煤层气行业分析000968

Ⅰ 中国煤层气产业发展现状与技术对策

王一兵¹ 杨焦生¹ 王金友² 周元刚² 鲍清英¹

基金项目:国家973项目(2009CB219607)、国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”课题33,43(2011ZX05033-001〃,2011ZX05043)。

作者介绍:王一兵,男,1966年6月生,2008年获中国地质大学(北京)博士学位,高级工程师,多年从事煤层气勘探开发综合研究工作。E-mail:[email protected]

(1.中国石油勘探开发研究院廊坊分院 廊坊 065007;2.中国石油渤海钻探公司第二录井公司 天津 300457)

摘要:本文通过分析我国煤层气发展历程和现状,总结了我国从上世纪80年代以来煤层气发展经历了“前期评价、勘探选区、开发试验、规模开发”四个阶段。在分析我国煤层气地质条件基础上,认为已发现的煤层气田(富集区)煤层普遍演化程度高、渗透率低;总结了适合我国复杂地质条件的煤层气配套开发技术,包括钻井完井、储层保护、水力压裂、排采控制等,并分析了各种技术的应用效果,认为我国1000m以浅中高煤阶煤层气开发技术基本成熟。在此基础上预测了我国提高煤层气开发效果的技术发展方向。

关键词:煤层气 开发技术 压裂 排采

The Development Status and Technical Countermeasures of China CBM Instry

WANG Yibing¹ YANG Jiaosheng¹ WANG Jinyou² ZHOU Yuangang² BAO Qingying¹

(1. Langfang Branch, Research Institute of Petroleum Exploration and Development, PetroChina, Langfang 065007, China; 2.The second logging company of bohai drilling and exploration company, Petrochina, Tianjin 300457, China)

Abstract: Through analyzing CBM development history and present situation in China, this article have sum- marized the four stages in CBM development from the 1980's,which can be called “earlier period's appraisal,ex- plores and region optimization,development experiments,scale development”.Based on the analysis of the geolog- ical conditions , it is revealed that CBM fields founded already are commonly characterized with high evolution de- gree, low permeability. Simultaneously, the corollary CBM development technologies suitable for China's complex geological conditions are summarized, including drilling/completion,coal-bed protection,hydraulic fracturing and dewatering control, also all technologies' application effect are evaluated. In general, it can be believed that the CBM development technologies in middle and high rank coal-bed shallower than 1000 m have been basically ma- tured. Finally, the direction of development technologies is forecasted.

Keywords: CBM; development technologies; hydraulic fracturing; dewatering

我国煤层气资源丰富,预测2000m以浅煤层气资源量36.8万亿m³(国土资源部,2006),可采资源量约11万亿m³,仅次于俄罗斯和加拿大,超过美国,居世界第三位。规模开发国内丰富的煤层气资源,可在一定程度上减轻我国对进口石油天然气的依赖,同时对实现我国能源战略接替和可持续发展、降低煤矿瓦斯含量和瓦斯排放、减少煤矿瓦斯灾害、保护大气环境具有重要意义。

1 煤层气规模开发已经起步,初步具备产业雏形

自上世纪80年代后期以来,国内石油、煤炭、地矿系统的企业和科研单位,以及一些外国公司,对全国30多个含煤区进行了勘探、开发和技术试验,在沁水盆地、鄂尔多斯盆地东缘韩城、大宁—吉县、柳林—兴县地区、安徽淮北煤田、辽宁阜新煤田等试验井都获得了较高的产气量。截至2010年底,全国已累计探明煤层气地质储量3311亿m³,并针对不同煤阶的煤层气特点,掌握了实验室分析化验和地质评价技术,直井/丛式井钻井完井、多分支水平井钻井技术,空气/泡沫钻井及水平井注气保压欠平衡储层保护技术,注入/压降试井技术,压裂增产和排采等技术系列,在沁水盆地南部、鄂尔多斯盆地东缘、宁武盆地南部、阜新煤田、铁法煤田、淮南淮北等地分别获得了具有经济价值的稳定气流,为规模开发准备了可靠的资源、技术条件。

近年国内天然气市场的快速发展,天然气基础管网逐步完善,煤层气开发迎来前所未有的机遇。特别是2007年政府出台了煤层气开发补贴政策,极大地调动了相关企业投资煤层气产业的积极性,促进了煤层气产业的快速发展,近年全国煤层气开发井由不足百口增加到5240余口(含水平井约100口),建成煤层气产能约30亿m³/年,年产气量超过15亿m³(图1),形成沁南、鄂东2大煤层气区为重点的产业格局。预测到“十二五”期间,全国地面钻井开发的煤层气产量可以达到100亿m³以上。

我国煤层气发展,主要经历了四个发展阶段(图2)。

图1 中国历年煤层气开发井数与产量图

图2 中国煤层气发展阶段划分

80年代前期评价阶段:在全国30多个煤层气目标区开展了前期地质评价研究;

1992~2000年勘探选区阶段:在江西丰城、湖南冷水江、山西柳林、晋城、河北唐山、峰峰、河南焦作、陕西韩城等地钻探煤层气井,柳林、晋城、阜新开展小井组试验;

2000~2005年开发试验阶段:在山西沁水、陕西韩城、辽宁阜新开展了开发先导试验工作;

2006年至今规模开发阶段:沁水煤层气田、鄂东煤层气田韩城区块、柳林区块、辽宁阜新、铁法等地煤层气地面开发初步形成规模并进入商业开发阶段,特别是2007年国家出台采政补贴政策,每生产1方煤层气国家补贴0.2元,极大地调动了生产企业的积极性,纷纷加大投入,煤层气产业进入快速发展阶段。2010年全国煤层气产量达到15亿方。

2 煤层气开发技术现状

在多年的勘探开发实践中,针对我国煤层气地质特点,逐步探索出适合我国配套工艺技术,如钻井完井、地面建设、集输处理等,形成了以中国石油、中联煤层气、晋煤集团等大型国有煤业集团、有实力的大型国际能源公司为代表的煤层气开发实体,以及煤层气钻井完井、地面建设、压缩运输等煤层气技术服务队伍,总体已经具备1000m以浅煤层气资源开发和产业化发展的条件。

不同演化程度的煤层煤岩性质不同,主要表现在煤岩的压实程度、机械强度、吸附能力等方面,其含气性、渗透性、井壁稳定性有很大差别(王一兵等,2006),因此不同煤阶的煤层气资源要求采用相应的技术手段来开发。经过多年的探索与发展,国内已初步形成针对不同地质条件和煤岩演化程度的煤层气开发钻井完井、压裂改造、排采技术系列。

2.1 钻井完井技术

2.1.1 中低煤阶高渗区空气钻井裸眼/洞穴完井开采煤层气技术

国内低煤阶区煤层渗透率一般大于10mD,中煤阶高渗区煤层渗透率也能大于5mD,对于此类高渗煤层的煤层气开采,一般不需压裂改造(低煤阶煤层机械强度低,压裂易形成大量煤粉堵塞割理),可对煤层段裸眼下筛管完井或采用洞穴完井方式,根据煤层在应力发生变化时易坍塌的特点造洞穴,扩大煤层裸露面积,提高单井产量;钻井施工时采用空气/泡沫钻井,既可提高钻速,又可有效减小煤层污染。

