中國煤層氣開采現狀及發展前景

【摘要】煤層氣是一種清潔能源，有很大的利用價值，尤其是在當前國際國內經濟高速發展，能源日漸短缺，環境壓力和煤礦安全生產的嚴峻形勢下，煤層氣有效的合理開采工作顯得更加急迫與重要。本文就我國煤層氣的開采現狀和開采前景作了詳細介紹。

【關鍵詞】煤層；煤層氣；開采

Abstract：Coal bed gas is a kind of clean resources with great value.How to exploit coal bed gas more effective and appropriate become more and more important and imperative.Especially as the rapid growth of international and local economy，the energy is missing gradually.the pressure from environment is bigger and the situation of the coal mine safe producing become rigorous.This paper mainly introduces the exploition status and perspective about our country coal bed gas.

Keyword：coal bed；coal bed gas；exploit

1.引言

煤層氣[1]又稱煤礦瓦斯或煤田沼氣，是煤系地層中以腐植質為主的有機質在成煤過程中形成，并以吸附和游離狀態賦存于生氣源巖（煤層、炭質頁巖、泥巖等）中的自儲式天然可燃氣體。

在采煤工業中，煤層氣[2]是礦井致爆的主要因素，被稱為煤礦“第一殺手”。同時，由于煤層氣是一種有害的危險氣體，排放到大氣中具有很強的溫室效應，既破壞大氣層、污染環境，又因其易燃易爆而嚴重危及著廣大煤礦職工的生命財產安全。因此，研究煤層氣的開發利用，既可以有效解決煤礦瓦斯治理問題，保障采煤安全，又可提供新的潔凈能源資源，有利于環境保護，并能夠為下游產品提供豐富的基礎原料，具有十分重要的意義。

2.中國煤層氣開采現狀

相對于國外煤層氣的開發情況，我國煤層氣開發利用起步較晚，其發展大體可分為三個階段。

第一階段（1950年代～1970年代末）：該階段為減少煤礦礦井瓦斯災害的井下抽放與利用階段，這一階段所抽放的瓦斯基本上都被排到大氣中，很少對其進行利用。

我國從1950年代初起，在煤礦就開展了抽放煤層氣工作。1952年原煤炭部首先在遼寧撫順礦務局龍鳳煤礦進行了井下瓦斯抽放試驗并獲得成功。

第二階段（20世紀70年代末～20世紀90年代初）：為煤層氣勘探開發試驗初期和煤層氣井下抽放利用階段，開始將煤層氣作為一種能源進行勘探開發。

1970年代，隨著抽放工作的展開，人們開始研究如何將瓦斯變害為利的問題，并嘗試將抽出來的瓦斯用作礦區生活燃料和工業燃料。1980年代開始，在撫順、陽泉等地開展地面回抽利用技術試驗。1982年，國家將礦井瓦斯利用工程正式納入國家節能基本建設投資計劃，到2005年，已建成瓦斯利用工程60多個。

1980年代末至1990年代初[3]，地礦部華北石油地質局選擇了安徽淮南、河南安陽和山西柳林三個地區專項建立煤層氣開發試驗區，試驗九口井，效果最好的是柳林一井，日初產680m3，然后下降至不足100m3，其余均低于100m3而停止。隨后引進外資在柳林又進行了六口井的試驗，壓裂后產量最大的井日產氣量7300m3（只幾天就關井），最低500m3。中國石油天然氣總公司從1993年開始，先后在山西沁水盆地、遼河油田、湖南冷水江、江西豐城進行了煤層氣鉆井開發，但結果都不容樂觀。

我國先后在撫順龍鳳礦、陽泉礦、焦作中馬村礦、湖南里王廟礦等礦區地面鉆孔40余個，并且進行了水力壓裂試驗和研究。同時，大量的煤層氣井下抽放和利用項目進一步展開，至1993年，井下抽放系統年抽放量達4×108m3，部分地區已開始將其用于工業和民用取暖。

1990年代，煤礦井下瓦斯抽放利用工作普遍在高瓦斯大型煤礦開展[1]，形成了多種抽放方式，抽放技術也得到快速發展，1992年6月，聯合國開發計劃署為促進我國煤層氣產業的發展，與中國政府簽署了資助“中國煤層氣資源開發”的項目，其中包括松藻、開灤、鐵法礦務局和煤炭科學研究總院西安分院等4個分項目。通過該項目的運作，不僅提高了中央和地方各級政府決策者對開發煤層氣資源的認識水平，引起了中央高層領導人對煤層氣開發的重視，為下一步煤層氣工業的突破性進展奠定了基礎，而且促進了國際組織、金融機構和外國公司對中國開發煤層氣的重視。

