我國煤層氣產業發展規律研究及趨勢預測

王升輝，孫婷婷，，孟 剛，趙亞利

(1.中國地質大學(北京)人文經管學院，北京 100083；2. 國土資源部油氣資源戰略研究中心，北京 100034; 3. 中國地質大學(北京)外語學院，北京 100083)

1 我國煤層氣產業分析

1.1 我國煤層氣產業發展的必要性

中國煤炭的生產和消費占世界第一，煤炭產量大概占全球的三分之一左右。根據國家能源局《“十二五”煤炭工業發展規劃》(征求意見稿)，到2015年，我國煤炭產量的上限將是37.9億t，但此上限或于2012年就將被打破。統計數據顯示，2011年1～12月，全國煤炭產量累計35.2億t，同比增長11.6%，較之2010年原煤產量32.4億t(國家統計局數據)增長10.5%(圖1)。

我國對煤炭的需求量會隨著經濟的不斷發展以及能源需求的快速增長而不斷提高，但是我國有41%以上的煤炭資源為含氣量大于10m3/t的高瓦斯區，全國共有約9000多處高瓦斯礦井及煤與瓦斯突出礦井，占全國礦井的30%左右。高瓦斯礦井隨著開采深度的不斷增加而越來越多，這是引發瓦斯事故頻繁發生，制約我國煤礦安全的主要原因。

圖1 2000～2011年全國煤炭產量統計圖

我國雖然是發展中國家，卻是溫室氣體排放大國，2010年我國CO2排放當量為1300Mt-c，遠遠超過美國1990年的CO2排放量(883Mt-c)，變成溫室氣體排放世界第一大國，我國政府將因此而面臨巨大的壓力。如果煤層氣資源在采煤之前能夠得到合理的開發利用，則既可以減少煤礦瓦斯災害，又可使寶貴的資源得到充分的利用，增加清潔能源供給，改善能源結構，在一定程度上緩解我國能源緊張狀況。目前我國每年因煤炭開采釋放到大氣中的煤層氣資源達200億m3，隨著開采深度逐漸加深，煤層含氣量更高，會有更多寶貴的資源被白白浪費。

1.2 煤層氣開發現狀

1.2.1 石油企業投入煤層氣地面開發

煤層氣開發利用已成為中國石油的主營業務和新的戰略增長點。自2006年開始開發煤層氣，逐漸形成了華北油田在沁水盆地南部(沁水氣田)、中石油煤層氣公司在鄂爾多斯盆地東緣(鄂東氣田)競相快速發展的格局。煤層氣的商業開發，自2009年以來進展迅速，西氣東輸管線已成功地將沁水氣田產品氣輸往東部地區，而韓城市及其周邊的用氣鄂東氣田韓城區塊煤層氣已可以保障。

沁水氣田開發截止到2010年7月底，累計完鉆直井879口，羽狀水平井48口，已經建成1座煤層氣處理中心，一期的年處理能力可以達到10億m3/a，而二期可擴建到30億m3/a規模，集氣站6座，變電站2座，累計投產直井509口，水平井45口，合計日產氣120萬m3，1～7月銷售商品氣2.06億m3。

鄂東氣田以韓城區塊產能建設為主，完成一座日處理能力30萬m3集氣站(韓1站)的擴容改造工程，完成中心處理廠基礎施工(三通一平)，穩步推進韓城-渭南-西安管道建設工作。截至2010年7月底，韓城區塊已累計完鉆開發井353口，投產135口，合計日產氣5.2萬m3。1～7月合計銷售商品氣617.34萬m3。

1.2.2 晉城煤業集團采煤采氣一體化生產

晉城煤業集團是全國最大的煤層氣抽采利用企業、全國最大的煤化工企業和我國優質無煙煤重要的生產企業。探索并應用“采煤采氣一體化”模式，實現了礦區煤炭煤層氣安全高效協調生產。有2300余口地面煤層氣抽采井群、15億m3/a抽采能力、11.5億m3/a利用能力，建成了世界最大的120兆瓦煤層氣發電廠，擁有97臺瓦斯發電機組，形成了煤層氣勘探、抽采、輸送、壓縮、液化、化工、發電、燃氣汽車、居民用氣等完整的產業鏈。

1.2.3 阜新劉家區煤層氣開發利用

阜新劉家區的第1口井1999年鉆成，到2002年打了8口煤層氣井，開始給阜新市市民供氣的時間為2003年3月1日，到目前為止共有17口井，其中15口井進行生產，向阜新城區的供氣能力為50000多m3/d，近10 萬戶居民可以使用安全、潔凈、環保的新能源。同時，這種清潔能源還供應阜新1800 多輛出租車及遼陽和朝陽的工業用戶使用。