裸眼洞穴完井在国外如美国圣胡安盆地、粉河盆地的一些煤层气田开发中应用取得了良好效果(赵庆波等,1997,1999),特别是在高渗、超压的煤层气田开发中得到很好的应用效果。

常采用的井身结构有两种:

(1)造洞穴后不下套管,适用于稳定性较好的煤储层,是目前普遍采用的井身结构;

(2)造洞穴后下入筛管,可适用于稳定性较差的储层。

这一技术在国内鄂尔多斯盆地东缘中煤阶、湖南冷水江、新疆准噶尔南部进行试验,效果都不理想,需要进一步探索、完善。

2.1.2 中高煤阶中渗区大井组直井压裂开采煤层气技术

中高煤阶中渗区煤层渗透率一般0.5~5mD,采用套管射孔加砂压裂提高单井产量效果最明显。其技术关键在于钻大井组压裂后长期、连续抽排,实现大面积降压后,煤层吸附的甲烷气大量解吸而产气。这一技术在国内应用最广泛,技术最成熟。沁水盆地南部、鄂尔多斯东缘韩城、三交、柳林地区,辽宁阜新含煤区刘家区块等大多数深度小于1000m的煤层气井采用这一技术效果好,多数井获得了单井日产2000~10000m³/d的稳定气流,数百口井已稳产5~10年。

2.1.3 中高煤阶低渗区多分支水平井开采煤层气技术

该技术主要适用于机械强度高、井壁稳定的中高煤阶含煤区,通过钻多分支井增加煤层裸露面积,沟通天然割理、裂隙,提高单井产量和采收率,效果相当显著。同时,对于低渗(<0.5mD)薄煤层(<2m)地区,也是解决单井产量低、经济效益差的主要技术手段。

煤层气多分支水平井是指在一个或两个主水平井眼旁侧再侧钻出多个分支井眼作为泄气通道,分支井筒能够穿越更多的煤层割理裂缝系统,最大限度地沟通裂缝通道,增加泄气面积和气流的渗透率,使更多的甲烷气进入主流道,提高单井产气量。多分支水平井集钻井、完井和增产措施于一体(王一兵等,2006),是开发煤层气的主要手段之一。该技术具有三大技术优势:一是可以提高单井产量,约为直井的6~10倍,同时减少钻前工程、占地面积、设备搬安、钻井工作量和钻井液用量,节约套管和地面管线及气田管理和操作成本,从而提高开发综合效益;二是可以加快采气速度,提高采收率。用直井需要15~20年才能采出可采储量的80%,但用分支水平井仅需5~8年可采出70%~80%(李五忠等,2006),而且可以在很大程度上提高煤层气的采收率;三是多分支水平井的水平井眼不下套管,不压裂,避免压裂对煤层顶底板造成伤害,便于后续的采煤,是先采气后采煤的最佳配套技术。

目前我国在沁水盆地、鄂尔多斯盆地东缘、宁武盆地等煤层埋深300~800m的地区已完成多分支水平井100余口,沁水盆地南部单井日产量达到0.8万~5.5万m³,最高日产可达到10万m³,比直井压裂方法单井产量提高4~10倍。

2.2 储层保护技术

2.2.1 煤层气空气钻井技术

主要有空气钻井和泡沫钻井技术,主要优点是可实现欠平衡钻井,煤层损害小、钻速快、钻井周期短,综合钻井成本低。但空气/泡沫钻井也存在局限性,并不是任何地层都适用。由于空气/泡沫不能携带保持井眼稳定的添加剂,所以不能直接用空气钻穿不稳定地层。当钻遇含水层时,岩屑及更细的粉尘会变为段塞。由于液体在环空中出现,会润湿水敏性页岩,这会导致井塌而卡钻。而且湿岩屑会粘附在一起,在钻杆外壁上形成泥饼环,不能被空气从环空中带上来,当填充环空时,阻止了空气流动并产生卡钻。而且随着这些间歇的空气大段塞沿着井眼向上运移,它们会堵塞地面设备并且对井壁产生不稳定性效应。因此,空气钻井的关键在于保持井壁的稳定性。

2.2.2 水平井注气保压欠平衡保护技术

多分支水平井主井眼与洞穴井连通后,在水平井眼钻进过程中,在洞穴直井下入油管,洞穴之上下入封隔器,然后通过油管向洞穴直井注气,从水平井环空排气的钻井液充气方式,保持水平井眼环空压力,保证井眼稳定性(图3)。

图3 欠平衡钻井剖面示意图

空气压缩机将空气从直井注入,压缩空气、煤屑与清水钻井液在高速上返过程中充分混合,形成气、液、固相三相环空流动。原则上返出混合流体经旋转头侧流口进入液气分离器进行分离,混合液流从液体出口流入振动筛,气体夹杂煤粉从气流管线进入燃烧管线排放。在燃烧管线出口处,有大排量风机,将排出的气体尽快吹散。

如果三相分离器分离返出混合流体不明显,液体为雾状水滴时将分离器液流管线关闭,从分离器底部沉砂口进行煤屑和废水的收集和处理,气体夹杂煤粉从气体管线进入燃烧管线排放。如果分离器处理能力有限或燃烧管线堵塞,可临时使用节流管线应急排放混合物。在施工过程中要求地面管线畅通,各种阀门灵活可靠。

2.3 煤层气井水力压裂工艺技术

2.3.1 针对煤储层特征的压裂液

压裂液是煤层水力压裂改造的关键性环节,其主要作用是在目的层张开裂缝并沿裂缝输送支撑剂,因此着重考虑流体的粘度性质,不仅在裂缝的起裂时,具有较高的粘度,而且在压裂流体返排时具快速降低的性能。然而,成功的水力压裂改造技术还要求流体具有其他的性质。除了在裂缝中具有合适的粘度外,在泵送时还应具有低的摩擦阻力,能很好地控制流体滤失,快速破胶,施工结束后迅速返排出来等性能,同时应在经济上可行。

压裂液选择的基本依据是:对煤层气藏的适应性强,减少压裂液对储层的伤害;满足压裂工艺的要求,达到尽可能高的支撑裂缝导流能力。根据目前煤层气井储层的特点,压裂液研究应着重考虑以下几个方面:

储层温度25~50℃,井深300~1000m,属低温浅井范畴。因此,要求压裂液易于低温破胶返排,满足低温压裂液体系的要求,并且也考虑压裂液的降摩阻问题;煤层气属于低孔隙度、低渗特低渗透率储层,要求压裂液具有好的助排能力,并且压裂液彻底破胶;储层粘土矿物含量小,水敏弱,水化膨胀不是压裂液的主要问题,但储层低渗、低孔、压裂液的破胶返排、降低压裂液的潜在二次伤害是主要问题;要求压裂液滤失低,提高压裂液效率。

为了满足煤层压裂大排量、高砂比的施工要求,压裂液在一定温度下要具有良好的耐温、耐剪切性能,以满足造缝和携砂的要求;同时提高压裂液效率,控制滤失量。考虑较低的摩阻压力损耗,要求压裂液具有合适的交联时间,以保证尽可能低的施工泵压和较大的施工排量;采用适当的破胶剂类型及施工方案,在不影响压裂液造缝和携砂能力的条件下,满足压后快速破胶返排的需要,以降低压裂液对储层和支撑裂缝的伤害;要求压裂液具有较低的表面张力,破乳性能好,有利于压裂液返排;压裂液在现场应具有可操作性强、使用简便、经济有效、施工安全、满足环保等要求。

