中国煤层气开发利用现状、产业发展机遇及前景
(中国联合煤层气有限责任公司北京100011)
作者简介:冯，1956出生，男，高级工程师，现任中联煤层气有限责任公司副总经理，住址北京市安外大街88号，邮编10011。
从煤层气资源、技术、政策等方面介绍了我国煤层气开发利用的现状，阐述了我国煤层气勘探开发存在的问题，详细分析了当前促进我国煤层气快速发展的机遇，最后对我国煤层气开发利用进行了客观展望。
关键词煤层气现状，机遇和前景
中国煤层气产业的现状、机遇和发展前景
冯·
(中国联合煤层气有限责任公司，北京100011)
摘要:文章分别从煤层气资源、技术和一些政策方面介绍了中国煤层气开发利用的现状。文中还列举了CBM勘探开发中的一些问题。在分析中国煤层气产业在新的政策环境下所面临的各种机遇的基础上，作者展望了中国煤层气开发利用的前景。
关键词:煤层气；地位；机会；前景
煤层气，俗称煤矿瓦斯，是近二十年来在世界范围内兴起的一种新型能源。它是一种非常规天然气，以吸附状态存在于煤层中。其成分与常规天然气基本相同，甲烷含量大于90%，热值大于8000kcal/m3。可作为与常规天然气同等品质的优质能源和化工原料。同时，煤层气是煤矿生产中的有害气体，对煤矿安全生产构成极大威胁。随着煤矿的开采，大量煤层气排放到大气中会对环境造成严重污染，是仅次于二氧化碳的主要温室气体来源。因此，开发利用煤层气这一清洁能源，对于优化我国能源结构，减少温室气体排放，减少大气污染，解决煤矿安全生产，实现我国国民经济的可持续发展具有重要的现实意义。
美国是第一个成功商业化开发煤层气的国家，2004年产量为500×108m3，比中国同年的天然气年产量还要多。近年来，加拿大煤层气产业发展迅速，从2003年的1×108m3发展到2005年的30×108m3以上。此外，澳大利亚和印度的煤层气近年来也发展迅速。
1中国煤层气开发利用现状
1.1煤层气资源/储量
中国是世界上最大的煤炭生产国，拥有巨大的煤炭资源。同时，中国的煤层气资源也非常丰富。2000年，国家计委承担的一级项目《全国煤层气资源评价报告》预测，中国陆地烟煤和无烟煤煤田在埋深300 ~ 2000m·m范围内的煤层气资源量为31.46×1.065438+。
表1世界主要产煤国煤层气资源量(埋深2000米)
*《全国煤层气资源评价报告》，中联煤层气有限公司，2000年。
截至目前，我国已探明的煤层气地质储量为1023.08×108m3，其中基于地面开发的为754.44×108m3，基于矿井排水的为268.64×108m3，见表2。
表2中国煤层气探明地质储量一览表
1.2勘探开发技术现状
经过“六五”至“九五”特别是“十五”国家科技攻关项目的实施，通过学习国外煤层气勘探开发的成功经验，结合我国煤田地质特点，我国煤层气从选型评价到勘探开发技术都取得了长足进步，形成了一系列具有自主知识产权的煤层气勘探开发技术体系，基本掌握了煤层气勘探开发常规技术。这些技术主要包括:
——煤层气开发有利区选择评价技术。
-电缆取芯技术
-煤层清洁水钻孔技术
-水力携砂压裂技术
-采用加砂压裂技术的清洁压裂液
-氮气泡沫压裂技术
-欠平衡钻井和完井技术
——多分支水平井钻井排水技术
——煤矿定向多分支长钻孔抽放技术。
1.3立方米地面开发
经过十多年的实践，中国煤层气地面勘探开发取得了重大突破。其中，实现小规模商业煤层气地面开发的代表性项目如下:
(1)山西沁水枣园井组煤层气开发试验项目:2003年4月，枣园井组开始对外供气。* * *井组拥有15口生产试验井，一座日压缩能力为3.6×104m3的小型CNG压缩站和一座日发电量为400 kW的小型煤层气电站，实现了煤层气的小规模商业化开发、集输、储存和利用。
(2)辽宁省阜新市刘家井组煤层气开发项目:阜新项目在阜新市刘家井井田从1999至2001共钻井8口，形成小井网，平均单井产气量3000m3/d以上..
