從“奪命殺手”到戰略資源
——煤層氣產業大解密

■ 孟 偉 王力兵

和頁巖氣一樣，煤層氣也屬于非常規天然氣資源。但長久以來，卻遠沒有頁巖氣那么“受寵”，原因就是因為開發煤層氣很難賺錢。目前，我國的煤層氣每立方米的開采成本為2元左右，而售價僅為1.6～1.7元，即使加上2016年2月國家實施的財政補貼0.3元，企業仍然處于虧損的邊緣。即便如此，煤層氣的開發和利用對于我們這個能源進口大國來說，仍然意義重大。2016年底，國家能源局印發《煤層氣(煤礦瓦斯)開發利用“十三五”規劃》，明確“十三五”期間，我國將新增煤層氣探明地質儲量4200億立方米，建成2～3個煤層氣產業化基地。2020年，煤層氣(煤礦瓦斯)抽采量達到240億立方米。由此可見，我國開發煤層氣的決心之大。

認識煤層氣

煤層氣，俗稱“瓦斯”、煤層甲烷，顧名思義，即煤里產出的天然氣。也就是指儲存在煤層中以甲烷為主要成分、以吸附在煤基質顆粒表面為主、部分游離于煤孔隙中或溶解于煤層水中的烴類氣體，是煤的伴生礦產資源。煤層氣屬非常規天然氣，是近一二十年在國際上崛起的潔凈、優質能源和化工原料。

煤層氣的主要成分是甲烷（C H4），甲烷含量通常達到80%～99%，其次是氮氣（N2）和二氧化碳（CO2），幾乎不含有一氧化碳（CO）、硫化氫（H2S）等有害氣體。

煤層氣用途非常廣泛，可以用作民用燃料、工業燃料、發電燃料、汽車燃料和重要的化工原料。煤層氣熱值是通用煤的2～5倍，每標方煤層氣大約相當于9.5度電、3立方米水煤氣、1升柴油、接近0.8千克液化石油氣、1.1～1.2升汽油。煤層氣熱值與天然氣相當，可以與天然氣混輸混用，燃燒后幾乎不產生任何廢氣，是上好的工業、化工、發電和居民生活燃料。另外,煤層氣燃燒后幾乎不產生污染物，因此它是相當便宜的優質、清潔型能源。

煤層氣的開采方式與普通天然氣、頁巖氣的開采都不同。主要方式有兩種，一種是井下抽采，借助煤炭開采工作巷道，井下鉆孔，在地面建立瓦斯泵站進行抽采；第二種是地面鉆采。地面鉆采就是從地面開始鉆井，使用螺桿泵、磕頭機等設備進行排水采氣的方式。

煤礦中的奪命殺手

人們最早認識煤層氣是源于煤礦瓦斯事故的頻繁出現，直到后來才發現，該資源儲量十分驚人，全球煤層氣儲量達268萬億立方米，是常規天然氣儲量的一半！

隨后各國開始大力發展煤層氣產業，目前全球煤層氣產業發展一般分為三個階段：（1）開發前期準備及小規模勘探試驗，如波蘭、智利、巴西等；（2）快速發展，部分區塊已初具商業開發條件，如加拿大、澳大利亞、中國等；（3）規模化開發，實現成熟商業化運作，目前僅美國能做到。

各國之所以大力發展煤層氣產業，原因歸納起來可謂八個字：變廢為寶，轉危為安。為什么這么說呢？

煤層氣井下開采巷道

駭人聽聞的瓦斯爆炸

開采煤礦時，吸附在基質上和游離在孔隙中的煤層氣將釋放出來，當煤層氣空氣濃度在5%～16%范圍內時，遇明火就會爆炸，造成巨大的人身傷亡和財產損失，稱其為“奪命殺手”并不為過。

另外，二氧化碳是造成溫室效應的主要氣體，但甲烷對溫室效應的影響遠遠超出想象，甲烷的溫室效應是二氧化碳的25倍。

許多煤礦在開采時，將釋放出來的煤層氣直接通過巷道排出，白白浪費資源。每年排放的煤層氣約200億立方米，折合標準煤2600萬噸，相當于三峽水電站一年的發電量，產生的二氧化碳相當于20多萬輛汽車一年的尾氣排放。