2.3.2 煤层压裂方案优化

针对一个区块的压裂方案,优化研究的总体思路是:在目标区块压裂地质特点分析的基础上,针对该区块主要的地质特点进行各工艺参数的优化研究。首先针对目标区块的物性特征确定优化的缝长和导流能力,然后逐一优化各施工参数,包括排量、规模、砂比、前置液百分数等,并且研究提出一系列协助实现优化缝长和导流能力,并保证支撑剖面尽可能实现最优的配套技术措施。

压裂施工参数的优化是指以优化缝长和导流能力为目标函数,通过三维压裂分析与设计软件,优化压裂施工参数。

前置液量决定了在支撑剂达到端部前可以获得多少裂缝的穿透深度。合理的前置液量是优化设计的基础和保证施工成功的前提。前置液用量的设计目标有两个:一是造出足够的缝长,二是造出足够宽度的裂缝,保证支撑剂能够进入,并保证足够的支撑宽度,满足地层对导流能力的需求。

排量的优化对压裂设计至关重要。研究试验发现,变排量施工可以对实现预期的缝长和裂缝高度有很好的控制。另一个重要作用是抑制多裂缝的产生,减少近井摩阻,有最新文献资料表明,通过先进的裂缝实时监测工具的反应,当排量超过一定值时,多裂缝的条数与排量呈正比关系。煤层易产生多裂缝的储层尤其应该尝试采取该项技术。

加砂规模优化包括平均砂液比的优化和加砂程序优化。平均砂液比的优化从施工安全角度,即从滤失系数和近井筒摩阻两个方面考虑,借鉴国内外施工经验,在煤层可能的滤失系数范围内,平均砂比20%~25%施工风险低。加砂程序优化必须将压裂设计研究中所有考虑因素和技术细节充分地体现出来。第一段砂液量的设计至关重要。如起步砂液比过高(或混砂车砂液比计量有误差),因开始加砂时可能造缝宽度不足,或起步砂液量过早滤失脱砂,会造成早期砂堵或中后期砂堵的后果;反之,如起步砂液比过低,可能造成停泵后第一批支撑剂还未脱砂,使停泵后裂缝仍有继续延伸的可能,使裂缝的支撑剖面更不合理。同时,滤失伤害也会增大。因此,起步砂液比的设计很重要。而从施工安全角度考虑,一般的做法是让第一段支撑剂进入裂缝后先观察一段时间,如压力无异常情况,再考虑提高阶段砂液比。

2.4 煤层气井抽排采气技术

煤层气以吸附状态为主,煤层气的产出机理主要包括脱附、扩散、渗流三个阶段(赵庆波等,2001),煤层气井产气需要解决的关键问题是:

(1)降低煤层压力至临界解吸压力以下;

(2)保持煤层水力裂缝及天然割理系统内不至于压力下降过快、过低而致使其渗透率急剧下降;

(3)有一定长的降压时间。

因此,煤层气采气工程应结合不同煤岩特性和室内研究工作,合理确定排采设备,控制动态参数,发挥煤层产气能力,同时在排采中要控制煤粉产生,减少煤储层应力敏感性对渗透性的不利影响。

煤层气井开采中煤粉迁移是普遍存在的现象。为了减少煤粉迁移对排采的影响,排采初期应保持液面缓慢稳定下降,生产阶段应避免液面的突然升降和井底压力激动,控制煤粉爆发,使之均匀产出并保持流动状态,防止堵塞煤层渗流通道和排采管柱。

煤层具有较强的塑性变形能力,应力敏感性强,在强抽排条件下会引起渗透性下降。为了促使煤层气井的高效排采(李安启等,1999),应保证煤层内流体压力持续稳定下降,避免由于下降过快导致煤层割理和裂缝闭合引起煤层渗透性的急剧下降。不同煤层具不同的敏感性,需通过实验和模拟确定最佳的降液速率。如:数值模拟确定晋试7井解吸压力以上每天降液速度不超过30m,解吸压力以下每天降液速度不超过10m;井底流压不低于1MPa。一般控制降液速度每天不超过10m,越接近煤层,降液速度越慢,当液面降至煤层以上20~30m时,稳定液面排采,进入稳定产气阶段后根据实际情况再适当降低液面深度。

3 煤层气开发技术发展趋势

与美国、加拿大、澳大利亚等煤层气工业发展较快的国家相比,我国煤层气地质条件复杂,主要表现在成煤期早、成煤期多,大部分煤田都经历多期次构造运动,煤层生气、运移、保存和成藏规律都很复杂。多年的勘探开发试验证实,煤层气富集区分布、高渗区分布都具有很强的不均一性,多数煤层气富集区渗透率都很低,导致大多数探井试采效果差,勘探成功率低。针对国内煤层气特点,提高我国煤层气开采效率的煤层气开发技术研究应包括以下几个方向。

3.1 高丰度煤层气富集区地质评价技术

高丰度煤层气富集区预测一般是通过地质学、沉积学、构造动力学、地球物理学、地下水动力学、地球化学等多学科联合研究,结合地震处理与解释方法,寻找煤层发育、盖层稳定、成煤期、生气期与构造运动期次相匹配的适合煤层气聚集的煤层气富集区。随着各地区勘探程度和地质认识程度的提高,一些开发区块或即将进入开发的区块,通过二维、三维地震储层反演与属性提取方法,在煤层气富集区预测孔隙、裂缝发育的高渗区,优化开发井网和井位部署,可有效指导煤层气高效开发。

3.2 提高煤层气开采效率的技术基础研究

以高丰度煤层气富集区为主要研究对象,以煤层气富集区形成机理和分布规律、开采过程中煤层气储层变化、流体相态转换、渗流和理论相应为重点研究内容,通过化学动力学、渗流力学等多学科联合与交叉研究,宏观研究与微观研究相结合,开展系统的野外工作、测试分析和理论研究。以煤层气井底压力响应为主要研究对象,利用多井试井技术和数值模拟技术,从静态和动态两个方面开展煤层气开发井间干扰机理与开发方式优选研究。研究适合我国地质条件的提高煤层气开采效率的储层改造基础理论,将有效指导煤层气开发技术的进步。

3.3 煤层气低成本高效钻井技术研究

针对当前300~1000m深度为主的煤层气资源,开展空气钻井技术攻关,发展车载轻型空气钻机。采用岩心实验、理论分析与生产动态分析相结合的方法,总结以往煤层气钻井设计方法和施工工艺,跟踪国内外多分支水平井、U型井、小井眼短半径水力喷射钻井、连续油管钻井等先进钻井技术,分析增产效果,优选适用技术。同时,还要考虑超过1000m深度的煤层气资源的开发技术。

3.4 煤层高效改造技术研究

通过煤层及顶底板力学实验与压裂液配伍性实验数据,分析煤层伤害的主要机理,研发出适合不同地质条件下煤层压裂的新型压裂液体系。结合典型含煤盆地煤层的地质特点,探索适合煤层气压裂改造的工艺技术。

