煤层气产业发展前景
目前,除了井下瓦斯抽放利用已形成一定规模并获相应效益外,地面煤层气勘探开发仍处于探索阶段,尚未进入工业性规模开发阶段。但是,展望未来,我国煤层气产业具有良好的发展前景。
根据最新的预测结果,我国烟煤和无烟煤煤田中,在埋深300~2000 m范围内煤层气资源量为×1012m3。在世界上,前苏联煤层气资源量为(~)×1012m3,美国为(~)×1012m3(据Boyer,et al.,1998),我国煤层气资源量位居世界第二位。由石油天然气系统进行的全国第二轮油气资源评价结果显示,我国有38×1012m3的常规天然气资源量,其中陆地有30×1012m3、海域有8×1012m3(据陈永武,2000);可见,在我国陆地范围内,煤层气资源量比常规天然气还要大。值得指出的是,在计算煤层气资源量时,褐煤、不可采煤层和煤层围岩等均未参与计算。但事实上,褐煤中含有一定量的煤层气,如我国沈北矿区褐煤的气含量Cdaf达,美国鲍德河盆地褐煤的气含量(Cdaf)虽只有~,由于煤层单层厚度达67 m之巨,因而同样实现了商业性开发;我国褐煤广泛分布,大多煤层厚度都很大,故其中的煤层气资源潜力是不小的;另根据煤矿通风和井下瓦斯抽放实践,在不可采煤层和围岩中的煤层气资源量通常是可采煤层的10%~20%。若将上述3个范畴都包括在内,我国煤层气资源量将会更加巨大。
丰富的资源量为我国煤层气产业的形成和发展提供了雄厚的物质基础和资源保证。
国家能源战略和煤矿安全的需要
随着社会的进步和发展,在21世纪,人们将更加重视可持续发展战略。为实现国民经济持续、快速发展,必须坚持保护和建设生态环境、净化家园,节约和有效地利用能源资源。为此国家将大力推进开发和使用天然气等洁净能源。另外,从国家石油安全战略考虑,必须减少国民经济和人民生活对石油资源的依赖程度,开拓替代能源。我国人均拥有天然气产量不足20 m3,相对发达国家(如英国人均达1300 m3以上)差距很大,天然气消费量在一次能源消费结构中比例小,仅占2%左右,这种局面远远不能适应国民经济的发展和人民生活水平提高的需要。要改变这种被动局面,只靠常规天然气是不能解决问题的,国家在大力加强常规天然气开发的同时,十分重视煤层气这种非常规天然气的开发利用问题。因此,煤层气在未来我国的能源构成中将具有广阔的发展空间。
从煤矿安全生产角度看,煤层气(俗称煤层瓦斯)是煤矿安全生产的最大隐患,常常造成惨重的灾害事故,而且随着矿井的延伸,问题会变得更加严重。在采煤前及采煤过程中,如果从地面预先将煤层气开采出来,就会大大减少矿井瓦斯灾害的隐患;同时还大大降低了采煤过程中甲烷(CH4)这种强烈温室效应气体的排放量,对保护大气环境具有重要作用。
因此,利用地面采气技术开发利用煤层气资源,是解决矿井瓦斯灾害的一条有效途径,特别是对矿井深部,意义更为突出。
国家重视煤层气的开发利用
国家对煤层气资源的开发利用工作十分重视。江泽民总书记为煤层气开发题词:“依靠科技进步,发展煤层气产业,造福人民。”代表了国家和人民对煤层气产业化的殷切期望和高度重视。
1999年,由国土资源部、国家计委等5部委联合下发的《矿产资源储量评审认定办法》文件中,将煤层气与石油、天然气和放射性矿产同样对待,列为由国家统一管理的矿种。自20世纪80年代以来,国家在煤层气管理、产业政策、资源综合利用、价格政策及对外合作勘探开发等方面先后制定并实施了一系列措施和优惠政策(孙茂远,1998),扶持和鼓励煤层气产业的发展。
为了集中各方面的力量,加速我国煤层气资源的开发利用,经国务院批准,于1996年5月组建了中联煤层气有限责任公司。这是一个跨地区、跨行业,集煤层气开采、利用和输送于一体的主干公司,并被授予对外合作进行煤层气勘探、开发和生产的专营权。中联公司的成立,标志着我国煤层气勘探开发已进入了有序发展的全新历史阶段,也为我国煤层气产业的形成和发展提供了强有力的组织保证。
