煤层气生物工程关键预处理技术及其作用机制评述

煤层气生物工程是以实现煤炭资源清洁化利用和煤层气资源强化采出为目标的一项新兴技术。为探究煤层气生物工程关键预处理技术的特点、生烃潜力及其作用机制,对不同预处理技术进行了归纳与总结,并按煤(有机质)与菌(微生物)的作用方式将预处理技术分为菌群优化与改良、煤的溶解与氧化、生物刺激与协同3种类型,通过不同预处理技术下微生物降解煤生成甲烷能力的强弱关系的比较,认为不同预处理技术均对生物甲烷具有增产作用,其中,菌群优化与改良技术增产效果最高,达到428.6%~2 335.2%(平均1025.4%),是通过提高产甲烷菌丰度或提升菌群数量来达到增产甲烷的效果,适用于烟煤储层及微量元素充足条件;其次是煤的溶解与氧化技术,甲烷增幅达17.6%~733.3%(平均223.4%),作用机制是增加生物酶水解作用位点、降低煤分子间作用力、脱落含氧官能团、降低煤结晶度和破坏煤的芳香结构使煤更容易被微生物利用,适用于高阶煤储层及低孔低渗条件;生物刺激与协同技术,甲烷增幅达28.3%~620.5%(平均148.6%),是利用不同方式刺激微生物体内的生物酶活性和增加菌?煤接触面积来增产生物甲烷,适用于褐煤储层及胍胶压裂条件。研究结果对于丰富煤层气生物工程基础理论和指导现场工程应用均具有重要的科学意义。