“低碳經濟”—中國煤層氣產業的重大歷史機遇與挑戰

第一作者簡介：石茜茜（1994- ），河南鄭州人，鄭州大學水利與環境學院水利水電工程專業本科生。

摘要：在全世界即將面臨“低碳經濟”的新形勢下，我國煤層氣產業正處于能源結構變革的重大歷史機遇與挑戰之中。作者根據多年來的研究成果與實際工作經驗，認識到我國煤層氣的綜合開發利用是一個極其復雜的系統工程。煤層氣開發是一項新興的綜合性技術工作，同時也是一項極具挑戰性的高風險產業。然而作為能源新興產業，煤層氣開發不僅能帶動國家相關產業鏈的互動，還能有效地降低人類溫室氣體的排放。因而對保護環境與促進“低碳經濟”的發展有著重要的現實意義。

關鍵詞：低碳經濟 煤層氣開發 方法步驟 產業鏈

中圖分類號：T01文獻標識碼：A

煤層氣又稱瓦斯，是煤化過程中的烴類產物，以甲烷為主要成分，一般占成烴總量的80%左右，其次為乙烷，約占成烴總量的20%左右。甲烷是大氣中主要的溫室氣體之一，對紅外線的吸收能力極強，其溫室效應是二氧化碳的20多倍[1-2]。因此 ，在我國發展煤層氣產業既是客觀需要 ，也具有雄厚的物質基礎。

近年來，國際社會應對氣候變化的共同意愿越來越強烈，未來低碳排放也必將成為經濟社會發展的一個重要方向。以低碳經濟為依托的低碳技術涉及電力、交通、建筑、治金、化工、石化等經濟部門以及可再生能源與新能源、煤的清潔高效利用、油氣資源和煤層氣的勘探開發、二氧化碳捕獲與埋存等科學領域，必定是一項能有效控制溫室氣體排放的高新技術，完全符合我國未來建設資源節約型與環境友好型社會的經濟技術要求。

1.我國煤層氣產業開發前景

一種新能源的開發利用，往往預示著舊的能源結構的劇烈變革。從國家規劃看，到2015年，年產能力突破100億立方米；到2020年，計劃達到500億立方米。近幾年，在加大地面煤層氣開發的同時，煤炭系統也加大了井下瓦斯的抽采力度，使每采百萬噸煤死亡人數從五年前為世界平均水平的一百倍降為幾十倍。這充分說明，從能源安全和環境保護這兩個戰略層面，國家已經開始推行讓煤層氣變害為寶的若干重要舉措。

我國的煤層氣資源量折標量為680億噸原煤或340億噸原油，是最現實、最重要的新型能源。煤層氣的開發利用還具有一舉多得的功效：提高瓦斯事故防范水平，具有安全效應；有效減排溫室氣體，產生良好的環保效應；作為一種高效、潔凈能源，產生巨大的經濟效益。如果把煤層氣利用起來，用于發電燃料、工業燃料和居民生活燃料；還可液化成汽車燃料，也可廣泛用于生產合成氨、甲醛、甲醇、炭黑等方面，成為一種熱值高的潔凈能源和重要原料，開發利用的市場前景十分廣闊[3]。

但是，我國煤層氣開發也面臨著巨大的挑戰。具體表現為：（1）政策性問題。由于受我國能源政策的導向，目前煤層氣探明程度不到1%，與加快煤層氣產業化發展的要求差距很大。（2）技術性問題。煤層氣氣田高含氣性，高滲透性和高產能區的有效預測、尋找以及控氣地質因素的探索方法。（3）科學研究問題。煤層氣滲透性的機理研究及準確評價，特別是極低滲、高應力、無水或少水煤層以及厚煤層非均質性的評價問題。（4）工藝性問題。新的或地質條件更復雜的地區煤層氣井的完井及激化，包括工藝、技術、設備及激化機理等研究。

2.煤層氣資源規劃與開發

煤層氣開發是一項新興的綜合性技術工作。宏觀上一般分為資源評價、開發試驗、和規模開發三個階段，具體工作可分為可行區評價、試驗井施工、開采井施工以及管網布置四個步驟[4]。

（1）可行區評價

以煤層氣地質理論為基礎，運用地質分析的方法整體評價有利區帶的煤層氣勘探開發潛力，其主要任務是確定勘探方向和有商業性開采價值的勘查目標。

（2）試驗井施工

試驗井即對煤層氣的可采性進行試驗和研究。煤層氣試驗井通過鉆井、測井、試井、測試、固井、射孔、壓裂、排采等，獲取可靠的目標煤層煤層氣評價參數和較為可信的產能參數。對煤層氣層、煤層氣藏的產能進行預測，提供控制儲量（可能儲量），提出評價鉆探方案及地震精查地區[5-6]。

（3）開采井施工

生產井即為完成煤層氣大規模開發而施工[5-6]。指為形成石油和天然氣生產能力而鉆的開發井網井。科學打開發井是在氣藏情況已基本探明的地區，而充分有效利用已探明的儲量而采用的配套的先進技術。

（4）管網布置

井網布置取決于地質條件和開發規模，如進行早期的開發試驗，可以采用三點法或五點法；但若是大規模開發，可以方形網格法。網格類型確定后，確定網格密度。

3.煤層氣開發的社會經濟意義

毫無疑問，煤層氣開發是當前建設資源節約型與環境友好型社會的客觀需要，而低碳排放必將成為未來經濟社會發展的一個重要方向。據初步測算，應用先進的煤層氣開發技術，河南省高瓦斯礦區可以減少瓦斯治理直接投資30%以上，增加瓦斯抽采量5億m3以上，產值達十余億元。尤為重要的是CO2排放相應減少800噸，SO2排放相應減少800噸。煤層氣作為一種新型潔凈能源，無論是在能源補充、降低礦井災害，還是減少溫室氣體排放、保護大氣環境，其開發利用都是利國利民的好事。

然而，煤層氣的綜合開發利用是一個復雜的系統工程，涉及的領域和專業非常廣泛。該產業的興起必將帶動一個龐大產業鏈的互動[7]，從而促進我國國民經濟的可持續發展。同時我們應該清醒地認識到，支撐這個巨型產業集群的公共系統如土地、交通、通訊、教育及科研等部門的建設也需要一并納入統籌規劃，從而塑造健康的產業鏈、產業集群和產業生態，這是企業、政府和所有從業人員應該共同承擔的行業責任。

[參考文獻]

[1] Wignall P B. Twitchett R J .1996 Oceanic anoxia and the end-Permian mass extinction. Science，272： 1155～1158.

[2] Willis K J. McElwain J C .2002 The Evolution of Plants . Oxford： Oxford University Press，1～378.

[3]孫茂遠，黃盛初.煤層氣開發利用手冊[M].北京：煤炭工業出版社，1998.

[4]傅雪海，秦勇，韋重韜.煤層氣地質學[M].徐州：中國礦業大學出版社，2007.

[5]王志榮，韓中陽，李樹凱等. 注水壓裂條件下軟煤裂隙損傷與煤層氣滲透耦合特征[J].河南理工大學學報，2014，33（2）：125-131.

[6]王志榮，韓中陽，李樹凱等.“三軟”煤層注水壓裂增透機理及瓦斯抽采施工參數確定[J].天然氣地球科學，2014，25（5）：739-746.

[7]趙慶波，李貴中，孫粉錦等. 煤層氣地質選區評價理論與勘探技術[M].北京：石油工業出版社，2009.