第六届非常规油气地质评价暨新能源学术研讨会

煤层生物甲烷增产理论技术
郭红光
（太原理工大学安全与应急管理工程学院，山西太原，030024）

微生物增产煤层气技术（MECoM）基于煤层普遍存在生物甲烷，通过将厌氧微生物种群及其所需营养物质注入到煤层中，利用微生物能够降解煤产甲烷的特性来实现煤层气的增产。该技术以其能够产生新的煤层气，实现废弃矿井和难开采煤层（如薄煤层）的资源化利用，有效缓解能源紧张问题，成为煤层气开采、增产的研究热点。目前已在理论上、实验中证实可行，但是在实际应用中还有限，煤层气增产效果欠佳。已报道的生物甲烷增产方法有预处理、改善微环境等。通过这些方法提高煤的生物利用度，增加生物煤层气的产量。
化学预处理方法如利用HNO₃、H₂O₂、KMnO₄等将煤转化为小分子物质以促进生物降解。其中H₂O₂以最终产品只有水、有利于后续工艺和环境保护的优势成为最为可行的化学预处理方法。生物预处理方法主要是通过降解能力较强功能菌株或菌群预处理煤或调节产甲烷菌群结构，以提高微生物对煤的生物降解作用。物理方法如水力压裂、微波处理和超临界CO₂强化煤层气等，通过改造煤储层物性，改善微生物在煤层中的流动性、提高煤与微生物的反应面积。超临界CO₂萃取技术可与微生物增产煤层气技术相结合，实现CO₂驱替与生物降解联合增产煤层气。
环境是影响微生物代谢功能的重要因素之一。通过改善煤储层微环境能够强化生物甲烷的生成。通过添加外源碳，改变煤层单一碳源结构，激活微生物代谢活性；同时外源碳与煤相互作用，加速生物甲烷的生成。优化营养成分，寻求最适组分及比例，营造适宜生长环境，促进微生物的生长代谢。加设电场提供额外电子促进胞外电子传递，加强微生物与煤之间的相互作用，同时改变微生物区系结构，有效提高煤的降解率，增加生物甲烷产量。

煤层气