第三階段（從1990年代—）：為煤層氣勘探開采試驗全面展開和井下規模抽放利用階段。

從1990年代初開始到目前為止，從優質能源的利用出發，開展了煤層氣的勘探試驗，取得了實質性的突破與進展。我國石油、煤炭、地礦系統和部分地方政府積極參與這項工作，許多國外公司也積極投資在中國進行煤層氣勘探試驗。

為了推進煤層氣的產業化進程，2002年國家973計劃設立了“中國煤層氣成藏機制及經濟開采基礎研究”項目，從基礎及應用基礎理論的層面對制約我國煤層氣發展的關鍵科學問題進行系統研究，并將其成果應用于煤層氣的勘探開發中。

1990年以來，全國有30多個含煤盆地進行煤層氣勘探鉆井，取得了一批儲層測試參數和生產參數，在一些地區甚至獲得工業氣流。

1998年，國土資源部為扶持煤層氣的開發利用，與遼寧省國土廳和阜新市政府共同努力，在遼寧省阜新市劉家礦區開展了采前預抽煤層氣的試點工作。

1999年至2002年由東煤107隊于遼寧省阜新盆地共施工了八口煤層氣地面開發井，為阜新市提供日產氣量1.5×104m3以上的居民生活用氣，標志著我國煤層氣地面鉆井商業開發實現了零的突破。2005年，山西省晉城投入2.37億美元建設的國內第一個煤層氣綜合開發利用示范項目即將開工，預計2008年建成投產。該項目通過地表向地下煤層鉆孔，抽取煤層氣大約每年1.66×108m3，供應當地工業、商業用戶和居民作燃料，并建設一座12×104KW的煤層氣發電廠。

2000年3月，形成了小井網供氣格局，日產量2×104m3，井口甲烷含量達97%，按1：3混氣后向阜新市供氣，解決了阜新市三分之一城市居民的日常生活用氣，成為我國煤層氣商業性開發利用的典范，為我國大規模地面開發利用煤層氣積累了經驗。

2007年，為了加快煤層氣產業的形成和發展，國家發改委決定在沁水盆地建立國家煤層氣開發利用試驗區并給予了相應的扶持。與此同時，依據國務院第81次常務會議精神，結合煤炭礦山“瓦斯”治理工作，一并提出了扶持煤層氣產業發展的初步意見。

經過50余年探索，我國井下煤層氣抽采技術已經形成體系，并在高瓦斯礦井全面應用，在該階段我國開始引進國外煤層氣開發技術，開展了煤層氣的勘探試驗，取得了實質性突破。煤炭、地礦、石油系統和部分地方政府積極參與此項工作，許多國外公司如美國Texaco、Arco、Phillips、Greka石油公司及澳大利亞的Lowell石油公司等也積極投資在中國進行煤層氣勘探試驗。

我國煤層氣產業雖然起步晚，但發展迅猛。國家對煤層氣產業的支持力度進一步加大，煤層氣勘探的投入創造了歷史新高。

3.中國煤層氣開采前景

煤層氣在煤炭生產中被稱為瓦斯[4]，一直被視為煤炭生產安全中的一大隱患。然而，眾多世人所不知的是這種氣體煤層氣卻是比石油和煤干凈得多的一種天然氣，高濃度瓦斯的熱值接近油氣田的天然氣，是可以被人們充分利用的，可以為社會帶來十分可觀的經濟效益。中國是世界上最大的發展中國家，隨著經濟的高速發展，需要充足的能源作為支撐。煤層氣開發利用是具有廣闊的發展前景的，它所帶來的經濟利益也是非常可觀的。據相關部門統計，中國埋藏深度在2000m以內的煤層氣若抽采率為40%，利用率為80%，則可以利用的煤層氣為9.6×1012～11.2×1012m3。1m3的煤層氣可以發3kW·h的電，則上述可利用的煤層氣能發電28.8×1012～33.6×1012kW·h。根據0.3元/（kW·h）上網電價計算，市場總值為8.64×1012～10.08×1012人民幣，經濟效益潛力巨大。

3.1 煤層氣相關產業發展

煤層氣產業是一項龐大的系統工程，建設一個煤層氣生產基地，除了帶動運輸、鋼鐵、水泥、化工、電力、生活服務等相關產業的發展外，也將帶動下游相關產業的發展，如煤層氣的管道運輸、家用煤層氣的供應、氣體燃料汽車和化工產品的開發等，還能推動本行業的相關技術、科研等產業，促進整個產業的良性發展，如鉆機、煤層氣抽取及輸送設備、監測監控設備、煤層氣發電設備、利用煤層氣生產化工原料設備等產業。據此，我國煤層氣產業一旦形成和發展起來，將給相關產業帶來巨大的發展機會和經濟效益。