参考文献

李安启,路勇.1999.中国煤层气勘探开发现状及问题剖析.天然气勘探与开发,22(3):40~43

李五忠,王一兵,田文广等.2006.沁水盆地南部煤层气可采性评价及有利区块优选.天然气,3(5):62~64

王一兵,孙景民,鲜保安.2006.沁水煤层气田开发可行性研究.天然气,2(1):50~53

王一兵,田文广,李五忠等.2006.我国煤层气选区评价标准探讨.地质通报,25(9~10):1104~1107

赵庆波.1999.煤层气地质与勘探技术[M].北京:石油工业出版社

赵庆波等.1997.煤层气勘探开发技术.北京:石油工业出版社

赵庆波等.2001.中国煤层气勘探.北京:石油丁业出版社

Ⅱ 煤层气资源开发概况

据艾伯塔省研究机构估计，加拿大17个盆地和含煤区煤层气资源量为17.9×10¹²～85×10¹²m³，其中艾伯塔省是加拿大最主要的煤层气资源区^［75］。加拿大煤层气开发起步较晚。2000年以前由于市场价格、生产技术等原因，煤层气被列为无经济开采价值的资源。1987～2001年，加拿大仅有250口煤层生产井，其中4口单井日产气量达2000～3000m³。2000年以来，在加拿大政府的支持下，一些研究机构根据本国以低变质煤为主的特点，开展了一系列技术研究工作，多分支水平井、连续油管压裂等技术取得了重大进展，降低了煤层气开采成本;加上前两年北美地区常规天然气储量和产量下降，供应形势日趋紧张，天然气价格不断上升，给煤层气资源的开发带来了机遇。2003年，Encana和MGV公司合作，钻井1015口，试采气5.1×10⁸m³;2006年，钻井超过3000口，煤层气井累计超过6500口，产量达55×10⁸m^3［68］。在煤层气水平井钻井方面，加拿大也取得显著的进展。CDX-Canada公司2004年4月在Mannville煤层成功完钻了加拿大第一口单分支煤层气水平井，水平段长度1000m，从钻井到井口设备安装的成本大约为150万加元，单井日产量大约7×10⁴m³。至2005年10月，CDX-Canada在Mannville煤层共完成了5口这样的水平井(水平分支长度最大1200m)，艾伯塔省共完成了75口这样的水平井，其中，Trident公司完成了50口。Trident公司已宣布于2005年11月建立了Mannville煤层的第一个煤层气商业性项目^［76］。2007年加拿大煤层气产量达到60×10⁸m³。

加拿大规划到2010年煤层气产量达到140×10⁸m³，2020年达到280×10⁸～390×10⁸m³，煤层气产量将占其天然气总产量的15%左右，形成与美国规模相近的煤层气产业。

加拿大并没有制定优惠的财税政策鼓励煤层气资源的开发，其煤层气资源开发加快的原因是:加拿大常规天然气储量规模和产量快速下降，导致常规天然气供需缺口加大，价格上升。同时，加拿大有丰富的煤层气资源，煤层气勘探开发技术研究成功，天然气运输管道基础设施完善，以及美国煤层气产业成功建立对加拿大政府的启示。加拿大联邦政府及时分析天然气供求形势，发布天然气供求预警报告，提出发展非常规天然气能源的指导意见，鼓励了投资者对煤层气资源的勘探开发。省政府有比较健全的矿业权管理体制，对煤层气资源开发起到了积极的作用。

Ⅲ 煤层气的前景

就目前的我们学校煤层气专业的签约人数来说，刚来了三个招煤层气的公司，就签了十多人。还有很多有关煤层气的公司还没来，可以说煤层气专业前景很好，至少在2012~2015年之间还是很不错的。工资待遇也很不错。目前一部分石油公司从去年开始在我校招收煤层气专业的毕业生。
煤层气专业的前景决定于国家的煤层气政策和煤炭行业双向决定。在去年以前，煤矿竞相储备煤层气专业的相关人员，所以煤矿去的比较多。今年煤炭行业不景气，但国家的十二五政策中，大力扶植煤层气行业，所以煤层气行业稳步上升，因此煤层气专业毕业生受到的煤炭行业不景气的影响很小。
纵观煤层气行业前景，煤矿还是煤层气专业的主要领地，当然相关煤层气公司的竞争力也日益凸显。当煤炭行业危机过去之后，肯定会出现煤层气公司和煤炭公司争夺煤层气专业毕业生的浪潮。

Ⅳ 中国煤层气勘探开发现状与发展前景

徐凤银 刘 琳 曾雯婷 董玉珊 李延祥 周晓红

（中石油煤层气有限责任公司，北京 100028）

摘 要：“清洁化、低碳化” 是全球趋势。加快煤层气勘探开发步伐，对减少煤矿瓦斯事故、保护大气 环境、改善能源结构、保障能源安全具有重要战略意义。中国对煤层气开发力度不断加大，出台了价格优惠、 税收优惠、开发补贴、资源管理、矿权保护等一系列鼓励政策，形成中石油、晋煤集团、中联煤三大煤层气 企业，但目前产业整体规模较小。针对矿权问题，形成3种促进采煤采气协调发展的合作模式。即：沁南模 式、潞安模式和三交模式。在技术上已初步形成适合不同煤阶和不同地质条件下煤层气的勘探开发配套技术，建成了高水平的煤层气实验室，并在800m以深地区、低阶煤储层的开发等领域有实质性突破。

到2010年底，全国共钻煤层气井5426口，探明煤层气地质储量2900多亿立方米。累建产能超过30× 10⁸m³/a，年产量15×10⁸m³，商品气量11.8×10⁸m³。建成管输、压缩/液化能力56×10⁸m³/a。截至2011年 6月，全国煤层气日产量超过400×10⁴m³。已建或在建了较完善的煤层气管网。沁南、韩城、大宁-吉县及 保德四个有利区都紧邻已有天然气主干管线。

中国煤层气资源丰富，潜力大、前景好，加大研发力度，依靠技术进步，特别建议加强四个方面的工作： 一是根据资源分布研究与调整对策；二是国家政策落实和企业间的相互合作须进一步加强；三是在提高单井 产量和整体效益方面强化技术攻关；四是建立统一的信息平台，避免无序竞争和重复性投资。这将会大大促 进煤层气产业快速发展。

关键词：中国；煤层气；开发；产业；技术；现状；前景

Exploration ＆ Development Status and Prospects For China's Coal Bed Methane

Xu Fengyin，Liu Lin，Zeng Wenting，DongYushan，Li Yanxiang，Zhou Xiaohong

（PetroChina CBM Co.，Ltd，Beijing 100028，China）

Abstract：A global trend of ＂Clean and low-carbon＂ has been formed.To speed up CBM exploration and development is of significant importance to rece coal mine gas accidents，to protect atmospheric environment and to improve energy structure.Greater efforts have been exerted to CBM development，given a series of encouraging policies，i.e.favourable price，tax preferences，development subsidy，resource management and mineral right protection.Three major CBM enterprises emerged including PetroChina，JAMG，and CUCBM，while the current instrial scale is relatively small.Considering the exploration right issues，3 cooperation modes are developed to promote the coordinated development of gas extraction and coal mining such as Qinnan mode，Lu'an mode and Sanjiao mode.Regarding technologies，a couple of exploration and development technologies are developed，tailored for various rank coal methane and for different geological conditions，and a high-profile CBM lab was built.Besides，some substantial breakthroughs have been made in exploring CBM buried deeper than 800m and in low-rank coal bed methane development.