(3)山西晋城潘庄煤层气地面开发项目:1992，在山西沁水潘庄地区打7口煤层气生产试验井，排水效果良好。潘庄井田2004 ~ 2005年共钻煤层气井150口，压裂生产70口，日产煤层气约10×104m3。项目建成了完整的集输管网、集气站和压气站。
(4)山西沁南煤层气开发利用高技术产业化示范项目——潘河试点项目(简称潘河项目):该项目是国家发改委批准的国家煤层气开发利用高技术产业化示范项目。计划建设900口煤层气井，分三期完成。一期150煤层气生产试验井建设于2006年完成，建成年产约1×108m3煤层气生产示范基地。二期计划建设400口煤层气生产井，生产能力为4×108 m3/a；/a；第三期计划建设350口煤层气生产井，生产能力为7×108m3/a/a..截至2005年底，已完成100口井的钻井、40口井的压裂和地面工程建设，并于2005年10月11日正式对外供应压缩煤层气，日产气约7×104m3。
(5)山西省沁水县段氏煤层气开发示范项目:该项目是中联煤层气有限责任公司承担的国家油气资源战略选择与评价中的重点项目，项目目的是利用多分支水平井钻井技术开采段氏地区煤层气，评价其煤层气生产潜力，利用多分支水平井钻井技术形成一套煤层气开采技术。继2005年中联公司在山西省端氏区块3号煤成功实施一口多分支水平井后，2006年又在该区15号煤成功实施了一口多分支水平井。经过排水试验，单井日产量达到7000m3以上，预计单井日产量将达到4×104m3以上。该项目的成功将对我国煤层气资源的高效开发，特别是对高瓦斯矿区采煤前煤层气资源的快速抽采利用和遏制煤矿重大瓦斯事故具有重要意义。
1.4矿井瓦斯(煤层气)抽采利用
据统计，截至2004年底，国有重点煤矿共有地面瓦斯抽放系统308套，井下移动式瓦斯抽放系统272套，瓦斯抽放能力为18.66×108 m3(见图1)，抽放率为26.5%。安全重点监控的45家煤炭企业瓦斯抽采能力为16.95×108 m3，年抽采能力超过1×108 m3的矿区有阳泉、淮南、水城、盘江、松藻、晋城、抚顺，其中有山西阳泉、安徽淮南、辽宁抚顺等三个高瓦斯矿区。
图1 2006 5438+0-2004年国有重点煤矿瓦斯抽采总量柱状图。
目前井下抽采的煤层气利用率较低，不到50%，主要用于矿区居民和自备发电。一小部分用于福利事业和工业原料，很大一部分被抽干。这部分资源非常浪费，有很大的开发利用空间，应该引起政府相关部门和企业的重视。
1.5现行优惠政策
一是煤层气开发利用征收5%的增值税，不抵扣进项税；二是实行“两免三减”——中外合作开采煤层气企业，从获利年度起，第一年和第二年免征企业所得税，第三年至第五年减半征收企业所得税；三是煤层气勘探开发项目所需进口物资，按石油、天然气进口税收政策执行；第四，煤层气价格由供需双方根据市场经济原则协商确定。
1.6中国煤层气勘探开发中的问题
(1)煤层气开发利用政策支持不足。煤层气开发利用的综合社会效益远大于其经济效益，特别是在煤层气产业发展初期，政府应给予更多优惠政策，鼓励企业从事煤层气勘探开发。早期政府的鼓励政策对美国煤层气产业的快速发展起到了决定性的作用。
(2)煤层气勘探开发和科技投入过低且分散，一些关键技术和装备有待提高。煤层气是一个高投入、高风险的高科技产业。掌握其基本发生规律和开发技术，需要有较大的前期投入和先进的仪器设备。
(3)煤层气勘探开发与煤炭、油气勘探区块的矛盾逐渐显现。煤和煤层气是伴生的，因此采煤和采气必须有机结合，和谐发展，否则不仅浪费资源，污染环境，还会威胁煤矿安全。
(4)基础管网薄弱。我国天然气基础设施管网相对薄弱，煤层气企业不仅要建设井田内部管网，还要考虑建设长距离管网，无形中增加了企业的生产成本，影响了企业的经济效益和开发煤层气的积极性。此外，我们的市场机制还不够完善，气价相对于油价偏低也是影响煤层气开发的重要因素。