1.2.4 淮南煤田煤層氣開發

2002年開始，大規模啟動瓦斯利用工程。瓦斯利用由2002年的432萬m3增至2009年的5191萬m3，2010年完成6800萬m3。

1.2.5 目前瓦斯利用情況

民用燃氣：建成了新謝地區中壓聯網工程。2009年民用瓦斯用戶已擴大到4萬余戶。2011年瓦斯民用達6萬戶。

瓦斯發電：建成了新莊孜礦等高濃度(大于30%)瓦斯發電站7座，裝機規模17032kW；謝一礦等低濃度(大于10%～30%)瓦斯發電站3座，裝機規模9000kW。目前瓦斯發電裝機總規模已達26032kW，其中進口機組規模占總規模的51%。“十一五”完成瓦斯發電工程投資2.5億元。2010年瓦斯發電量達1億度。

熱電冷聯供：建成了丁集礦熱電冷聯供制冷站，制冷能力17300kW。降溫效果顯著，有效地保證了井下高溫采掘頭面的降溫要求。

2 煤層氣產業發展趨勢預測

減少溫室氣體排放，減少化石能源的依賴，將是未來能源的需求和發展方向。我國在天然氣利用方面最大的難點是資源瓶頸，對天然氣需求的增長每年將保持在15%以上，發展速度遠遠超過石油、煤炭。我國到2010 年天然氣需求量已超過1000億m3，而2020年將達到2000億m3的需求量，占整個能源結構的10%。從目前的天然氣儲量看，約一半的天然氣需要進口，進口模式分兩種，一種是進口LNG(液化天然氣)，一種是管道天然氣，但發達國家對LNG需求競爭又日趨激烈，特別是美國。

煤層氣是天然氣資源的必要補充。美國天然氣技術研究所2001年對美國煤層氣資源量又進行了預測，煤層氣資源量為21萬億m3。美國煤層氣開發試驗始于20 世紀70 年代后期，80 年代中后期實現了規?；纳虡I開發，年產量逐年大幅度增加，1980 年年產量不足1m3，90 年代初期穩產在200億m3，2003 年產量達到450億m3，約占美國天然氣當年產量的7.9%。我國每年向大氣釋放煤層氣(煤礦稱瓦斯)約120億m3，年抽采量17億m3，利用僅為5億m3，可見開發煤層氣既可利用資源，又可減少煤礦瓦斯災害和大氣污染。

2.1 技術發展預測

隨著我國煤層氣開發利用的不斷發展，開發利用技術的相對滯后也影響煤層氣產業的快速發展，目前需要加大科技研發力度的技術主要有:瓦斯自動控制系統、低濃度瓦斯排采技術、低濃度瓦斯發電技術；地面開采井排采技術、低成本鉆完井技術，和煤層氣加工、運輸及其他利用技術等。

2.2 市場需求預測

21世紀以來，我國天然氣市場發展迅速，天然氣每年的消費量均以兩位數的速度增長。2008年中國天然氣消費量807億m3，是2000年的3倍多。2008年國內天然氣產量為760.82億m3，比上年增長12.3%。供需缺口近50億m3，中國成為天然氣凈進口國。2009 年的天然氣產量約830億m3，與2008年相比增長7.7%，消費量為874億m3，同比增長11.5%，據IEA數據，世界非常規天然氣資源量為921萬億m3(致密砂巖氣210萬億m3，煤層氣256萬億m3，頁巖氣456萬億m3)(圖2、圖3)，非常規氣的產量貢獻將持續攀升，特別是北美、亞洲和非洲，預計2030年非常規氣占全球總產量的比例將由目前不到5%提高到15%。

3 中長期發展戰略

我國“十二五”規劃將以經濟結構調整和發展方式轉變為核心；大力發展戰略性新興產業；節能減排、淘汰落后產能；提高自主創新力，加快現代服務業發展。國家能源局預計，到“十二五”階段末即2015年，煤炭在一次能源消費中的比重可由2009年的70%下降到63%，天然氣消費占比將從目前的3.9%提高至8.3%。

根據目前規劃，2015年中國天然氣利用規模會達到2600億m3；在保障國家能源安全和應對全球氣候變化的雙重背景下，加快發展煤層氣產業，補充天然氣需求，就成為最現實的手段之一。加拿大煤層氣開發的起步時間基本與我國相當。我國煤層氣2001年累計鉆井224口，2005年以前一直以資源評價為主并未進行大規?？碧?，2005年鉆井270口，而加拿大煤層氣產業則在石油和能源公司加入之后迅速發展起來。

圖2 世界非常規氣資源量圖

圖3 世界非常規氣需求量圖

在1980到2001年期間，加拿大的煤層氣井僅有250口，生產井有70口，達到2000～3000m3/d的只有4口單井。在此之后，一些能源及石油公司加大了投入進行勘探和開發煤層氣試驗活動，煤層氣開發快速發展，僅僅2002到2003年期間，煤層氣生產井就增加了1000口左右，煤層氣年產量快速達到了5.1億m3，而煤層氣生產井其單井日產量達到2830m3。到2008年底煤層氣生產井共有13190口，而煤層氣的年產量達到了72億m3，2010年底煤層氣生產井達到19530口(表1、圖4、圖5)。

表1 2001～2010年中國與加拿大煤層氣鉆井數據統計表

數據來源：國際能源署(IEA)2011。

圖4 中國與加拿大煤層氣產量對比圖

圖5 中國與加拿大煤層氣鉆井數據

利用翁氏旋回法、龔珀茲法和歷史趨勢預測法等三種方法對未來煤層氣產量增長進行中長期的預測。其預測結果見表2未來50年中國煤層氣產量增長預測結果。2012年我國煤層氣產量將達100億m3，其中地面抽采50億m3；2020年產量300億m3；2030年產量500億m3，與美國現階段產量相當。