By the end of year 2010，5，426 CBM wells have been drilled，about 290 bcm of the geological reserves proved.An annual proction capacity of over 3 bcm were accumulatively built for surface extraction，procing 1.5 bcm/a，with 1.18 bcm of commercial proction and 5.6 bcm/a for pipeline transportation，CNG and LNG capacity.The nationwide CBM yield has exceeded 4 million cubic meters per day by June，2011.Four favorable blocks，like Qinnan，Hancheng，Daning-jixian and Baode all get close to the major existing pipelines.

China is rich in CBM resources，with great potentials and promising prospects.Thus，the following four suggestions are proposed：to work out proposals based on resource distribution；to further coordinate governmental policies and entrepreneur performance；to strive to make technological breakthroughs in increasing single well yield and in promoting integrated economic efficiency；to establish a unified information platform to avoid disorderly competition and repeated investment.All these four proposals are likely to stimulate the progress of CBM instry.

Key words：China；CBM；development；instry；technology；status；prospects

引言

煤层气俗称瓦斯，成分主要是甲烷，形成于煤化过程中，主要有吸附在煤孔隙表面、分布在煤孔隙 及裂隙、溶解在煤层水中三种赋存形式，以吸附状态为主。当煤层生烃量增大或外界温度、压力条件改 变时，三种赋存形式可以相互转化。“清洁化、低碳化” 是全球趋势，能源转型和低碳经济已成为世界 各国经济社会发展的重要战略。

煤层气开发利用具有“一举三得” 的优越性。首先它是一种清洁、高效、安全的新型能源，燃烧 几乎不产生任何废气，有利于优化能源结构，弥补能源短缺；再者，瓦斯是煤矿安全“第一杀手”，它 的开发有利于煤矿安全生产，减少煤矿瓦斯事故；同时它也是一种强烈温室效应气体，温室效应是CO₂ 的20倍，开发煤层气可以有效减少温室效应。总体体现出经济、安全和环保三大效益。加快煤层气勘 探开发步伐，对减少煤矿瓦斯事故、保护大气环境、改善能源结构、保障能源安全具有重要战略意义。煤层气的开采方式分为井下抽采与地面抽采两种方式。地面抽采在钻完井、测录井、压裂、排采、集输 工艺上与常规油气开采技术基本相同。

1 世界煤层气资源及产业现状

1.1 资源分布

全世界埋深小于2000m的煤层气资源量约为260×10¹²m³，主要分布在俄罗斯、加拿大、中国、美 国、澳大利亚等国家（图1）。

图1 全世界煤层气资源分布情况

1.2 产业现状

目前，美国、加拿大、澳大利亚等 国家煤层气产业发展趋于成熟。美国自 20世纪80年代以来，有14个含煤盆地 投入煤层气勘探开发，现已探明可采储 量3×10¹²m³。2009年，煤层气生产井 5万余口，产量542×10⁸m³。煤层气产 量占天然气总产量比重日益增大，2009 年煤层气产量比例达到9％。加拿大煤 层气产业发展迅猛。1987年开始勘探，2002年规模开发，2009年生产井7700 口，产量达60×10⁸m³。澳大利亚也已 形成工业规模。主要分布在东部悉尼、苏拉特、鲍恩三个含煤盆地，2005年生产井数1300口，产量 12×10⁸m³，2009年产量达48×10⁸m³。

1.3 技术现状

通过长期的理论与技术研发，目前国际上形成4大主体技术，4项工程技术。4大主体技术包括： 地质选区理论和高产富集区预测技术，煤层气储层评价技术，空气钻井、裸眼洞穴完井技术，多分支水 平井钻井技术。

4项工程技术包括：连续油管钻井、小型氮气储层改造技术，短半径钻井和U形水平井技术，注氮 气、二氧化碳置换煤层气增产技术，采煤采气一体化技术。

2 中国煤层气产业现状

2.1 勘探开发现状

受美国、加拿大、澳大利亚等国家煤层气快速发展的影响，加之国家出台一系列优惠政策，中国煤 层气开发规模和企业迅速发展，已形成中国石油、晋煤集团、中联煤三大主要煤层气生产企业。

到2010年底，全国共钻煤层气井5426口，探明煤层气地质储量2900多亿立方米。累建产能超过 30×10⁸m³/年，地面抽采实现年产量15×10⁸m³，商品气量11.8×10⁸m³。建成管输、压缩/液化能力 56×10⁸m³/a。截至2011年6月，全国煤层气日产量超过400×10⁴m³。

中国石油：2010年12月，商务部等四部委宣布为进一步扩大煤层气开采对外合作，新增中国石 油、中国石化以及河南省煤层气公司三家企业作为第一批试点单位。目前中国石油登记煤层气资源超过 3×10¹²m³，探明地质储量占全国64％，重点分布在沁水、鄂东两大煤层气盆地。近几年来，积极开展 煤层气前期评价、勘探选区及开发先导试验，投资力度大幅度增加，发现沁水、鄂东两大千亿立方米规 模以上煤层气田，逐步形成沁南、渭北、临汾与吕梁四个区块的开发格局。截止到2010年底，商品气 量近4×10⁸m³。

通过几年的探索，与煤炭企业和地方政府合作，形成3种促进采煤采气协调发展的合作模式。即： 沁南模式：矿权重叠区协议划分，分别开发，双方开展下游合作；潞安模式：整体规划、分步实施，共 同维护开采秩序，避免重复性投资；三交模式：先采气、后采煤，共同开发。这些模式得到张德江副总 理和国家有关部委的肯定。

已建或在建了较完善的煤层气管网。沁南、韩城、大宁-吉县及保德四个有利区都紧邻已有天然气 主干管线（图2）。

建成了高水平的煤层气实验室，测试样品涵盖全国绝大多数煤层气勘探开发区，工作量占全国 80％，技术水平居国内领先。

主要实验技术包括：含气量测试技术，等温吸附测试技术，煤储层物性分析技术，煤层压裂伤害测 试技术等。

晋煤集团：到2010年底，完成钻井2510口，地面抽采产量达到9×10⁸m³。建成寺河-晋城10× 10⁸m³/a输气管线；参股建成晋城-博爱输气管线。与香港港华共同投资组建煤层气液化项目日液化量 可达25×10⁴m³；投产120兆瓦煤层气发电厂。开发地区涉及山西沁水、阳泉、寿阳、西山，甘肃宁 县，河南焦作等。

中联煤并中海油：中联煤目前有矿权面积2×10⁴km²，其中对外合作区块面积达1.6×10⁴km²。截 至2010年底，在沁水盆地潘河建成国家沁南高技术产业化示范工程，以及端氏国家油气战略选区示范 工程。