2 .促进中国煤层气快速发展的机遇和前景
2.1中央政府高度重视和关心煤层气产业的发展。
温家宝总理明确指出:“煤层气的开发利用既能治理瓦斯，又能利用能源，一举两得，要加大科研、勘探、开发的力度。”2006年6月15日，国务院办公厅印发了《关于加快煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用的若干意见》文件，规定了一系列鼓励和加快煤层气勘探开发利用的有效措施，将对我国煤层气的快速发展起到巨大的推动作用。
2.2能源、环境和煤矿安全生产迫切需要加快煤层气的开发利用。
中国油气资源匮乏，但煤层气资源丰富，是目前最现实的天然气替代资源；中国也是产煤大国。在我国，高瓦斯和瓦斯突出矿井占46%以上。每年都有燃气事故给国家财产和人民生命造成巨大损失。同时，由于煤炭开采每年向大气中释放甲烷，造成巨大的环境压力和资源浪费。因此，先采气后采煤可以大大减少煤矿事故，有利于煤矿安全生产和资源。
2.3政府制定了煤层气“十一五”发展规划。
过去国家没有统一的煤层气开发利用专项规划，划分为煤炭、石油等行业，规划不系统，执行不到位，也是影响我国煤层气快速发展的因素之一。近日，国家发展改革委组织有关部门编制了国家煤层气开发利用“十一五”规划。到2010年，全国煤层气(煤矿瓦斯)产量将达到100×108m3，其中地面开发50×108m3，井下抽采50×108m3。新增煤层气探明储量3000×108m3，总投资300×108元(包括勘探、开发、管网、科研)，实现煤层气产业化，使国家规划明确，为政府制定煤层气产业政策提供依据，引导企业投资煤层气产业，加快发展步伐。
2.4煤层气国家工程研究中心的成立将促进煤层气关键技术的开发和推广。
2006年3月6日，国家发展改革委以发改发[2006]368号文件，批准中联煤层气有限责任公司牵头，会同相关单位组建国家煤层气开发利用工程研究中心。该中心将围绕煤层气开发利用的重大技术需求，建设中国煤层气勘探、开发、加工、利用的技术研发和工程试验设施，开展煤层气产业重大科研成果的成套工程和集成应用研究，消化吸收引进的先进技术，建立适合中国地质条件的煤层气开发利用工程技术体系，为行业间的合作交流提供平台， 成为煤层气产业人才培养基地，为煤层气开发利用相关企业提供技术支持和服务，推动煤层气产业整体技术进步。
2.5煤层气开发技术日臻完善，部分关键技术取得突破。
煤层气井空气/雾化钻井技术
该技术在美国煤层气田开发中应用广泛，占开发井的90%以上。其优点是钻井周期短(2 ~ 4d)，效率高，成本低，对煤层损害小。国家“十五”科技攻关项目“煤层气欠平衡钻井技术研究”结合我国煤层气地质特征，开发了空气钻井设计软件，形成了一系列空气钻井技术，在山西潘河示范工程得到了广泛应用，将钻井周期从15d以上缩短到5d以内，不仅降低了施工成本，还避免了钻井液对储层的伤害。
2.5.2多分支水平井钻井、排水和生产技术
美国的多分支水平井从一开始就结合煤矿规划实施，一般五年内瓦斯回收率可达80% ~ 85%，可大大改善煤矿开采工作环境，促进煤矿安全生产，其综合经济效益和社会效益十分明显。我国煤矿瓦斯事故多，煤层透气性低。迫切需要推广这项技术，以确保煤矿安全生产，节约清洁能源。2004年6月，165438+10月，Orian公司设计组织的多分支水平井DNP02投产，实现了预期技术和产能的双突破。煤层水平井总进尺达8000米，单井日产量稳定在2×104m3以上。中联公司承担的油气战略选区段式水平井示范项目已分别在三矿和65438+进行。
2.5.3煤矿井下水平长钻孔排水技术
