裂结构煤和穈楞结构煤。根据因煤层结构不同而引起的煤层气的开发模型的不同，单煤层采煤采气体化的关键技术如下。煤储层水力技术由于煤的硬度相对较大，原始结构煤和碎裂结构煤通过水力破碎可以激发。当煤和围岩的机械性质差异较大时，该煤层可用水力爆破。当煤储层的贯入压力超过其裂隙压力时，煤将被爆破。随着水力作用的继续进行，煤中的显微裂隙沿着外侧和垂直方向逐渐开张和延伸。为了避免张开的显微裂隙再次闭合，必须附加个维持其原状的动力。煤层中的主要裂隙随着渗透性的增高而逐渐形成。煤层气随着抽放压力的增加而被采出。虚拟储层激发技术煤层气空气钻井工艺技术设