表2 我國煤層氣2012～2050年產量預測表

總體看來，三種方法的預測結果均表現為未來50年煤層氣產量將保持高速增長。根據目前我國煤層氣發展速度及政策導向等預測我國煤層氣產量將經過緩慢、快速和穩定三個階段的增長(圖6)。

圖6 我國煤層氣產量中長期預測

4 加快煤層氣產業發展的政策建議

4.1 總體思想

1)加大宣傳，牢固樹立采氣采煤的“安全發展、協調發展及可持續發展”的生產觀念，從政府職能上理順煤層氣產業發展的體制和機制，共同促進產業可持續發展及環境改善。

2)由國家層面一體化統籌考慮“井下瓦斯防治、甲烷溫室氣體治污及煤層氣產業發展”，抓緊制定和出臺相關法律法規以及稅費政策。

3)以“先采氣，后采煤”為原則對礦權關系進行清理，綜合勘查、開采煤炭、煤層氣，盡量進行“整裝氣田整裝開發”，提倡聯合煤炭企業和煤層氣生產企業，制止無序開采以及無序競爭。

4)制定讓煤層氣開發商有利可圖的優惠經濟政策，吸引可投入煤層氣開發的資金。

4.2 相關建議

4.2.1 礦業權登記的優惠政策

對“先采氣后采煤”政策進行落實，由國土資源部統一審批國家重點規劃的大型煤層氣盆地煤層氣礦業權以及煤礦權，避免新的礦業權沖突。

在其他含煤盆地或含煤區，煤礦權以外的含煤區，低煤階的煤(褐煤-長焰煤)，含氣量為3m3/t以上，中高階煤(氣煤以上煤階)含氣量為6m3/t以上設立煤層氣資源公告區，優先登記公告區以內的煤層氣礦權。

4.2.2 長期低息貸款優惠

與天然氣相比，煤層氣井產量低，生產期長，氣田開發初始投資大，見效慢，收益低，建議國家給予煤層氣生產企業適當的財政撥款，并給予15～20年長期優惠的低息貸款。

4.2.3 煤層氣開發企業所得稅優惠

煤層氣開發企業在未收獲投資前的一段時間，企業所得稅可以免交或者給予其所得稅優惠政策，比如三年減半、五年免繳。

4.2.4 給予煤層氣關鍵技術研發及開發財政補貼

由國家財政撥付專項資金，鼓勵及扶持相關技術攻關及技術創新(包括對外合作)，以技術進步促進產業化發展。

4.2.5 關于管網建設的審批政策

為避免重復建設，由國家統一協調，統一審批煤層氣管網建設。建議由國有石油企業統一規劃、統一建設跨省骨干管網，保障國家的能源安全以及管網安全運行。

4.2.6 對國有大型企業給予煤層氣對外合作經營權

國有大型企業具有人才、技術和設備上的優勢，我們要充分加以利用，同時吸引外資，發展煤層氣產業，以利于打破壟斷、鼓勵競爭。

4.2.7 進一步鼓勵煤層氣利用、嚴格環保法規，控制煤層氣排放

建議出臺甲烷減排補貼和排放超標罰款法規，鼓勵高瓦斯礦井將通風排放的廢氣集中利用，對瓦斯排放實行收費，用以補貼瓦斯利用。

5 結語

我國煤層氣資源豐富，但高瓦斯區較多，瓦斯事故發生頻繁，制約了我國煤礦安全。我國雖然是發展中國家，卻是溫室氣體排放大國，我國政府因此而面臨巨大的壓力。合理地開發利用煤層氣資源既可以減少煤礦瓦斯災害，又可使寶貴的資源得到充分的利用，緩解我國能源緊張狀況。為達到這一目的，首先要了解我國煤層氣產業的發展規律和趨勢。

本文對我國煤層氣產業發展的必要性進行了敘述，通過對石油企業投入煤層氣地面開發、晉城煤業集團采煤采氣一體化生產、阜新劉家區煤層氣開發利用、淮南煤田煤層氣開發等實例的介紹，對我國煤層氣產業進行了分析，在技術發展和市場需求兩個方面對我國煤層氣產業發展進行了趨勢預測，利用翁氏旋回法、龔珀茲法和歷史趨勢預測法等三種方法對未來煤層氣產量增長進行中長期的預測，提出了礦業權登記的優惠政策、長期低息貸款優惠、煤層氣開發企業所得稅優惠、給予煤層氣關鍵技術研發及開發財政補貼、關于管網建設的審批政策、進一步鼓勵煤層氣利用、嚴格環保法規，控制煤層氣排放、對國有大型企業給予煤層氣對外合作經營權等相關建議。為我國政府制定煤層氣產業政策提供了參考。我國雄厚的資源基礎、廣闊的市場需求和難得的發展機遇必將促使我國的煤層氣產業進入一個快速發展時期。

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