刘 磊

(中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西 西安 710077)

煤层气是一种非常规天然气，其高效开发对洁净能源利用、煤矿瓦斯灾害治理、温室气体减排意义重大[1-3]。山西沁水煤田建成了我国最大的煤层气抽采和利用示范基地[4]，其中晋城矿区的煤矿区煤层气抽采示范基地最为成功，产气量300万m3/d以上，近5年内累计产气量达70亿m3以上[5]。晋城矿区地面煤层气抽采实践表明，煤矿区煤层气的抽采能够为煤矿井下瓦斯抽放减轻压力[6]，尤其是地面煤层气整区块化、规模化抽采更是极大缓解了煤矿井下安全生产压力，同时能够积极推动煤矿区地面煤层气的生产投入[7，8]。然而晋城矿区赵庄煤矿地面煤层气抽采的生产资料显示，在已施工的数百口地面煤层气垂直压裂井中，普遍存在抽采效果不理想的问题，平均产气量远低于工业达标气流800m3/d，此现象在一定程度上能够说明该煤矿区不适宜采用地面垂直压裂井煤层气抽采模式。经过综合分析研究后，尝试考虑地面水平分段压裂井煤层气抽采模式在赵庄煤矿进行试验。

在借鉴国内外页岩气开发技术的基础上，对赵庄煤矿3号煤层开展现场采样测试、抽采模式分析研究、数值模拟、现场试验等研究工作，提出了自由水平段耦合分段压裂井煤层气抽采模式，并在赵庄煤矿地面煤层气抽采试验工程中取得了良好效果，该模式具有较好的推广和应用价值。

1 开发煤层气的煤层特征分析

赵庄煤矿位于沁水煤田东南部，其中3号煤层位于山西组下部，煤层倾角5°～10°，煤层厚度0～6.35m，平均4.69m，煤层顶板主要为泥岩、砂质泥岩，底板主要为泥岩、砂质泥岩。……