目前完成钻井672口，投产230口，日产气50×10⁴m³。2010年，中海油通过收购中联煤50％股 份，成功介入煤层气勘探开发，为发展煤层气产业打下了基础。

图2 中国石油天然气主干管网示意图

阜新煤业：阜新煤炭矿业集团与辽河石油勘探局合作，开展了三种煤层气合作开采模式，显著提高 了整体开发效益。三种开发模式包括：未采区短半径水力喷射钻井见到实效；动采区应用地面负压抽采 技术，实现了煤气联动开采；采空区穿越钻井取得成功。2010年已钻井52口，日产气10×10⁴m³，商 品气量3226×10⁴m³，建成CNG站3座，主要供盘锦、阜新市CNG加气站。

中石化：煤层气矿权区主要为沁水盆地北部和顺区块及鄂东延川南区块。2010年完成钻井34口，产气84×10⁴m³，目前日产气近3000m³。2010年，华东局与淮南矿业签署了 “煤层气研究开发合作意 向书”，在淮南潘谢矿区优选出100km²有利区块，共同开发煤层气资源。2011年，与澳大利亚太平洋 公司在北京签署了一项框架协议，双方确立了非约束性关键商务条款。

其他：龙门、格瑞克、远东能源及亚美大陆等合资公司及其它民企纷纷介入煤层气勘探开发，加大 产能建设规模，其中亚美大陆目前日产气19.7×10⁴m³。

总体来看，沁水盆地南部成为我国煤层气开发的热点，共建产能近25×10⁸m³/a，目前日产气近 380×10⁴m³，实现大规模管网外输和规模化商业运营，初步形成产运销上下游一体化的产业格局。

2.2 政府优惠政策与技术支持

为了鼓励煤层气产业发展，中国政府出台了一系列优惠政策，包括价格优惠、税收优惠、开发补 贴、资源管理及矿权保护等等（表1），取得了明显效果。

表1 中国政府鼓励煤层气产业发展的优惠政策

与此同时，在技术层面也给予了强有力的支持。2007年以来，国家发改委专门组建了煤层气开发 利用、煤矿瓦斯治理两个国家工程研究中心，科技部设立了 “大型油气田及煤层气开发” 国家科技重 大专项。中国石油成立了专业煤层气公司，并设立“煤层气勘探开发关键技术与示范工程” 重大科技 专项。这些都为煤层气产业发展与技术进步创造了条件。

2.3 技术现状

我国的地质条件和美国等有所区别。目前，煤层气开发都源于美国最早的理论。随着规模化深入开 发，现场实验了很多不同类型煤阶和煤体结构、构造条件、水文地质条件下的煤层气储存特点。已经证 明，这套理论是否完全适合中国煤层气地质条件还有待进一步证实。针对中国不同盆地地质条件研发的 不同的勘探开发技术，有些已经取得了突破性进展。

2.3.1 地质上有新认识

有利区评价方法有新突破：通过煤岩特征、含气量、渗透率、产气量等地质综合研究，建立起富集 高产区评价标准，提出了产能建设区开发单元的划分标准和方法。

800m以深煤层气井产量有突破：一般认为，随着煤层埋深的增加压力随之增大，渗透率急剧减小、 产气量也随之减少。目前国内商业开发深度都在800m以浅地区。随着勘探开发的深入推进，800m以 深井也获得了工业气流（最高产气量2885m³/d）（图3），但煤层产气规律尚不清楚，正在通过加强研 究及大井组排采试验得以证实。

图3 800m以深井排采曲线

煤储层渗透率普遍较低，储层保护是关键：煤储存条件的研究是煤层气开发关键的制约因素。沁水 盆地3＃煤渗透率（0.013～0.43）×10^-3μm²，平均0.112×10^-3μm²；鄂东（0.22～12）×10^-3μm²，平均1×10^-3μm²。总体来看，煤层物性差、非均质性强，因此，钻井过程中加强储层保护是关键。钻 井、压裂过程中应尽量采用对井筒周围煤储层的危害小的欠平衡钻井及低伤害压裂液。

2.3.2 现场管理有新措施

高煤阶开发井网井距有新探索。由于我国高煤阶煤层气储层物性与外国有较大差异，开发证实一直 沿用的300m×300m井距不完全适合，主要表现在高产井数少，达产率低，产量结构不合理。为此，通 过精细地质研究，以提高单井产量为目标，对不同井距产气效果数值模拟并进行先导试验，探索了高煤 阶煤层气开发的200m×200m井网和井距。与此同时，在水平井的下倾部位实施助排井也初见成效。

2.3.3 工程技术配套有新进展

三维地震勘探：韩城地区实施100km²三维地震，资料品质明显好于二维，小断层的刻画更加清晰（图4），有效地指导了井网部署。

图4 韩城地区三维与二维剖面对比

羽状水平井钻井：通过市场化运作，打破了 外国公司在羽状水平井施工领域的垄断地位，摆 脱了羽状水平井钻井完全依赖外国公司的局面，成本大幅度降低。

压裂配套工艺：在对煤层实验分析的基础 上，结合大量的压裂实践，形成以 “变排量、低 伤害” 为原则，“高压井处理技术、分层压裂技 术” 等新工艺，采用低密度支撑剂、封上压下、 一趟管柱分压两层等工艺技术。

排采技术：形成缓慢、稳定、长期、连续八 字原则；为培养高产井形成三个关键环节：液面 控制、套压控制、煤粉控制；针对低成本战略，形成井口排采设备的两种组合：电动机＋抽油 机，气动机＋抽油机。

地面集输处理：标准化设计、模块化建设、 自动化管理，基本实现低成本高效运营。

2.4 利用现状

2009年全国建成6家煤层气液化厂，液化产能260×10⁴m³/d，2010年为300×10⁴m³/d，2020年 可达到700×10⁴m³/d。除此之外，还主要用于低浓度瓦斯发电，居民生活，合成氨、甲醛、甲醇、炭 黑等化工原料，已逐步建立起煤层气和煤矿瓦斯开发利用产业体系。

2.5 存在问题

技术上：技术是制约目前产业进展缓慢的主要问题。目前存在的主要问题包括：煤层气高渗富集区 的控气因素，符合我国煤层气地质条件、用以指导生产实践的开发理论，适合我国地质条件的完井、压 裂、排采等关键技术与相应设备等。

管理上：主要包括：煤层气、煤炭矿权重叠，先采气、后采煤、发电上网等政策实施困难较多，对 外合作依赖程度高，自营项目受到限制，管道规模小，市场分散、不确定性大等。

3 煤层气发展前景与建议

随着国民经济的发展，天然气需求快速增长为煤层气发展提供了机会。2000年以来，天然气年均 增长速度达到16％（图5），2009年底，全国天然气消费总量875×10⁸m³，2010年，天然气需求量超 过1400×10⁸m³，供应能力约1000×10⁸m³。2015年，预计天然气需求量2600×10⁸m³，供应能力只有 1600×10⁸m³，到2020年，天然气缺口将超过1000×10⁸m³，这就为煤层气等非常规气的发展提供了 空间。

3.1 发展前景

据有关规划，到2015年，全国地面开发煤层气产量将达到100×10⁸m³；2020年，天然气产量约 2020×10⁸m³，其中非常规天然气产量达到620×10⁸m³，地面开发煤层气将达到200×10⁸m³。