1990年,沈阳市煤气总公司引进美国技术,在辽宁省红阳矿区施工红阳一号煤层气井,进行煤层气资源风险勘探,开创了我国利用现代煤层气技术之先河。此后,国内煤炭、石油、地矿系统各有关单位和中联公司与联合国开发计划署(UNDP)、美国和澳大利亚的有关公司等,在我国各地进行煤层气勘探开发试验工作,先后在柳林、石楼、潘庄及晋城、潘庄及大城建成了6个小型煤层气试验开发井网,均获得工业性气流;由中联公司在枣园地区施工的TL-007 井,单井最高产气量达16000 m3/d。另外,正在建设中的还有新集、淮北、临兴、盘江和丰城等小型试验开发井网。这些小型开发井网起到了试验和示范作用。
小型开发井网显示出在中国利用地面技术开采煤层气的可行性,并积累了大量生产资料和丰富的实践经验,特别是在晋城矿区高变质无烟煤中利用地面垂直井技术采气获得成功,大大拓展了人们的视野。所有这些都为今后大规模工业性开发进行了有效的技术储备。
我国进行地面煤层气勘探开发试验工作已有10余年的历史,但至今仍停留在打勘探井和小型试验开发井网的水平上,未能进入大规模工业性开发利用阶段。究其原因,主要是投入不足和下游工程(特别是输气管道)不配套。美国至1995年底共有6700口煤层气生产井,年产气量达270×108m3;而我国截至1999年底,共打各类煤层气井156口,其中进行过采气试验的井(包括地面垂直井和采动区井)只有99 口;采出的气体全部排空,故煤层气产量为“零”。相比之下,我国煤层气井数量很少,相应的投入就更少。在这种状况下,很难实现煤层气开发利用的实质性突破。
天然气输送管道缺乏是制约我国煤层气发展的重要外部条件。在已有的和正在建设的小型煤层气试验开发井网范围内,除大城地区有地域性的天然气输气管道外,其他地区都没有。这种局面严重地抑制着对煤层气进一步投入和勘探的热情。若能解决煤层气远距离输送的通道问题,必将大大激发人们对煤层气勘探开发投资的热情。
伴随着国家实施西部大开发战略,由塔里木盆地至上海的“西气东输”工程已全面开工。这条长4200 km的输气管道,将经过榆林、长治和淮南等地,这些地区都是煤层气资源条件很好的地区,也是目前我国煤层气勘探开发的热点区域。“西气东输”工程的建设,为相关地区煤层气开发利用提供了一个大发展的良好契机。
开发前景评价
在对各主要地区分别评价和全国总体认识的基础上,按照分层次、分阶段和综合评价的原则,以煤层发育富集程度、煤层气资源量规模、地理位置及市场条件、煤层气勘探开发程度为依据,以含气带为单位,对于开发前景进行了分类评价。
Ⅰ类:指资源条件和经济地理位置俱佳,目前煤层气勘探效果显著,作为优先开发的含气带。此类含气带有沁水、鄂尔多斯盆地东缘、渭北、徐淮和淮南等5个含气带。这5个含气带的煤层气资源量为×1012m3,占全国总资源量的。
Ⅱ类:指资源量丰富,但地区经济发展相对滞后,或地形条件不利,煤层气勘探工作很少,或煤层气勘探工作尚未开展的含气带,可作为长远规划考虑。这类含气带包括华蓥山、川南、黔北、六盘水、吐-哈、准噶尔南和伊犁等6个含气带。这6个含气带的煤层气资源量为×1012m3,占全国总资源量的。
Ⅲ类:指资源条件一般,但经济地理位置优势明显,市场需求旺盛,煤层气勘探具有一定基础,煤层气开发利用已取得一定成效的含气带,可根据需要和可能性开展工作。这类含气带包括三江-穆棱河、浑江-辽阳、抚顺、辽西、京唐、冀中平原、豫西、萍乐、湘中、黄陇、鄂尔多斯盆地北部、鄂尔多斯盆地西部、桌-贺和准噶尔东14个含气带。这14个含气带的煤层气资源量为×1012m3,占全国煤层气总资源量的。
Ⅳ类:为上述各类以外的含气带,资源条件和外部条件较差,在当前技术经济条件下可暂不考虑开发利用其煤层气资源。
在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类含气带中,优选出沁水盆地北部的阳泉-寿阳地区、沁水盆地南部地区、鄂尔多斯盆地东缘、渭北煤田东段、铁法盆地、大城地区、淮北矿区、淮南矿区、丰城矿区和盘江矿区等有利区块,作为煤层气地面开发的重点工作对象。
建议进一步阅读
1.程裕淇主编.1994.中国区域地质概论.北京:地质出版社
2.赵庆波.2004.中国煤层气地质特征及其勘探新领域.天然气工业,24(5):4~8
3.朱杰,车长波等.2006.我国煤层气产业发展趋势预测.中国矿业,15(11):5~8
4.张新民等.2002.中国煤层气地质与资源评价.北京:科学出版社,65~137、202~219、224~276