目前，我國煤層氣經提純和儲存[5]，主要用于發電、民用工程、生產化工產品、汽車燃料等。

3.2 煤層氣發展階段

根據目前我國煤層氣發展狀況[6]，類比美國煤層氣勘探開發的發展模式，預測我國煤層氣的發展將經歷探索、起步和快速三個階段。

（1）探索階段

從1950年代初至1970年代末，為減少煤礦瓦斯災害而進行的煤礦井下瓦斯抽放與利用；從1970年代末至1990年代初為煤層氣勘探開發試驗初期階段，采用地面鉆井預排煤層氣的試驗工作，并進行了水力壓裂試驗和研究；從1990年代初開始進入了煤層氣勘探開采試驗全面展開階段。

（2）起步階段

2000～2020年是我國煤層氣產業發展的重要戰略機遇期，是規模商業開發和產業化發展的關鍵階段。截至2008年已探明10.23×1012m3的地質儲量，其中在沁水盆地以地面可采方式獲得的可采儲量為394.5×108m3，在柳林、晉城、大城、鐵法等含煤區獲得了工業氣流。2006～2010年煤層氣勘探已經有較大的突破，5年內在沁水盆地、鄂爾多斯盆地東緣、寧武等有利目標區可獲得煤層氣可采儲量約3000×108m3。2010年煤礦瓦斯抽采量達到50×108m3，利用總量30×108m3以上。在沁水盆地晉城和鄂爾多斯盆地大寧、吉縣等地區建成大約3～5個煤層氣開發基地，地面抽采量接近50×108m3，全國煤層氣產量達到100×108m3，煤層氣產業初具規模。

（3）快速發展階段

2010年以后，我國煤層氣產業將進入快速發展時期。隨著煤層氣的勘探開發技術日趨成熟，勘探范圍將進一步擴大到華南、東北及西北地區，鄂爾多斯盆地和西北幾大盆地低煤級煤層氣勘探取得工業性突破后，預計2020年累計獲得可采儲量約8800×108m3，形成10～15個煤層氣生產基地，產量將超過300×108m3，其中煤礦瓦斯抽采利用量100×108m3，地面抽采量200×108m3以上。

2020年之后，勘探開發技術的提高和開采成本的降低，將使煤層氣開發的規模化、產業化會進一步加快，至2030年累計獲得煤層氣可采儲量超過12000×108m3，逐漸形成20～30個煤層氣生產基地，產量將達到470×108m3。2030年以后，煤層氣開發技術水平會有更大的突破，處于2000～4000m深層的煤層氣資源也將會被探明和開采，預計煤層氣探明儲量和產量還會大幅度地增加。

4.結論

我國煤層氣地面勘探開發工作雖取得了突飛猛進的發展，但總體來說仍處于生產試驗的初期，尚未進入大規模開發利用階段，產業化發展速度緩慢。煤層氣資源要得到大規模的商業化開發利用，煤層氣產業要進入蓬勃發展的新時期都需解決面臨的諸多問題。

（1）煤層氣選區評價與勘探技術；（2）階煤煤層氣勘探和開發技術；（3）煤層氣高效鉆井完井技術；（4）煤層氣多分支水平井鉆井與排采工藝技術；（5）煤層氣儲層壓裂增產改造工藝技術；（6）煤層氣產品集輸和加工利用技術等。

參考文獻

[1]張全國.國內外煤層氣的開發與進展[J].中國沼氣，1999， 17（2）：42-43.

[2]吳達才.關于煤層氣開發利用的思考[J].太原科技，2008， 1：2-7.

[3]姜曉華，柴立滿，羅文靜.國外煤層氣開發現狀及對中國煤層氣產業發展的思考[J].內蒙古石油化工，2008，8：46-49.

[4]王曉俠，劉承東.試論我國煤層氣的開發與利用[J].應用科學，2008，133.

[5]白翠花.淺談我國煤層氣開發前景[J].科技情報開發與經濟，2007，17（35）：152-153.

[6]朱杰，車長波，劉成林等.我國煤層氣產業發展趨勢預測[J].中國礦業，2006，15（11）：5-8.

作者簡介：吉安將（1989—），男，江蘇連云港人，大學專科，主要研究方向：石油測井儀器的生產調試。