图5 2000～2008年中国天然气消费量变化趋势

与此同时，各相关企业也制定了 “十二五” 发展目标（表2）。

表2 全国重点地区及企业煤层气地面开发预测表

上述目标能否顺利实现，前景如何，勘探开发及产业规模能否迅速发展，主要取决于国家政策的进 一步落实以及几大主要企业的投入。尤为重要的是这些企业针对煤层气赋存条件的技术进步与突破，而 非资金问题，这一点必须引起高度重视。中国石油将会进一步加大投入，促进煤层气产业快速发展。主 要加大沁水盆地南部和鄂尔多斯盆地东部两个重点产业基地的勘探开发力度，积极探索外围盆地煤层气 开发配套技术。预计：2012年新增探明煤层气地质储量2000×10⁸m³，为建产能提供资源保障；2013 年建成生产能力45×10⁸m³/年，2015年产量达到45×10⁸m³，商品量40×10⁸m³，成为国内第一煤层气 生产企业。同时，成为业务技术主导者、规范标准制定者、行业发展领跑者。到2020年，煤层气商品 量预计达到100×10⁸m³，成为中国石油主营业务重要组成部分和战略经济增长点。

3.2 对策与建议

3.2.1 根据资源分布研究与调整对策

全国埋深小于2000m的煤层气总资源量为36.8×10¹²m³，可采资源量约10.8×10¹²m³。资源量大 于1×10¹²m³盆地有8个，资源量合计28×10¹²m³，占全国76％，主要分布于中西部地区。埋藏深度小 于1000m的资源量为14×10¹²m³，是目前开发的主要资源。低阶煤煤层气资源量占43％，但目前主要 开发的是中高阶煤煤层气资源。因此，现在必须加强对西部地区中深层（埋深大于800m）和中低阶煤 煤层气开发的研究与开发试验力度，力求更大范围的实质性突破。

3.2.2 国家政策落实和企业间的相互合作须进一步加强

完善相关政策措施，制定煤层气、煤炭开发统一规划，做到无缝衔接，切实落实“先采气、后采 煤”，实现资源充分利用。采煤采气3种合作方式还需要进一步扩展；积极推进煤层气产业发展与煤矿 瓦斯防治一体化合作。

3.2.3 在提高单井产量和整体效益方面强化技术攻关

针对煤层气勘探开发关键技术需要加强攻关。进一步研发针对煤层气地质特点而形成配套合适的钻 探、压裂、排采、管输等专有设施和设备，加大发展羽状水平井开发关键技术力度。

3.2.4 建立统一的信息平台，避免无序竞争和重复性投资

强化信息渠道，实现资源共享，避免无序竞争和重复性投资。建立煤层气行业统一的信息管理系统 是一项非常重要的基础工作。包括两方面内涵：企业内部应加强煤层气田的数字化建设，国家层面应加 强行业技术与产业信息的统计和交流发布，为煤层气行业提供统一的信息化建设标准。

结束语

低碳经济是我国能源经济发展的必由之路。为了从源头上减少碳排放，引领能源结构和产业多元 化，天然气供需缺口将长期存在，对煤层气需求会不断增加。中国煤层气资源丰富，目前产业整体规模 小，但潜力大、前景好。加大研发力度，依靠技术进步，将大大促进煤层气产业快速发展。

参考文献

［1］徐凤银等.煤层气勘探开发的理论与技术发展方向［J］.中国石油勘探，2008，（5）

［2］宋岩等.煤层气成藏机制及经济开发理论基础［M］.北京：科学出版社，2005

［3］李景明等.中国煤层气资源特点及开发对策［J］.天然气工业，2009，（4）

［4］郭炳政.韩城区块煤层气勘探开发现状与启示，2006年煤层气学术研讨会论文集［C］.北京：地质出版社

［5］赵庆波等.煤层气地质选区评价理论与勘探技术［M］.北京：石油工业出版社，2009

［6］陈振宏等.煤粉产出对高煤阶煤层气井产能的影响及其控制［J］.煤炭学报，2009，（34）2

［7］孙茂远.煤层气资源开发利用的若干问题［J］.中国煤炭，2005，（3）

［8］刘洪林，李景明，宁宁，李贵中.我国煤层气勘探开发现状、前景及产业化发展建议［J］.天然气技术，2007，（04）

［9］鲜保安，崔思华，蓝海峰，李安启.中国煤层气开发关键技术及综合利用［J］.天然气工业，2004，（05）

［10］叶建平.中国煤层气勘探开发进展综述［J］.地质通报，2006，（Z2）

［11］崔荣国.国内外煤层气开发利用现状［J］.国土资源情报，2005，（11）

［12］秦勇，程爱国.中国煤层气勘探开发的进展与趋势［J］.中国煤田地质，2007，（1）

［13］彭贤强，张宝生，储王涛，刘玲莉.中国煤层气开发综合效益评价［J］.天然气工业，2008，（3）

［14］李五忠，田文广，孙斌，王宪花，赵玉红.低煤阶煤层气成藏特点与勘探开发技术［J］.天然气工业，2008，（3）

［15］严绪朝，郝鸿毅.国外煤层气的开发利用状况及其技术水平［J］.石油科技论坛，2007，（6）

［16］翟光明，何文渊.抓住机遇，加快中国煤层气产业的发展［J］.天然气工业，2008，（3）

［17］Working Document of the NPC Global Oil ＆Gas Study.Topic Paper＃29 Unconventional GAS.July 18，2007.

［18］司光耀，蔡武，张强国内外煤层气利用现状及前景展望［J］.中国煤层气，2009，（6）

［19］Facing the Hard Truths about Energy［R］.Washington，D.C：National Petroleum Council，2007.

［20］侯玉品，张永利，章梦涛.超短半径水平井开采煤层气的探讨［J］.矿山机械，2005，（6）

［21］严绪朝，郝鸿毅.国外煤层气的开发利用状况及其技术水平［J］.石油科技论坛，2006，（6）

［22］刘贻军.应用新技术促进煤层气的开发［J］.地质通报，2007，（26）

Ⅳ 我国煤层气产业发展报告

叶建平

作者简介:叶建平,男,1962年生,教授级高工,中联煤层气有限责任公司总经理助理,中国煤炭学会煤层气专业委员会秘书长,主要从事煤层气勘探开发科研工作。地址:北京市东城区安外大街甲88号(100011),电话:(010)64265710,E-mail:[email protected]

(中联煤层气有限责任公司 中国煤炭学会煤层气专业委员会 北京 100011)

摘要:分析了煤层气勘探、开发、利用现状,梳理了煤层气勘探开发技术进展,对我国煤层气产业发展进行了基本评估。认为当前我国煤层气勘探快速推进,探明储量显著增长;煤层气产能规模扩大,产销量同步上升;煤层气产业初步形成,煤层气成为天然气的最现实的补充能源;煤层气技术有力支撑产业发展,技术瓶颈依然存在。

关键词:煤层气 勘探开发技术 产业发展

China's Coalbed Methane Instry Development Report

YE Jianping

(China United Coalbed Methane Co., Ltd., Beijing 100011, China)

(Coalbed Methane Specialized Committee, China Coal Society)

Abstract: This report analyses the current situation of CBM exploration, development and utilization,combs the technical progress of CBM exploration and development,meanwhile,it makes basic assessment of China's CBM instry development. China's CBM exploration has been making rapid progress at present. The proved reserves has increased notably. The CBM proction capacity scale has enlarged. Both proction and sales have risen. CBM instry has formed preliminarily. CBM has becomeg the most realistic supplement energy of natural gas. CBM technology gives strong support to CBM instry; however,technical bottlenecks still exist.

