《华南理工大学课件-天然气开采与综合利用技术4-3(第四章非常规天然气).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《华南理工大学课件-天然气开采与综合利用技术4-3(第四章非常规天然气).ppt（29页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、天然气开采与综合利用天然气开采与综合利用Natural Gas Exploitation and Utilization Technologies 非常规天然气简述非常规天然气简述 非常规天然气非常规天然气概念：概念：非常规天然气资源很多非常规天然气资源很多,包括煤层气（包括煤层气（coal bed methane）、致密岩石中的天然气、地层中流体压力和深、致密岩石中的天然气、地层中流体压力和深层高压异常压力条件下的水中溶解气、地下和海洋底部天层高压异常压力条件下的水中溶解气、地下和海洋底部天然气水合物然气水合物,甚至还有无机天然气等。其中，除煤层甲烷气甚至还有无机天然气等。其中，除煤层甲烷气
2、外，其他非常规天然气尚未投入工业开采。外，其他非常规天然气尚未投入工业开采。12/16/202212/16/20222 煤层甲烷气煤层甲烷气 煤层气又称煤层甲烷是人们俗称的瓦斯。它是在成煤层气又称煤层甲烷是人们俗称的瓦斯。它是在成煤过程中生成并以吸附和游离状态赋存与煤层及周岩的煤过程中生成并以吸附和游离状态赋存与煤层及周岩的自储似天然气体。煤层气与天然气属同一性质的可燃气自储似天然气体。煤层气与天然气属同一性质的可燃气体。其甲烷组分占体。其甲烷组分占90以上，还有少量的二氧化碳、氮、以上，还有少量的二氧化碳、氮、氢以及烃类化合物。热值在氢以及烃类化合物。热值在37620 kJ/m3 以上以上,
3、是一种是一种清洁、高效的气体燃料。清洁、高效的气体燃料。12/16/202212/16/20223What Is CBM?nCBM=Coalbed Methane=Coal Seam GasnNatural Gas in Trapped Coal SeamnThe Purest Form of Natural GasnGenerally 95-98%CH4 ContentnPurity Also Depends the Purity of CoalnAbout 8500-9000 kcal/m3nCBM mixed with air becomes CMMnCMM is Coal Mine M
4、ethanenMethane(5-15%)with air cause spontaneous combustions and leads to explosion in u/g mines12/16/202212/16/20224煤煤 层层 甲甲 烷烷 气气 当煤炭没有被开采条件下，煤层气不会自动释放出来当煤炭没有被开采条件下，煤层气不会自动释放出来;但在采煤过但在采煤过程中，煤层气就自由地释放到大气中，形成煤矿瓦斯。若不及时把瓦程中，煤层气就自由地释放到大气中，形成煤矿瓦斯。若不及时把瓦斯设法抽引出去，就会造成三种危害。斯设法抽引出去，就会造成三种危害。第第一一种种危危害害:若若矿矿井井内
5、内瓦瓦斯斯浓浓度度达达到到一一定定程程度度，遇遇有有火火源源，就就会会发发生生瓦瓦斯斯爆炸。爆炸。第二种危害第二种危害:CH4 释放到大气中，所造成的温室效应比释放到大气中，所造成的温室效应比CO2 要强要强20 多倍多倍第第三三种种危危害害:CH4 对对大大气气层层中中臭臭氧氧(O3)的的破破坏坏作作用用是是CO2 的的7 倍倍，比比弗弗里里昂的破坏作用要强得多。昂的破坏作用要强得多。12/16/202212/16/20225煤层甲烷气煤层甲烷气国家国家煤炭煤炭资资源源/亿亿t煤煤层层气气资资源量源量/万万亿亿m3俄俄罗罗斯斯中国中国美国美国加拿大加拿大澳大利澳大利亚亚65000650004