通过国家“十五”重点项目研究，采用国产钻机使井下长孔达到水平距离500m，用进口钻机进行国内试验，最大孔深达到1002m，最大钻进速度达到400m·m，该技术的推广应用不仅能促进煤矿安全生产，还能大大提高煤炭企业的生产效率。
2.5.4煤层气储层改造技术
储层改造是煤层气开发的关键环节。目前沁水盆地主要采用清水加砂压裂。清洁压裂液技术在韩城井组试验成功，小型洞穴完井技术应用于沈北矿区褐煤改造，为低阶煤层气开发积累了经验。特别是氮气泡沫压裂在潘河示范工程两口井试验中取得了巨大成功。排水生产后表明，煤层气井产量比同等条件下提高了一倍，具有良好的推广应用前景。
2.6沁南盘河煤层气开发利用高技术产业化示范项目将有力推动中国煤层气产业的发展。
2004年底，国家发改委批准实施该示范项目，该项目位于山西省沁水县，含气面积24.2平方公里，示范内容包括钻井、增产改造、煤层气集输、增压、数据传输和地面工程建设。目前，第一期100口井已经完成，40口生产井已经运行半年以上。整个装置运行平稳，产气情况良好。通过煤层气地面开发全过程试验，积累了煤层气开发技术和管理经验，对推动我国煤层气资源大规模商业化利用将起到积极的示范作用，特别是为沁水盆地煤层气田大规模开发获取第一手资料，奠定良好基础。
2.7清洁发展机制(CDM)促进煤矿区煤层气的开发利用。
《京都议定书》于2005年2月生效，清洁发展机制(CDM)是《京都议定书》规定的发达国家在海外实现部分减排承诺的履约机制。其核心是允许发达国家和发展中国家根据投资项目转让和获得cer。煤层气开发利用是实施CDM项目的重要领域。煤层气的主要成分是甲烷。甲烷的温室效应是二氧化碳的21倍。目前国际碳指数为每吨5 ~ 65，438+00美元。目前，我国煤矿区煤层气平均抽采率仅为32%。2004年抽采量为18.6×108m3，煤层气利用不足一半。如果通过CDM机制引入资金和技术支持，将对煤层气产业本身的发展和促进煤矿区煤层气的利用起到积极的推动作用。
2.8基础设施管网设施不断完善。
天然气管道的缺乏是制约中国煤层气开发的重要外部条件。随着“西气东输”的投产，为相关地区煤层气的勘探、开发和利用提供了良好的机遇。“西气东输”管道穿越中国许多主要煤田，如新疆的准南煤田、山西的河东煤田、沁水煤田和淮南煤田等。这些煤田是中国煤层气资源条件较好的地区，也是目前中国煤层气勘探开发的热点。此外，陕京复线的建设和山西省规划煤层气管道的实施，也将为煤层气的收集利用提供良好的基础条件。
3结论
综上所述，在我国，丰富的煤层气资源为我们提供了良好的物质基础，国民经济的快速发展提供了巨大的市场需求。煤矿井下瓦斯抽采积累了几十年的经验，煤层气地面勘探开发也有十几年的历史，煤层气勘探开发技术手段日趋完善和成熟。目前，中央高度重视煤层气开发，制定了煤层气专项开发规划，批准成立了煤层气开发利用国家工程研究中心，出台了多项加快煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用的文件，规定了一系列鼓励和加快煤层气勘探开发利用的有效措施。煤层气开发的外部环境越来越好，为中国煤层气产业的跨越式发展创造了良好的机遇。根据我国煤层气产业的现状和发展趋势，到2010年，完全可以实现煤层气“十一五”发展规划中设定的目标，以沁水盆地为重点，地面开发煤层气年产量将达到50×108m3，井下开采煤层气50×108m3，为煤矿安全生产服务，为构建社会主义和谐社会做出贡献。
参考
[1]冯李三叶建平编辑。2003.中国煤层气勘探开发关键技术研究。国家十五计划科研报告。
[2]冯，叶剑平，主编。2005.中国煤层气勘探开发支撑技术研究。国家十五计划研究报告。
[3]中联煤层气有限公司2000。沁水盆地煤层气田新增储量报告，内部资料。