Образовательный портал для студентов геологии
Метан угольных пластов (МУП, англ. Coal Bed Methane - CBM) — это природный газ, адсорбированный на поверхности угольной матрицы. Метан образуется в процессе преобразования (метаморфизма) органического вещества в уголь.
Метан представляет серьёзную угрозу для безопасности подземных разработок. Образует взрывоопасные смеси с воздухом.
Концентрация в воздухе для взрыва: 5-15%
Метан рассматривается как самостоятельное полезное ископаемое для промышленной добычи в промышленном масштабе.
Применение: ТЭС, отопление, транспорт
Угольные бассейны содержат огромные запасы метана. В США получают 7% всего добываемого газа из угольных пластов.
| Состояние | Описание | Процент содержания |
|---|---|---|
| Адсорбированный | Связан на поверхности пор и трещин угля | 70-90% |
| Свободный | В промежутках между зёрнами (поры) | 5-15% |
| Растворённый | В порной жидкости | 5% |
Метан образуется в результате преобразования органического вещества под действием температуры и давления:
На каждом этапе выделяется метан, который адсорбируется на поверхности угольной матрицы.
| Фактор | Влияние | Оптимальные условия |
|---|---|---|
| Ранг угля | Выше ранг → больше метана | Каменный уголь (Св-С) |
| Глубина залегания | Больше глубина → выше давление → больше метана | 800-2000 м |
| Давление в пласте | Повышенное давление увеличивает адсорбцию | >15-20 МПа |
| Температура | Оптимум на средних температурах | 60-120°С |
| Влажность | Вода заполняет поры, вытесняя метан | Низкая влажность |
Наиболее перспективные: Угли промежуточного ранга между бурыми углями и антрацитом
Первый способ получения метана — побочный продукт при подземной добыче угля.
Метан рассматривается как самостоятельное полезное ископаемое.
Нагнетание под высоким давлением жидкостей для создания трещин в пласте
Наиболее распространенаДрапировка вдоль угольного пласта для увеличения площади контакта
Закачка воздуха или воздушных смесей для разуплотнения пласта
ЭкспериментальнаяЖидкий CO₂ с использованием фазового перехода (LCPF технология)
Нагнетание горячей воды для повышения десорбции метана
Использование на теплоэлектростанциях совместно с углём для комбинированного производства тепла и электричества.
КПД до 80%Топливо для систем теплоснабжения жилых помещений и производственных объектов.
ЭкологичноСжатый метан (СПГ/CNG) как топливо для грузовиков и автобусов.
Чистое горение| Бассейн / Месторождение | Запасы метана | Глубина (м) | Статус |
|---|---|---|---|
| Кузнецкий бассейн (Кузбасс) | 13-20 трлн м³ | 600-1800 | Активная разработка |
| Ковыктинское месторождение (Иркутская область) | 2.7 трлн м³ | 2800-3400 | Перспективное |
| Воркутинское месторождение (Архангельская область) | ~0.5 трлн м³ | 1200-1800 | Разведанные запасы |
| Сахалин (о. Сахалин) | ~1 трлн м³ | 1000-2000 | Перспективное |
Кузбасс — уникальный регион с оптимальными условиями для добычи угольного метана
Проблема: В странах СНГ ежегодно извлекается и выбрасывается в атмосферу ~3 млрд м³ метана (в том числе в России — более 1 млрд м³), из которых используется только 5-10%.
Реализация проектов промышленной добычи позволит превратить опасный побочный продукт в ценный энергоресурс.