6、0000400003970039700700007000017000170001131133030323211.311.310108.58.5世界煤层气资源量世界煤层气资源量12/16/202212/16/20226煤层甲烷气煤层甲烷气 我我国国煤煤层层气气资资源源十十分分丰丰富富，位位居居世世界界第第二二，埋埋深深在在2000米米以以内内的的煤煤层层气气资资源源量量就就达达32万万亿亿m3，与与常常规规天天然然气气资资源源量量相相当当，截截至至2002 年年我国煤层气已探明我国煤层气已探明1023 亿亿3地质储量。地质储量。聚聚 煤煤 大大 区区华华 北北西西 北北华华 南南东北东北含煤区，
7、个含煤区，个资源量，资源量，1012 m3资源比例，资源比例，甲烷浓度变化范围，甲烷浓度变化范围，甲烷平均浓度，甲烷平均浓度，2017.1362.67839891137.6527.98859390232.157.8587969290.41.46879490中国主要煤层气资源分布数据表中国主要煤层气资源分布数据表 12/16/202212/16/2022712/16/202212/16/20228煤煤 层层 甲甲 烷烷 气气 沁沁水水盆盆地地是是世世界界储储量量最最大大的的高高煤煤阶阶煤煤层层气气田田之之一一，是是我我国国惟惟一一已已经经探探明明的的整整装装煤煤层层气气田田。该该地地现现探探明明
8、煤煤层层气气地地质储量质储量754亿立方米。亿立方米。12/16/202212/16/20229煤层气产业在能源结构调整和可持续发展中的作用煤层气产业在能源结构调整和可持续发展中的作用 12/16/202212/16/2022101、利于能源结构调整，缓解天然气短缺 2010年年以以后后，常常规规天天然然气气生生产产只只能能满满足足市市场场需需求求的的60%左左右右。尽尽管管天天然然气气缺缺口口可可通通过过进进口口天天然然气气和和液液化化石石油油气气解解决决，但但在在成成本本和和安安全全上上均均存存在在问问题题。预预计计到到2010年年全全国国煤煤层层气气产产量量将将达达到到100亿亿3，20
9、20年年将将达达到到220亿亿3，为为常常规规天天然然气气产产量量的的1/5，成成为为常常规规天天然然气气最最为为现现实实的的战战略略补补充充资资源源。煤煤层层气气可可以以安安全全可可靠靠地地缓缓解解天天然然气气短短缺缺的的局局面面，利利于于能能源源结结构构调调整整；从从开开拓拓新新能能源源的的角角度度上上起起到到了了一一定定的的保保障障油油气气战战略略资资源源的的作作用用，它它比比建建设设油油气气储储备备设设施施来来得得更更快快，效效益益更好，更具有安全性和战略性。更好，更具有安全性和战略性。12/16/202212/16/2022112、调配管输天然气热值，促进管网天然气质量标准统一 下下
10、游游工工程程一一直直是是限限制制煤煤层层气气开开发发的的重重要要因因素素之之一一，“西西气气东东输输”工工程程的的实实施施为为煤煤层层气气产产业业发发展展提提供供了了难难得得的的机机遇遇，它它穿穿越越中中国国众众多多的的油油气气盆盆地地和和含含煤煤盆盆地地，管管线线经经过过的的煤煤层层气气资资源源富富集集地地区区的的总总资资源源量量近近1410141012123 3。因因煤煤层层气气成成分分是是甲甲烷烷，完完全全可可以以与与天天然然气气管管网网互互联联混混输输。为为了了达达到到不不同同天天然然气气之之间间良良好好兼兼容容的的目目的的，利利用用相相对对热热值值较较低低的的煤煤层层气气来调配来调配
11、LNGLNG质量，使其适配管输天然气气源质量，使其适配管输天然气气源。12/16/202212/16/202212 3、有效减排温室气体，改善大气环境 据据联联合合国国统统计计，中中国国煤煤炭炭开开采采每每年年向向大大气气排排放放的的甲甲烷烷量量超超过过194 亿亿m3，约约占占世世界界采采煤煤排排放放甲甲烷烷的的1/3，是是全全球球温温室室气气体体第第一一排排放放大大国国，仅仅山山西西每每年年采采煤煤过过程程中中排排放放的的煤煤层层气气相相当当于于世世界界排排放放总总量量的的7%8%。利利用用煤煤层层气气不不仅仅可可以以直直接接减减少少煤煤矿矿甲甲烷烷排排放放量量，还还可可以以替替代代煤煤炭
