甲烷煤田与常规气田有许多重要区别,因此,它们的开发,在技术上注定有别。
甲烷煤田的主要特点是:煤层中的甲烷均含在煤层的显微孔隙和裂缝中。而常规气田则不同,那里的气多处于游离状态并足够充满钻井,以保证直接依靠地下自然压力为工业化开采提供足够的气流。不同煤种甲烷含量不均匀。如:褐煤中甲烷总含量比无烟煤少。而无烟煤由于煤层渗透性低,开采其中的甲烷比在褐煤中要困难得多。对开采煤层甲烷来说,有足够供工业化开采的甲烷含量且煤层渗透性又好的煤层是最好的。而俄罗斯库兹巴斯含煤盆地的许多煤矿,正好是这个类型的煤层。
目前,俄罗斯在实施从煤层中开采甲烷的方法主要是:
1.传统上要先从现有地下巷道排出甲烷,紧接着再用大量清洁空气通风。这样可保持甲烷的安全浓度(在地下巷道要小于2%和在煤矿井筒小于0.75%)。
2.在采煤开始前,使用煤层脱气的方法。为此,要从地表钻专门纵向井,以及水平井和地下斜井。
实际从地表经纵向井单独析出纯净的甲烷,也就是在煤层中甲烷处于高压之下析出的。经水平井和地下斜井减压,甲烷向地表排出。在这种情况下,水泵出口处的甲烷浓度较低,为15%~55%。基本上这是由于空气从现有巷道渗入的。
从纵向脱气井出来的甲烷按本身化学成分,实际上类似天然气。这些甲烷经不复杂的系统处理(稳压、调整可控温度、湿度和除尘)后,即可像天然气那样在天然气活塞发动机中燃烧。
3.水力压裂是当前从煤层中增加气流析出最常用的方法。在库兹巴斯塔尔金煤田开采甲烷时,正是利用了这种方法。2009年,俄气公司库兹涅茨克煤炭开采股份公司在这里曾钻探了深度在600到960米的7口井,随后均进行了水力压裂。
水力压裂就是在高压下以很快速度向钻井内注入专门的液体。结果就会出现地层破裂并形成许多纵向裂隙。这些裂隙把井筒与煤层中的自然裂隙系统连起来。液体或气体在水力压裂后从钻井排出。
水力压裂要在钻井安装结束后马上进行。然后,在钻井整个运作时期都要进行定期测量采出气体的量。只有钻井产能到达事先规定的最小限度时,再重复进行水力压裂。这平均要每5~7年一次。类似技术在开采页岩气时也可应用。