記者5月23日從中國煤炭科工集團（以下簡稱中國煤科）獲悉，中國煤科武漢設計院科研團隊開展的“新街臺格廟礦區(qū)煤-氣資源協(xié)同開采理論與技術評價”課題近日順利完成驗收。這意味著，該科研團隊在我國首次深入煤炭與天然氣協(xié)同開發(fā)“無人區(qū)”，填補了國內(nèi)整裝煤田煤炭與天然氣協(xié)同開采領域的空白。

鄂爾多斯盆地儲存著豐富的礦藏資源，是國家級重點開發(fā)區(qū)域和全國重要的能源和新型化工基地。地處其中的新街臺格廟礦區(qū)是煤炭和天然氣資源上下疊置的典型代表。

“在新街臺格廟礦區(qū)，天然氣井和管線星羅棋布，壓覆了大量煤炭資源，對煤炭開采帶來重大安全隱患。同樣，煤炭開采形成的采空區(qū)導致天然氣鉆井困難、開發(fā)受限，煤礦采掘擾動影響現(xiàn)有天然氣井及地面設施設備安全?！敝袊嚎莆錆h設計院智慧礦山院院長辛德林介紹，因礦權重疊，多資源協(xié)調(diào)開發(fā)機制不健全，缺乏頂層規(guī)劃和協(xié)調(diào)機制，且單一礦種開采技術不適用于兩種或多種資源開發(fā)等諸多因素，天然氣與煤炭資源協(xié)同開采存在協(xié)調(diào)難度大、開采成本高、資源浪費多、安全隱患大等諸多問題，國內(nèi)外尚未深度開展相關研究。

中國煤科武漢設計院科研團隊歷經(jīng)2年科技攻關，為煤炭與天然氣的協(xié)同開發(fā)提供了理論支撐、技術方法和專項方案。

科研團隊從綜合確保兩種資源高采出率的全新視角出發(fā)，統(tǒng)籌構(gòu)建了煤-氣協(xié)同安全開發(fā)的頂層規(guī)劃。與煤炭大規(guī)模采掘煤層不同，天然氣開發(fā)依賴于部署開發(fā)井組回收地層中的氣體。課題小組提出，將天然氣井口及管線在地面集中規(guī)劃成條帶狀，實現(xiàn)煤炭與天然氣協(xié)同開發(fā)，并稱之為“天然氣開發(fā)走廊”。

課題小組深入現(xiàn)場，分析了不同天然氣開發(fā)井型下的剖面空間關系，構(gòu)建了可滿足煤-氣重疊區(qū)整體開發(fā)要求的天然氣開發(fā)走廊體系。根據(jù)走廊體系，針對臺格廟整裝礦區(qū)，課題小組提出“四定”模式，即開發(fā)模式設定、走廊位置選定、走廊尺寸確定、開發(fā)時序設定，并由此構(gòu)建了協(xié)同開發(fā)方案。

在天然氣和煤炭的協(xié)同開采中還存在大量的工程技術難題。例如，常規(guī)的天然氣井封堵工藝完備成熟，但是并不能滿足兩種資源協(xié)調(diào)開采時安全生產(chǎn)的要求。“如果天然氣井導通煤礦開采層上下的承壓含水層，或者是導通了天然氣儲層，那么煤礦將面臨重大安全事故?！闭n題小組成員趙強解釋道。

針對上述難題，課題小組通過調(diào)研走訪、理論研究、大量計算，提出了“五段封堵、三層阻隔、查固補注、分段用材、層層質(zhì)檢”的天然氣廢棄井立體全井段封堵體系，并開展了工業(yè)試驗。在該封堵體系的保障下，課題小組分析了巷道、探巷、工作面過廢棄井的適用條件，提出了相應的解決方案。

據(jù)介紹，相關研究成果為能源的安全高效開采提供了重要技術支撐，也為能源行業(yè)綠色發(fā)展提供了新的路徑。

來源: 科技日報