12、炭和和石石油油燃燃烧烧，间间接接降降低低CO2的的排排放放量量，缓缓解解大大量量燃燃煤煤造造成成的的环环境境压压力力(燃烧燃烧1t煤约产生煤约产生183的的CO2)。12/16/202212/16/202213煤层气产业在能源结构调整和可持续发展中的作用煤层气产业在能源结构调整和可持续发展中的作用12/16/202212/16/2022144、改善煤矿安全生产条件，提高经济效益 由由于于中中国国煤煤矿矿高高瓦瓦斯斯矿矿井井比比例例大大，煤煤矿矿瓦瓦斯斯事事故故频频繁繁发发生生，平平均均6.3天天发发生生一一起起瓦瓦斯斯爆爆炸炸或或突突出出事事故故，造造成成严严重重的的人人员员伤伤亡亡和和经经济
13、济损损失失。19812003 年年，中中国国地地方方煤煤矿矿每每年年因因死死亡亡事事故故造造成成的的直直接接经经济济损损失失达达10亿亿元元以以上上，影影响响原原煤煤产产量量2000万万吨吨左左右右。煤煤矿矿事事故故死死亡亡人人数数是是世世界界上上主主要要产产煤煤国国煤煤矿矿死死亡亡人人数数的的4倍倍以以上上，百百万万吨吨煤煤死死亡亡率率是是美美国国的的160倍倍，2004年年全全国国共共发发生生煤煤矿矿死死亡亡事事故故3639 起起，造造成成6027 人人死死亡亡。因因此此，如如能能在在采采煤煤之之前前先先将将煤煤层层气气开开采采出出来来，可可以以使使煤煤矿矿生生产产中中的的瓦瓦斯斯涌涌出出
14、量量降降低低7085，变变高高瓦瓦斯斯矿矿为为低低瓦瓦斯斯矿矿，不不仅仅可可从从根根本本杜杜绝绝煤煤矿矿瓦瓦斯斯事事故故，改改善善煤煤矿矿的的安安全全条条件件，提提高高煤煤矿矿的的生生产产效效率率和和经经济效益。济效益。12/16/202212/16/202215中国煤层气资源开发利用现状中国煤层气资源开发利用现状 已已经经完完成成了了从从“瓦瓦斯斯灾灾害害”到到“优优质质能能源源”的的认认识识转转变变。虽虽然然中中国国煤煤层层气气的的开开发发利利用用已已开开始始起起步步，但但是是，由由于于煤煤层层气气勘勘探探起起步步较较晚晚，早早期期勘勘探探专专用用技技术术不不配配套套，勘勘探探思思路路也也
15、不不准准确确，至至今今仍仍然然没没有有达达到到规规模模产产业业化化阶阶段段，煤煤层层气气的的利利用用率率只只有有40。美美国国是是唯唯一一率率先先成成功功实实现现煤煤层层气气商商业业性性开开发发的的国国家家。到到2002 年年底底，全全美美煤煤层层气气生生产产井井达达14200多多口口，当当年年煤煤层层气气产产量量已已达达到到420108m3，比比中中国国常常规规天天然然气气产产量量还还高。高。12/16/202212/16/202216CBM to CNG and LNGnUSA NG production is 550 BCM in 2005n10%of USA gas productio
16、n is from CBMnCBM feeds into natural gas pipelinesnCBM is being produced in Shanxi,Liaoning Huainan,Guizhou from the Coal Mining GroupsnCBM can be compressed and liquifiednCNG and LNGnMarket of NG is very good in China12/16/202212/16/20221712/16/202212/16/20221980klms P/E pipe;7klms steel pipe50klms
17、 roads;50klms powerlinesCH4 Gas Gathering Installation12/16/202212/16/202220CH4 Pipeline Installation12/16/202212/16/202221中国煤层气开发利用的制约因素中国煤层气开发利用的制约因素 n煤层气管理责任不明确煤层气管理责任不明确n资金投入少，关键技术有待攻关资金投入少，关键技术有待攻关n煤层气基础设施建设不完善煤层气基础设施建设不完善 n缺乏国家鼓励发展煤层气产业的扶持政策缺乏国家鼓励发展煤层气产业的扶持政策 12/16/202212/16/202222煤层气产业开发利用的建议
