[00112039]基于TRIZ-PM的煤层气开采技术发展趋势问题研究

1.煤层气（俗称煤矿瓦斯）是与煤炭伴生、以甲烷为主要成分、热值与常规天然气相当的非常规天然气,若得到合理开发可成为安全高效的清洁能源,反之则会在浪费资源的同时严重污染环境,甚至引发瓦斯突出、爆炸等煤矿安全事故（我国煤矿重大事故中70%以上与瓦斯灾害有关）。采煤之前先开采煤层气,不仅可以降低环境污染而且可以从根本上治理矿井瓦斯隐患、减少煤矿灾害。 煤层气开采与常规天然气开采相比有其自身的特殊性和复杂性,在很大程度上受到煤层气赋存条件的时序动态、复杂多属性特征影响。通过深入国内多家企业调研发现,受到现有的技术水平限制我国煤层气资源开发进展缓慢,开采效率低、成本高且推广性差,严重影响了煤层气的规模化开采效应。现阶段国内煤层气开采领域的理论和技术研究有了很大的进步,引入很多国外的成熟技术,但适合我国复杂地质条件的成熟煤层气开采理论和拥有自主知识产权的煤层气开采技术还较少。有鉴于此,迫切需要对我国煤层气开采现有技术进行分析,积极开展技术预测和关键技术选择等前瞻性研究,有效地协助技术创新工作的开展,为深受自主创新困扰的煤层气开采企业提供急需的技术预测理论及方法支持,以提升我国煤层气开采规模化水平。 2.本项目取得的科技成果包括： （1）本项目详细阐述了专利地图的发展现状、制作流程和价值前景,具体介绍了TRIZ理论的来源、核心思想和具体理论体系,并在此基础上分析了两种方法与技术预测的相关性,为技术预测模型提供了理论基础。 （2）本项目在专利地图和TRIZ理论的基础上构建的技术预测模型将Logistic成长模型运用到技术预测中,与S曲线进行对比分析,并详细阐述了模型的具体应用流程,然后以煤层气开采技术为实证,将技术系统按照开采方位、开采方法和开采设备分为空间维、机理维和材料维子要素,并采用两种方法分别进行技术成熟度预测,判定了当前中国煤层气开采技术处于成长期末段,正在向成熟期进化,未来的发展潜力有待挖掘。 （3）在技术成熟度预测的基础上,对中国煤层气开采技术系统和空间维、机理维和材料维技术子要素的进化路线和方向进行了探讨。中国煤层气开采技术研究虽然起步较晚,并在21世纪初期发展缓慢,从2006年开始,相关专利申请数量突飞猛进,进入到快速发展的成长期,随着国家相关政策的支持,未来煤层气行业的发展前景一片光明,领域内的行业要抓住机遇,对不同的子要素关注重点不同,集中遵循系统集成和技术柔性化等发展方向开展研究,提升自身优势,保持行业竞争力。 （4）通过对煤层气开采领域进行技术预测和分析进化路线及方向纵向反映了技术预测的准确性和进化方向的多样性,验证了技术预测模型的普适性、可操作性和实践意义。 在理论上,丰富了现有的技术预测理论体系。专利囊括了全球90%以上最新技术情报,是技术信息最有效的载体,专利地图作为综合分析专利文献的工具,系统化地将专利信息从直观的可视化角度表现出来;TRIZ理论的技术系统进化法则是技术进化必须遵循的原则,准确地描述了一个技术系统所要经历的阶段。本项目以相关理论为基础,创新性的将专利信息、专利技术雷达图和TRIZ的技术系统进化理论相结合,对煤层气开采技术进行前瞻性和规划性的技术预测,不仅丰富了技术预测的理论体系,还能将此技术预测模型应用到其他行业。 3.项目研究意义 在应用上,我国作为煤层气资源开采的新兴国家,有必要对相关的技术专利信息进行挖掘,确定技术优势,运用专利地图和TRIZ的技术系统进化理论确定煤层气开采技术未来发展趋势,追赶世界先进技术水平。该技术预测模式既可以遴选出具有发展前途的战略方向和产业核心技术,结合分析得到的技术优势整合现有资源,统筹考虑未来发展的需要,确定煤层气开采发展技术路线,为技术创新提供决策依据,同时带动新能源的开采和推广应用,符合国家产业转型和可持续发展的战略,积极响应节能减排的社会要求,对促进我国煤层气工业快速发展以提升清洁能源的接替能力具有重要的战略意义。 4.项目特色和创新点 本项目主要研究了技术预测模型及其在煤层气开采技术中的应用问题,具有以下创新点。 （1）相比单独对某技术系统进行预测,本项目运用专利分析软件分析相关性较高的专利,提取出关键技术特征,并将之聚类为技术系统子要素,同时分析研究技术系统和子要素的技术成熟度,为以后的技术进化奠定基础。 （2）将Logistic模型引入技术成熟度预测中,结合专利测算法同时对技术发展的S曲线进行分析,判定该系统或要素发展所处的阶段,然后遵循TRIZ理论技术进化八法则提出的进化路线,运用技术进化潜能图对未来的发展给出建议。 （3）与现有的煤层气开采技术研究相比,本项目将TRIZ理论的进化法则和专利地图构建的技术预测模型引入到煤层气开采技术预测领域,对中国煤层气开采技术未来的发展趋势和进化方向给出判定。