（ 煤炭信息研究院，北京朝陽(yáng)區(qū)，100029）

１ 歷史�� 

 1868年，德國(guó)科學(xué)家威廉·西蒙斯首先提出了煤炭地下氣化(UCG)的概念。1888年，俄羅斯 化學(xué)家門捷列夫提出了地下氣化的基本工藝。1907年，通過(guò)鉆孔向點(diǎn)燃的煤層注入空氣和蒸 汽的UCG技術(shù)在英國(guó)取得專利權(quán)。1933年，前蘇聯(lián)開始進(jìn)行UCG現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。1940～1961年建成 5個(gè)試驗(yàn)性氣化站。其中規(guī)模較大的是俄羅斯的南阿賓斯克氣化站和烏茲別克斯坦的安格連 斯克氣化站。這2個(gè)氣化站都采用無(wú)井(筒)氣化工藝。前蘇聯(lián)的試驗(yàn)性氣化站，生產(chǎn)的煤氣 熱值低，產(chǎn)量不穩(wěn)定，成本高。1977年,安格連斯克等氣化站被關(guān)閉。南阿賓斯克氣化站氣 化煙煤，到1991年累計(jì)產(chǎn)氣90億m��3，煤氣平均熱值3.82MJ/m��3(1600kcal/m��3)。安格連 斯克氣化站氣化褐煤，1987年恢復(fù)運(yùn)行，生產(chǎn)低熱值燃料氣供發(fā)電。��

20世紀(jì)50年代，美、英、日、波、捷等國(guó)也都進(jìn)行UCG試驗(yàn)，但成效不大。到50年代末都停 止了試驗(yàn)。70～80年代，除前蘇聯(lián)外,美國(guó)、德國(guó)、比利時(shí)、英國(guó)、法國(guó)、波蘭、捷克、日 本等國(guó)都進(jìn)行試驗(yàn)。��

美國(guó)UCG研究試驗(yàn)投入大量資金。勞倫斯·利弗莫爾、桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)等研究機(jī)構(gòu)，應(yīng)用高 技術(shù)進(jìn)行UCG的實(shí)驗(yàn)室研究和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。到20世紀(jì)80年代中期，共進(jìn)行29次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，累計(jì) 氣化煤 炭近4萬(wàn)t，煤氣最高熱值達(dá)14MJ/m��3。勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開發(fā)成功的受控注入 點(diǎn) 后退(CRIP)氣化新工藝，是UCG技術(shù)的一項(xiàng)重大突破，使美國(guó)UCG技術(shù)居世界領(lǐng)先地位。美國(guó) UCG試驗(yàn)，證實(shí)了UCG的技術(shù)可行性，但產(chǎn)氣成本遠(yuǎn)高于天然氣，據(jù)美國(guó)能源部1986年評(píng)估報(bào) 告， 地下氣化成本為4.8美元/MBtu，而天然氣井口價(jià)僅1.7美元/MBtu(1989年，1MBtu=28m ��3天然氣)，漢那商業(yè)性地下氣化站設(shè)計(jì)預(yù)估成本高達(dá)10.4美元/MBtu。 ��

西歐國(guó)家(英國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、比利時(shí)、荷蘭、西班牙)深度1000m以下和北海海底煤炭?jī)?chǔ)量 很大。石油危機(jī)后，這些國(guó)家試圖采用UCG技術(shù)從不能用常規(guī)方法開采的深部煤層取得國(guó)產(chǎn) 能源。1976年，比利時(shí)和原西德簽署了共同進(jìn)行深部煤層地下氣化試驗(yàn)的協(xié)議，1979年在比 利時(shí)成立了地下氣化研究所，進(jìn)行UCG實(shí)驗(yàn)室研究和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。1978～1987年，在比利時(shí)的 圖林進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。氣化煤層厚2m，傾角15°，深860m。第一階段采用反向燃燒法，試驗(yàn)失 敗。后來(lái)采用小半徑定向鉆孔和CRIP工藝，試驗(yàn)基本成功。1988年，6個(gè)歐盟成員國(guó)組成歐 洲煤炭地下氣化工作組，進(jìn)行驗(yàn)證深部煤層地下氣化可行性的商業(yè)規(guī)模示范。1991年10月到 1998年12月，在西班牙特魯埃爾進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。氣化煤層厚2m，深500～700m，采用定向 鉆孔和CRIP工藝。��

羅馬尼亞正在日烏河谷煙煤煤田進(jìn)行UCG試驗(yàn)，目的是彌補(bǔ)天然氣供應(yīng)不足。

除上述國(guó)家外，計(jì)劃進(jìn)行UCG試驗(yàn)或建設(shè)氣化站的國(guó)家有：印度、巴西、泰國(guó)、保加利亞、 新西蘭。��

2 技術(shù)進(jìn)展��

2.1 早期的有井(筒)式氣化工藝��

UCG試驗(yàn)采用有井(筒)式工藝，需要開鑿井筒、掘進(jìn)巷道，或利用老礦的井巷。這違 背了地 下氣化的基本宗旨是避免井下開采作業(yè)的初衷，而且準(zhǔn)備工作量大，產(chǎn)氣量小。1935年以后 ，發(fā)展無(wú)井(筒)式工藝，即從地面向煤層鉆孔。過(guò)去50年，國(guó)外所有UCG試驗(yàn)和可行性研究 都采用無(wú)井(筒)式工藝。��

2.2 UCG描述��

最簡(jiǎn)單的UCG工藝是按一定距離向煤層打垂直鉆孔，再使孔間煤層形成氣化通道。然后通過(guò) 一個(gè)鉆孔把煤層點(diǎn)燃，注入空氣或氧/蒸汽，煤炭發(fā)生熱解、還原和氧化等氣化反應(yīng)。蒸汽 提供反應(yīng)所需的氫，并降低反應(yīng)溫度。產(chǎn)生的煤氣從另一個(gè)鉆孔引出，煤氣的主要成分是H ��2 、二氧化碳、CO、CH��4和蒸汽，各種組分的比例取決于煤種、氣化劑和氣化效率。注入空氣和 蒸汽 產(chǎn)生低熱值煤氣(3.9～6.3MJ/m��3)；注入氧和蒸汽可得中熱值煤氣(8.2～11.0MJ/m��3)。 低熱 值煤氣可就地發(fā)電或做工業(yè)燃料；中熱值煤氣可作燃料氣或化工原料氣，原料氣可轉(zhuǎn)化成汽 油、柴油、甲醇、合成氨和合成天然氣等產(chǎn)品。UCG的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題是連續(xù)鉆孔的方法，即 貫通技術(shù)、煤層勘測(cè)和氣化過(guò)程的控制。��

2.3 貫通技術(shù)��

迄今已試驗(yàn)5種貫通方法：電力貫通，爆炸破碎，水力壓裂，反向燃燒，定向鉆孔。只有后 兩種方法證明是可行的。��

（1）電力貫通。這是早期采用的方法，因煤層電阻大，耗電太多，而效果不好，早已淘汰 。��

（2）爆炸破碎法。70年代，美國(guó)試驗(yàn)爆炸破碎法，未能使煤層產(chǎn)生足夠的滲透性，而且難 以控制。��

（3）水力壓裂。水力壓裂是從鉆孔向煤層注入帶支撐劑(砂子等)的高壓水，使煤層壓裂， 排水后砂子留在煤層裂隙中，從而提高煤層滲透性。美國(guó)、法國(guó)、比利時(shí)、德國(guó)等都曾進(jìn)行 水力壓裂試驗(yàn)，均以失敗告終。1980年法國(guó)進(jìn)行水力壓裂試驗(yàn)，煤層深1170m，壓力達(dá)750ba r，結(jié)果水砂倒流，發(fā)生堵塞。��

（4）反向燃燒。反向燃燒是從甲孔點(diǎn)火，從乙孔鼓風(fēng)，燃燒面的推進(jìn)方向與氣流方向相反 ，煤氣從甲孔引出。美國(guó)ARCO煤炭公司在懷俄明州吉利特附近進(jìn)行試驗(yàn)，煤層厚34m，深213 m，為次煙煤。注入空氣，煤氣熱值達(dá)7.9MJ/m��3。��

（5）定向鉆孔。定向鉆孔是石油工業(yè)開發(fā)的一種鉆井新技術(shù)，它是從地面打垂直鉆孔，鉆 到一定深度后，鉆孔可以拐彎，變成水平方向鉆進(jìn)，形成水平孔。定向鉆孔有兩種方法：一 是逐漸拐彎，一般每30m拐3～６°，不需特制的鉆具，曲率半徑約500m。另一種是小半徑拐 彎鉆進(jìn)，需采用撓性鉆具和孔內(nèi)導(dǎo)向裝置，曲率半徑可小到15m。英國(guó)采用天然伽瑪射線傳 感器導(dǎo)向，在厚度和傾角變化的煤層中進(jìn)行定向鉆孔試驗(yàn)，水平孔長(zhǎng)達(dá)500m。比-德地下氣 化研究所在比利時(shí)圖林大深度煤層UCG試驗(yàn)中，采用垂直鉆孔、逐漸彎鉆孔和小半徑拐彎鉆 孔相結(jié)合的設(shè)計(jì)方案。見圖1。��

圖1 圖林UCG試驗(yàn)定向鉆孔布置（略）

此方案可用一個(gè)逐漸拐彎鉆孔聯(lián)接若干垂直鉆孔，在氣化幾個(gè)煤層時(shí)尤其方便，而且垂直孔 與層內(nèi)水平孔的交接比較精確，兩者距離可控制在小于煤層厚度的范圍內(nèi)。英國(guó)設(shè)想用定向 鉆孔技術(shù)氣化北海海底煤層，水深25～130m，煤層厚12m，從地面或近海鉆井平臺(tái)打定向鉆 孔。��

2.4 煤層勘測(cè)和模型研究��

待氣化煤層的精細(xì)勘測(cè)和氣化反應(yīng)帶的預(yù)測(cè)和監(jiān)測(cè)，是UCG能否成功的關(guān)鍵要素。在煤層勘 測(cè)方面，已采用鉆孔溫差電偶、孔間地震儀等進(jìn)行三維精細(xì)勘測(cè)。在地面用電阻率方法進(jìn)行 勘測(cè)也能取得良好效果，而且成本較低，有效深度約1000m。深部煤層用高頻電磁波進(jìn)行勘 測(cè)，已證明是一種有效而經(jīng)濟(jì)的方法。目前，UCG試驗(yàn)通常都采用計(jì)算機(jī)模型模擬氣化過(guò)程 。已開發(fā)出多種模型。應(yīng)用這些模型，有可能相當(dāng)精確地模擬氣化反應(yīng)過(guò)程，預(yù)測(cè)能夠氣化 的煤量、煤氣的產(chǎn)量和質(zhì)量，以及生產(chǎn)成本。美國(guó)能源國(guó)際公司采用UCG經(jīng)濟(jì)性模型和現(xiàn)場(chǎng) 試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)擬建的懷俄明州漢那商業(yè)性氣化站設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行預(yù)測(cè)和優(yōu)化。

2.5 氣化過(guò)程控制��

UCG是受多種因素影響的復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程，難以控制。主要影響因素包括：煤層地質(zhì)條 件，煤質(zhì)特征，涌水量，礦山壓力，氣化劑及其注入壓力和流量等。氣化過(guò)程控制的主要問(wèn) 題是冒落矸石對(duì)氣流的影響，以及氣化效率隨氣化帶的推進(jìn)而降低。美國(guó)在地下氣化機(jī)理和 氣化過(guò)程方面進(jìn)行大量 的研究開發(fā)工作，包括氣化過(guò)程監(jiān)測(cè)、自控和搖感技術(shù)，應(yīng)用聲學(xué)、地震學(xué)和電子技術(shù)，取 得化學(xué)、熱力學(xué)和地質(zhì)學(xué)等方面的數(shù)據(jù)。��

2.6 環(huán)境影響評(píng)價(jià)及防治技術(shù)��

美國(guó)和歐盟重視UCG對(duì)健康和環(huán)境影響的評(píng)價(jià)以及防治技術(shù)的研究。主要問(wèn)題是氣化區(qū)地面 塌陷，地下水污染，煤氣凈化系統(tǒng)排放物對(duì)環(huán)境的影響。美國(guó)能源部對(duì)懷俄明州70年代末進(jìn) 行試驗(yàn)的地下氣化站對(duì)健康和環(huán)境的影響進(jìn)行專項(xiàng)評(píng)估。對(duì)氣化站附近地下水中的異丙基苯 含量進(jìn)行測(cè)量，并采用生物技術(shù)(需氧菌群)進(jìn)行分解苯的示范試驗(yàn)，結(jié)果地下水中的苯含量 下降80%。��

3 CRIP氣化工藝��

美國(guó)勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室1976年開始研究UCG，在模擬研究和實(shí)驗(yàn)室研究的基礎(chǔ)上 ，1976～1979年在懷俄明州吉利特附近進(jìn)行了6次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，先后采用爆炸破碎、反向燃燒 和定向鉆孔貫通技術(shù)，注入空氣和氧/蒸汽。這些試驗(yàn)除爆炸破碎效果不佳外，煤氣熱值都 超過(guò)4MJ/m��3，最高達(dá)10.3MJ/m��3，但都發(fā)生冒頂、漏氣和水流入等問(wèn)題。為解決這些問(wèn) 題， 提高氣化效率，該實(shí)驗(yàn)室研究開發(fā)出受控注入點(diǎn)后退氣化工藝(CRIP)。這種新工藝把定向鉆 進(jìn)和反向燃燒結(jié)合在一起，定向鉆孔先打垂直注入孔和產(chǎn)氣孔，到達(dá)煤層后，從注入孔沿煤 層底板繼續(xù)打水平孔，直到與產(chǎn)氣孔底部相交，然后在鉆孔中下套管；開始?xì)饣瘯r(shí)，用移動(dòng) 點(diǎn)火器在靠近產(chǎn)氣孔的第一個(gè)注入點(diǎn)燒掉一段套管，并點(diǎn)燃煤體，燃燒空穴不斷擴(kuò)展，一直 燒到煤層頂板，待頂板開始塌落時(shí)，注入點(diǎn)后退相當(dāng)于一個(gè)空穴寬度的距離，再用點(diǎn)火器燒 掉一段套管，形成新的燃燒帶，如此逐段向垂直注入孔推進(jìn)。見圖2。點(diǎn)火器用引火氣體硅 烷點(diǎn)燃丙烷噴嘴，在地面拖曳移動(dòng)。

 圖2 CRIP工藝示意圖（略）

比利時(shí)圖林地下氣化試驗(yàn)設(shè)計(jì)的注入管和點(diǎn)火器結(jié)構(gòu)見圖3。注入管采用雙層套管，蛇管在 撓性套管內(nèi)移動(dòng)。蛇管內(nèi)裝3根熱電偶電線和2根可燃的空心管，一根空心管輸送三乙基硼( 遇空氣即燃燒)和CH��4，另一根空心管注氧。蛇管端部固定點(diǎn)火器。��

 圖3 注入管結(jié)構(gòu)（略）��

1983年，在美國(guó)華盛頓州森特雷利亞附近的韋特柯煤礦進(jìn)行首次全規(guī)�，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。氣化煤層 厚11m，氣化上部的6m，煤質(zhì)為高灰分(20%)、低滲透性次煙煤。試驗(yàn)歷時(shí)30天，開始注入空 氣和蒸汽，第14天注入氧和蒸汽，氣化煤量為1814t，煤氣熱值9.5MJ/m��3。CRIP工藝的最 大 優(yōu)點(diǎn)是氣化過(guò)程能夠有效地得到控制。因?yàn)樗�平注入孔位于煤層底部，氣化過(guò)程在受控條件 下由注入點(diǎn)后退逐段進(jìn)行。這一特點(diǎn)使它特別適用于大深度煤層和特厚煤層。氣化大深度煤 層時(shí)，一個(gè)產(chǎn)氣孔可連接一組垂直注入孔，煤氣可通過(guò)已燒過(guò)的空穴流動(dòng)，解決了在極高的 巖層壓力下保持通道的問(wèn)題。氣化厚煤層時(shí)，當(dāng)空穴擴(kuò)大并發(fā)生大冒頂時(shí)，可保持垂直注入 孔的完整性。CRIP工藝的另一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)氣量大，還有可能回收因發(fā)生大冒頂從旁路逸 出的煤氣。CRIP工藝的主要缺點(diǎn)是點(diǎn)火操作比較復(fù)雜。CRIP工藝在美國(guó)試驗(yàn)成功以后，國(guó)外 所有地下氣化試驗(yàn)或可行性研究項(xiàng)目都采用這種新工藝。��

4 重要UCG項(xiàng)目��

國(guó)外UCG試驗(yàn)和商業(yè)性示范項(xiàng)目主要有俄羅斯的南阿賓斯克氣化站，美國(guó)的漢那、羅林斯和 森特拉利亞氣化試驗(yàn)，以及比利時(shí)的圖林和西班牙的特魯埃爾氣化試驗(yàn)。��

4.1 俄羅斯南阿賓斯克氣化站��

南阿賓斯克氣化站位于俄羅斯庫(kù)茲巴斯礦區(qū)。氣化煤層厚2～9m，傾角55～70°，深50～300 m，煤種為氣肥煤。1955年建成試驗(yàn)性氣化站，設(shè)計(jì)年產(chǎn)氣能力5億m��3，采用井(筒)氣化工 藝 。到1991年累計(jì)氣化煤炭3Mt，產(chǎn)氣90億m��3，煤氣平均熱值��3.82�狹J/m��3(1600Kcal/ m��3)。煤氣供附近12個(gè)工礦企業(yè)用作燃料。��

4.2 美國(guó)漢那、羅林斯和森特雷利亞地下氣化試驗(yàn)��

4.2.1 漢那地下氣化試驗(yàn)��

1972～1979年，美國(guó)能源部拉勒米能源技術(shù)中心在懷俄明州漢那附近進(jìn)行地下氣化試驗(yàn)。氣 化煤層為次煙煤，厚9m，深49～122m。首次采用反向燃燒法，注空氣，氣化煤炭15741t，煤 氣熱值4.0～6.6MJ/m��3。1987～1988年，勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室采用CRIP工藝在漢 那進(jìn)行試驗(yàn)，獲得成功。��

4.2.2 羅林斯地下氣化試驗(yàn)��

1979～1981年，Gulf研究與發(fā)展公司在懷俄明州羅林斯附近的一個(gè)急傾斜煤層進(jìn)行地下氣化 試驗(yàn)。氣化煤層厚7m，傾角63°，深30m，煤種為次煙煤，鉆孔貫通。試驗(yàn)分3個(gè)階段進(jìn)行。 第一階段注空氣，煤氣熱值5.9MJ/m��3；第二階段注氧氣，煤氣熱值9.8MJ/ m��3；第一、 第二階 段的注入壓力為485～795kPa；第三階段注氧氣，最大壓力提高到1100kPa，煤氣熱值12.9MJ /m��3，有19天平均達(dá)14MJ/m��3。累計(jì)氣化煤炭7766t。這是美國(guó)最成功的一次地下氣化試驗(yàn)。

4.2.3 森特雷利亞地下氣化試驗(yàn)��

1983年 ，勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在華盛頓州森特雷利亞附近進(jìn)行地下氣化試驗(yàn)。氣 化煤層厚11m，氣化上部6m，煤層深75m。采用CRIP工藝，運(yùn)行30天，氣化煤炭13315t，煤氣 熱值9.5MJ/m��3。��

4.3 比利時(shí)圖林煤炭地下氣化試驗(yàn)��

這是比利時(shí)和德國(guó)深部煤層地下氣化試驗(yàn)合作項(xiàng)目。試驗(yàn)地點(diǎn)在比利時(shí)波利納日煤田的圖林 。氣化煤層厚4m，深860m，煤種為瘦煤。1978～1980年打了4個(gè)鉆孔，呈星形布置，2號(hào)孔居 中，1、3、4號(hào)孔沿圓周布置，與2號(hào)孔相距35m。第一階段采用反向燃燒法進(jìn)行貫通試驗(yàn)， 由1號(hào)孔注入高壓空氣(最大壓力260bar)。由于地層壓力高達(dá)200bar，煤層剛被燒通，周圍 煤體即在高壓作用下產(chǎn)生蠕動(dòng)，將通道封死，注入孔底附近的煤層發(fā)生自燃，試驗(yàn)失敗。19 83年改用小曲率半徑定向鉆進(jìn)技術(shù)進(jìn)行貫通試驗(yàn)。采用多節(jié)撓性鉆管，依靠鉆孔中的導(dǎo)向裝 置導(dǎo)向，使垂直注入孔逐漸轉(zhuǎn)向，進(jìn)入煤層中繼續(xù)鉆進(jìn)，鉆到距垂直生產(chǎn)孔2～4m處停止， 用175bar高壓水打通，完成貫通。曲率半徑僅15m。1986年定向鉆孔順利完成。氣化試驗(yàn)采 用美國(guó)的CRIP工藝。為適應(yīng)深部煤層，對(duì)此工藝作了一些修改。從垂直注入孔下套管，在套 管中用350bar壓力推入蛇管。蛇管內(nèi)裝有3根熱電偶電線和2根可燃的空心管，一根空心管用 來(lái)輸氧，另一根空心管用來(lái)輸送三乙基硼和甲烷。蛇管端部固定點(diǎn)火器。氣化時(shí)，通過(guò)熱電 偶點(diǎn)火，使鋼管和蛇管一起反向燃燒，第一段燒掉11m，然后以80bar壓力、7000 m��3/h流 量 注入空氣，待氣化約10t煤以后，壓力降至20～30bar。第二段和第三段再?gòu)淖⑷朦c(diǎn)分別后退 11m，第二段注入40% 氧氣、30% 二氧化碳和40% N��2混合氣體，第三段注入40% 氧氣、60% 二氧化碳混合氣 體，壓力均為25bar，流量2000 m��3/h。最后階段以25bar壓力、10000 m��3/h流量注入空 氣， 若溫度太高，注入1200 m��3/h的N��2。氣化劑采用氧氣和二氧化碳，不用蒸汽。因?yàn)檎羝�要�?nbsp;250℃下 輸送，成本高，而且在到達(dá)氣化帶前會(huì)因巖層的熱交換而冷凝。采用氧氣和二氧化碳注入孔不 用絕熱，孔徑可減少35%。��

4.4 西班牙特魯埃爾煤炭地下氣化試驗(yàn)��

1988年，6個(gè)歐盟成員國(guó)組成歐洲煤炭地下氣化工作組，進(jìn)行驗(yàn)證歐洲典型煤層地下氣化可 行性的商業(yè)規(guī)模示范。項(xiàng)目選定西班牙特魯埃爾礦區(qū)中等深度煤層進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。該項(xiàng)目實(shí) 施時(shí)間7年零3個(gè)月，從1991年10月到1998年12月。氣化煤層為次煙煤，厚約2m，深500～700 m，硫分高達(dá)7.26%。采用CRIP工藝。用潛孔鉆機(jī)進(jìn)行小半徑定向鉆進(jìn)，注入孔和生產(chǎn)孔相距 150m，注入管和點(diǎn)火器與圖林項(xiàng)目基本相同，在地面用特制的滾筒使其在注入孔內(nèi)移位。氣 化試驗(yàn)從1997年6月30日開始，共進(jìn)行3次(即注入點(diǎn)后退3次)，到10月6日結(jié)束。氣化劑為氧 和水。氣化過(guò)程對(duì)氣化劑流量、產(chǎn)氣孔壓力、煤氣流量和組分等進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析。根據(jù)參與 氣化的元素質(zhì)量平衡測(cè)量氣化煤量、煤氣損失量和地下水涌入量，用示蹤氣體氦監(jiān)測(cè)煤層空 穴的擴(kuò)展動(dòng)態(tài)。氣化試驗(yàn)完成后，在地面鉆孔并取芯，勘測(cè)氣化空穴的形狀和氣化殘留物。 對(duì)氣化區(qū)周圍地下水中的污染物以及煤氣輸送管道的腐蝕進(jìn)行取樣分析。試驗(yàn)結(jié)果表明：定 向鉆孔適于建立氣化通道，CRIP工藝效果良好，運(yùn)行順利；煤氣產(chǎn)出率隨注氧量增加而增大 ，反應(yīng)靈敏，因此有可能使氣化過(guò)程暫停幾天時(shí)間，這對(duì)發(fā)電很有利；煤氣熱值達(dá)10.9MJ/ m��3，與地面氣化相當(dāng)，約為天然氣的1/3；煤炭地下氣化的環(huán)境影響應(yīng)引起重視。這次試 驗(yàn) 解決了一系列技術(shù)問(wèn)題。如果現(xiàn)有的技術(shù)問(wèn)題得以解決，并證明經(jīng)濟(jì)合理，煤炭地下氣化可 在10～15年內(nèi)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，這是歐洲利用自有煤炭資源發(fā)電的戰(zhàn)略選擇。此外，歐洲地下氣 化技術(shù)還有良好的出口前景，包括鉆井、完井所用特種鋼，氣化工程技術(shù)等。��

5 結(jié)論

（1）發(fā)展UCG的基本宗旨。開發(fā)利用本土能源資源、從根本上杜絕礦井傷亡事故以及減少煤 炭開采和利用對(duì)環(huán)境的損害，是各國(guó)發(fā)展UCG共同追求的目標(biāo)。最初提出UCG的一個(gè)根本出發(fā) 點(diǎn)，就是使煤炭直接在地下轉(zhuǎn)化成氣體燃料，完全取消井下作業(yè)，從根本上杜絕礦井傷亡事 故和井下作業(yè)導(dǎo)致的職業(yè)病。因此，雖然早期的UCG試驗(yàn)曾采用有井(筒)式工藝，但1935年 以后就開始發(fā)展無(wú)井(筒)式工藝。過(guò)去60多年國(guó)外所有UCG試驗(yàn)和可行性研究，都采用 無(wú)井(筒)工藝路線。經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織/國(guó)際能源機(jī)構(gòu) (OECP/IEA)1999年出版的《非常規(guī) 開采》認(rèn)為：有井(筒)式工藝違背了UCG避免井下作業(yè)的初衷，采用油氣工藝的定向鉆進(jìn)技 術(shù)解決了氣化通道的貫通問(wèn)題。��

（2）UCG不能替代常規(guī)采煤方法。國(guó)外普遍的看法是UCG不能替代常規(guī)采煤方法，只可用 來(lái)開采常規(guī)方法不可采或開采不經(jīng)濟(jì)的煤層，包括大深度煤層、高灰高硫劣質(zhì)煤、急傾斜煤 層和薄煤層，成為提供潔凈能源的一種可供選擇的途徑。�� 

（3）UCG煤氣有多種用途。氣化過(guò)程注入空氣和蒸汽，生產(chǎn)低熱值煤氣(3.9～6.3MJ/m��3) ， 可就地發(fā)電或用作工藝燃料。注入氧和蒸汽可得中熱值煤氣(8.2～11.0MJ/m��3)，可用作燃 料氣或化工原料氣，原料氣可轉(zhuǎn)化成汽油、柴油、甲醇、合成氨和合成天然氣等產(chǎn)品。��

（4）UCG是一項(xiàng)涉及多種學(xué)科的高技術(shù)。多項(xiàng)高技術(shù)的應(yīng)用，是歐美國(guó)家UCG研究試驗(yàn)取得 重大進(jìn)展的關(guān)鍵。這些技術(shù)包括：應(yīng)用聲學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地震學(xué)、化學(xué)、熱力學(xué)和電子技術(shù)， 研究地下氣化機(jī)理；UCG計(jì)算機(jī)模型，模擬氣化過(guò)程，測(cè)算煤氣產(chǎn)量和質(zhì)量、生產(chǎn)成本；待 氣化煤層的精細(xì)勘探、三維勘測(cè)技術(shù)；氣化過(guò)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制技術(shù)；耐高溫、抗腐蝕特種 合金鋼管和特種泥漿；適于UCG的先進(jìn)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)；UCG環(huán)境監(jiān)測(cè)和防治技 術(shù)。��

（5）UCG技術(shù)尚不成熟。UCG雖已證實(shí)技術(shù)和工程可行性，但技術(shù)尚不成熟，存在一系列有 待解決的問(wèn)題，主要是氣化過(guò)程很難控制；冒頂可能嚴(yán)重干擾氣化過(guò)程，地下水進(jìn)入氣化帶 ；煙煤加熱膨脹產(chǎn)生塑性變形，會(huì)阻塞氣化通道，煤氣中的固體顆粒和焦炭會(huì)堵塞和腐蝕管 道。��

（6）目前沒有發(fā)展新一代UCG技術(shù)的研究開發(fā)活動(dòng)。定向鉆孔和CRIP氣化工藝是UCG技術(shù)的 重大突破。但是國(guó)外近年UCG技術(shù)的研究開發(fā)活動(dòng)，致力于改進(jìn)現(xiàn)有工藝和設(shè)備，解決氣化 和環(huán)保等方面的技術(shù)問(wèn)題，沒有發(fā)展新一代UCG技術(shù)的研究計(jì)劃。��

（7）UCG經(jīng)濟(jì)上尚無(wú)競(jìng)爭(zhēng)力。經(jīng)濟(jì)性是UCG技術(shù)發(fā)展緩慢的關(guān)鍵因素。在目前國(guó)際市場(chǎng)油氣 價(jià)格條件下，UCG研究開發(fā)難以有大的進(jìn)展。��

（8）UCG要解決一系列環(huán)境問(wèn)題。UCG的優(yōu)點(diǎn)是不排放矸石，粗煤氣經(jīng)凈化處理后成為一種 潔凈的燃料。但UCG對(duì)環(huán)境的損害也是尚待解決的一個(gè)重大問(wèn)題，美國(guó)能源部把解決環(huán)境問(wèn) 題作為UCG商業(yè)化的前提條件。首先是氣化殘留物中的有害有機(jī)物和金屬污染地下水。其次 是氣化區(qū)會(huì)產(chǎn)生地面塌陷，需采取復(fù)田等措施。第三是粗煤氣凈化系統(tǒng)的排放物對(duì)環(huán)境的影 響，必須加以處理。��

（9）需要國(guó)際合作。UCG技術(shù)研究開發(fā)和示范是高投入高風(fēng)險(xiǎn)大型項(xiàng)目，加強(qiáng)國(guó)際合作對(duì)促 進(jìn)其商業(yè)化是十分重要的。西班牙深部煤層地下氣化試驗(yàn)是一個(gè)高難度項(xiàng)目，也是20世紀(jì)90 年代國(guó)外唯一的大型UCG試驗(yàn)項(xiàng)目，技術(shù)上取得了重大進(jìn)展，這是持續(xù)20年的國(guó)際合作的成 果。這次試驗(yàn)的成功，增強(qiáng)了歐盟成員國(guó)深部煤層地下氣化商業(yè)化的信心，并使歐盟在這一 高技術(shù)領(lǐng)域的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中處于有利地位，為出口相關(guān)技術(shù)提供了機(jī)會(huì)。��

（10）UCG的前景。預(yù)測(cè)UCG商業(yè)化的前景是困難的。國(guó)外大多數(shù)專家仍把它看作長(zhǎng)期的目標(biāo) ，關(guān)鍵在于能否和何時(shí)解決技術(shù)上存在的問(wèn)題(包括氣化工藝和環(huán)境損害防治)，以及何時(shí)能 夠同石油天然氣相競(jìng)爭(zhēng)，政府的政策也是一個(gè)重要因素。因此，各國(guó)的情況是不同的。歐盟 煤炭地下氣化工作組1999年的報(bào)告認(rèn)為，若能解決現(xiàn)存的技術(shù)問(wèn)題而且經(jīng)濟(jì)上可行，UCG有 可能在10～15年內(nèi)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。