18、煤层气产业开发利用的建议n将煤层气发展纳入国家规划，加速煤层气产业的规模化步伐将煤层气发展纳入国家规划，加速煤层气产业的规模化步伐n掌握资源情况，制订好开发利用规划掌握资源情况，制订好开发利用规划n加大资金投入，重视先进技术的开发加大资金投入，重视先进技术的开发 n将煤层气纳入全国燃气管网规划将煤层气纳入全国燃气管网规划 n加大相关政策扶持力度加大相关政策扶持力度 加快商业化进程加快商业化进程12/16/202212/16/202223 非常规天然气概述非常规天然气概述天然气水合物天然气水合物NGH(Natural Gas Hydrate)在一定温度压力下，气体或易挥发液体与水的聚合分子在一定
19、温度压力下，气体或易挥发液体与水的聚合分子形成的结晶体称为水合物，它是一种笼形晶格包络物，水分形成的结晶体称为水合物，它是一种笼形晶格包络物，水分子形成笼形晶格，而气体或易挥发液体的分子在笼形孔室中。子形成笼形晶格，而气体或易挥发液体的分子在笼形孔室中。天然气水合物（天然气水合物（NGHNGH）是天然气分子是天然气分子(约为约为0.83)被包进被包进水晶体中，水晶体中，以分子形式吸附在冰的晶格骨架中，以分子形式吸附在冰的晶格骨架中，在低温与一在低温与一定压力下形成的定压力下形成的一种特殊的白色结晶固体化合物一种特殊的白色结晶固体化合物,它含有它含有N N2 2 、O O2 2 、CHCH4 4
20、 、C C2 2H H6 6等气体等气体,也称可燃冰。也称可燃冰。12/16/202212/16/202224 非常规天然气概述非常规天然气概述天然气水合物天然气水合物NGH(Natural Gas Hydrate)1971年，世界上首次探明了天然气水合物矿藏的具体存年，世界上首次探明了天然气水合物矿藏的具体存在。在。“可燃冰可燃冰”一般主要存在于冻土层中和海底大陆架斜坡一般主要存在于冻土层中和海底大陆架斜坡中。中。NGH NGH 在在10 10 以下温度和压力大于以下温度和压力大于10 10 MPaMPa 条件下是稳定条件下是稳定的。它存在于永久冻土带和水深超过的。它存在于永久冻土带和水深超
21、过300300500 m 500 m 的浅海中。的浅海中。在理想的状态下。在理想的状态下。1 m1 m3 3 的的NGHNGH可分解为可分解为164 m164 m3 3 的的CHCH4 4 和和0.8 0.8 m m3 3 的水，的水，NGH NGH 比水轻，密度为比水轻，密度为0.880.880.90g/cm0.90g/cm3 3。12/16/202212/16/202225NGH的储量 到到目目前前为为止止,全全世世界界已已发发现现在在NGH 中中所所含含的的CH4 量量为为(1.82.1)1016 m3，相相当当于于地地球球上上已已知知煤煤炭炭、石石油油、天天然然气气等等化化石石燃燃料料
22、的的2倍倍，是是全全球球常常规规天天然然气气可可采采储储量量的的60多多倍。倍。12/16/202212/16/202226NGH的储量美美国国、日日本本、加加拿拿大大等等各各国国已已陆陆续续开开展展对对海海底底可可燃燃冰冰的的开开采采与与利利用用研研究究。美美国国、日日本本等等期期望望在在2015年年之之前前能能够够从水合物中生产出商业性甲烷。从水合物中生产出商业性甲烷。我我国国对对NGH的的研研究究才才刚刚刚刚起起步步，也也相相继继在在东东海海和和南南海海探探测测到到大大量量“可可燃燃冰冰”的的矿矿藏藏存存在在，已已经经发发现现NGH的的天天然然气气储储量量达达57万万亿亿m3。但但随随着着对对NGH研研究究的的不不断断扩扩大大和和深入，在我国境内将会有更多的深入，在我国境内将会有更多的NGH天然气天然气储储量被量被发现发现。12/16/202212/16/20222712/16/202212/16/202228