如果在采煤之前先采出煤層氣，煤礦生產中的瓦斯將降低70%～80%，進而降低發生瓦斯爆炸的幾率，減少二氧化碳的排放。

世界各國煤層氣開采情況

隨著全球能源需求的不斷增加，能源結構的調整，天然氣在一次能源消費中占比越來越大。據推測，2020年國內天然氣的產量大約能夠達到1200億立方米，屆時缺口將達到1800～2000億立方米/年。巨大儲量的煤層氣將會承擔起填補氣源缺口的擔子。

下面讓我們一起來看看各國煤層氣開采的具體情況：

（1）俄羅斯。世界第一煤層氣儲量大國是俄羅斯，保守估計84萬億立方米，占到俄羅斯天然氣總資源的三分之一。雖然是煤層氣第一大國，但俄羅斯對煤層氣的開采卻一直不夠重視。直到2010年，在美國加快開采頁巖氣后，俄羅斯也不甘示弱，展開了大規模煤層氣的開發。俄羅斯天然氣工業公司于2010年2月17日宣布將擴產煤層氣，計劃每年在Kuzbass盆地生產40億立方米的煤層氣。

（2）加拿大。加拿大的煤層氣資源主要集中阿爾伯塔省，達到15.57萬億立方米，占全國總量的78.6%，少量位于不列顛哥倫比亞省和東部的新斯科舍省。在加拿大，煤層氣開發是沒有特別補貼的，開采主體為油氣公司，管理與天然氣相同，油氣管道非常發達，煤層氣通過管道與天然氣混輸利用。

（3）美國。美國煤層氣地面開發1976年就已獲得工業氣流，至2012年，黑勇士、圣胡安、粉河、中阿巴拉契亞、尤因塔、拉頓等10個主要盆地均已進行商業化生產。美國煤層氣產業發展的關鍵在于針對不同盆地、不同地區，形成了與地質特征相適應的開發技術，例如黑勇士、拉頓盆地等，煤層常壓或欠壓、低滲透，采用套管完井、壓裂工藝技術；粉河盆地，煤層厚、高滲透，采用鉆井-洗井技術；山地地形區采用羽狀水平井等等。

（4）澳大利亞。澳大利亞是繼美國之后煤層氣勘探發展較快的國家，煤層氣開發主要分布于5個盆地：鮑溫、加利利、蘇拉特、悉尼、佩斯盆地，2009年生產井達5200口，探明可采儲量4934億立方米。

（5）中國。中國的煤層氣資源排名世界第三，埋深2000米以內的淺煤層氣地質資源量約為36.8萬億立方米（高于我國頁巖氣36.1萬億立方米的儲量），全國64%的分布在中部地區，以鄂爾多斯盆地和沁水盆地為主，資源總量超過10萬億立方米。我國煤層氣勘探開發經歷了20多年的探索和發展，已初步建成沁水盆地和鄂爾多斯東緣兩大產業發展基地，形成2個千億方大氣田。

我國煤層氣產業的未來

我國煤層氣的抽采活動可以追溯到1952年，多年的實踐經驗已經形成了成熟的配套技術，但煤層氣的產量和利用量仍然與預期目標相差甚遠。

作為非常規能源的重要一員，煤層氣的儲量要遠超頁巖氣，不僅在全球并沒有掀起一場類似頁巖革命那樣爆發式的增長，在我國的發展也一直沒有取得突破性的進展。若想大力發展煤層氣產業，除了提高補貼標準，還有更多的問題需要解決。

（1）礦權重疊。煤層氣與煤炭的開采審批隸屬不同部門導致產權重疊問題。針對這種割肉不能流血的窘況，礦權重疊最嚴重的三交地區首創了“三交模式”：讓煤層氣公司和煤炭公司合作，聯合勘探、聯合開發、聯合利用等方式各取其利，實現采氣采煤協調發展。

（2）管網建設滯后。中國輸氣管道主干線僅有1.2萬公里，含支線3.8萬公里（美國47.8萬公里），管道短、管徑細、分布碎，開發與輸送銜接不暢，且多是局部聯網，難以形成規模。

（3）缺乏社會資本。目前，國內煤層氣的采礦權主要集中在中石油、中石化和中聯煤（中海油控股），由于盈利性差的問題，絕大多數都處于未抽采狀態。針對這一問題，只有開放更多的煤層氣區塊，讓更多的社會資本涌入，真正發揮市場調節作用，才能形成良性競爭，進一步促進技術創新，降低開采成本，形成規模化效應，提升煤層氣的市場競爭力。