Keywords: Coalbed Methane; technology of exploration and development; instry development

我国煤层气开发已经步入产业化初期阶段。煤层气地面开发产量2005年达到1.7亿m³,2009年达到10.1亿m³,预计2015年将达到100亿m³,因此煤层气产业步入快速发展轨道,成为现实的天然气的补充资源。本文简要报告近年来我国煤层气勘探、开发、利用发展情况和技术进展状况。

1 煤层气勘探快速推进,探明储量显著增长

近两年,我国煤层气勘探进度明显加快,探明储量显著增长。据不完全统计,到2011年6月底,全国煤层气钻井总数5942口。到2010年底为止,我国已累计探明煤层气储量2902.75亿m³,新增探明储量近1121.55亿m³,占总量的39%。“十一五”探明了千亿立方米大气田。我国煤层气探明储量区分布较集中,共11个区块,主要分布在沁水盆地南部和鄂尔多斯盆地东南部,如沁水盆地南部潘庄、成庄、樊庄、郑庄、枣园、长子等区块,鄂尔多斯盆地东缘三交、柳林、乡宁-吉县、韩城等区块。如表1,沁水盆地探明储量2007.69亿m³,占69.17%;鄂尔多斯盆地煤层气探明储量817.76亿m³,占28.17%。其他地区占2.66%。探明储量成为这些地区煤层气产业发展强大的基础。但是,相对全国36.81万亿m³的资源量而言,我国煤层气资源探明率很低,仅8‰。广大地区煤层气勘探潜力尚不明朗。

表1 全国煤层气探明储量分布情况

沁水盆地作为我国特大型煤层气田,勘探潜力巨大。山西组3号煤层和太原组15号煤层厚度大,分布稳定,含气量高,渗透性在全国相对最好,煤层气可采性良好。除了已探明的南部区块以外,柿庄南和柿庄北、马璧、沁南、沁源、寿阳、和顺、上黄崖等区块均属于煤层气富集区和极有利目标区。寿阳区块不同于晋城地区,它以太原组15号煤层作为目的层,经过多年勘探,已获得经济单井产量的突破,韩庄井田多口煤层气井产量达到1000m³/d以上,近期将可以提交探明储量。阳泉钻井461口,日产量15万m³,获得商业化生产的产能。

鄂尔多斯盆地东缘具有较好的含煤性、含气性和可采性,渭北区块的韩城—合阳井区、临汾区块的午城—窑渠井区、吕梁区块的柳林—三交井区、吕梁区块的保德—神府井区是4大煤层气富集区,也是鄂尔多斯盆地东缘煤层气勘探开发有利区。鄂尔多斯盆地东缘资源探明率和资源转化率、勘探程度均较低,煤层气勘探开发前景广阔,具有商业化产气能力和形成大型煤层气田的条件,必将成为全国煤层气规模化、产业化、商业化运作的“甜点”区。

除了上述地区以外,在黑龙江依兰、云南老厂、贵州织金、四川綦江、安徽淮北、新疆准噶尔盆地南部、陕西彬县等地区相继取得勘探突破。

黑龙江伊兰区块煤层埋深700m左右,厚16m,含气量8~10m³/t,长焰煤,盖层油页岩厚80m。黑龙江煤田地质局2011年在伊兰区块钻井4口,YD-03、YD-04两口煤层气生产试验井,经排采,两口井日产气量均在1500m³/t左右,达到了工业气流的标准,标志着黑龙江低阶煤煤层气开发的有效突破。

彬长煤业集团在鄂尔多斯盆地中生界彬长区块钻1口水平井,日产气5600m³。

内蒙古霍林河地区中石油煤层气经理部在华北二连盆地霍林河地区施工霍试1井,日产气约1300m³;进行了勘查研究,取得一定的进展。

依兰、彬长和霍林河区块的勘探成功,标志着低阶煤煤层气勘探取得了初步的成功,意义深远。

四川川南煤田古叙矿区大村矿段煤层气地面抽采试验取得了历史性突破。DCMT-3煤层气试验井平均产量1160m³/d,一年多累计产气超过50万m³。之前的DC-1井、DC-2井产气量均达到了500~1000m³/d。初步认为大村矿段煤层气具有较好的商业开发前景。该区煤层气井的排采试验成功,意义重大,将为川南煤田低渗透、薄煤层、大倾角、高应力等特点地区的煤层气勘探开发提供技术和经验。

云南老厂施工5口井先导性试验井组,压裂后,发生自流现象,经过初期排采,产量逐步上升,显示良好勘探潜力。

安徽淮北矿业集团2008年以来在芦岭淮北Ⅲ1、Ⅲ2采区共施工12口“一井三用”井的压裂阶段试验,各井大部达到800m³左右,也有个别高产井,如LG-6井最高日产量曾到3000m³以上,稳产1200m³左右。中联公司对外合作项目和煤炭科工集团西安研究院分别在淮北宿南向斜的先导性试验相继取得商业产量,预示着具有良好的勘探潜力。

全国其他地区的煤层气勘探工作也如火如荼地展开。如贵州织金—纳雍、陕西延川南、山西和顺、山西沁源新疆准噶尔盆地南部等地区,初步勘探实践表明具有良好的煤层气勘探潜力。

上述可知,在沁水盆地南部高阶煤煤层气开发成功后,中阶煤和低阶煤煤层气勘探也正在逐步取得成功。

在煤层气勘探同时,广大研究人员开展了大量的煤层气富集规律和地质控制因素研究,进行了煤储层孔隙性、渗透性、吸附解吸扩散、力学特性、变形特性等广泛研究,进行不同煤级煤的煤层气成藏特征和选区评价研究。这些地质和储层特征的基础研究有力支撑了煤层气基础理论的形成和发展。

2 煤层气产能规模扩大,产销量同步上升

“十一五”期间,煤层气进入产业化发展阶段,煤层气产能规模扩大,产销量同步上升。以中联公司沁南煤层气开发利用高技术产业化示范工程、中石油华北煤层气分公司沁南煤层气田煤层气开发项目和晋城煤业集团煤矿区煤层气开采项目等商业化开发项目竣工投产为标志,我国煤层气开发快速步入产业化初期阶段,煤层气开发处于快速发展阶段。我国现有生产井3200口,到2010年全国地面煤层气产能达到25亿m³,产量15.7亿m³,利用量11.8亿m³,利用率78%。井下煤层气抽采量69.6亿m³,利用量21.9亿m³,利用率相对较低,31.5%。2011年地面开发产量将达18~22亿m³,见表2。地面煤层气产量在近五年呈数量级增长,2005年1亿m³,2009年达到10.1亿m³,预计2015年将达到100亿m³。煤层气产量主要来自沁水盆地南部,占96%,少量产自韩城、阜新和柳林、三交地区。

目前进入商业性开发地区包括山西沁水盆地南部、陕西韩城、辽宁阜新。具备进入商业性开发地区包括山西三交、柳林、大宁—吉县、阳泉、寿阳。

表2 全国主要煤层气田煤层气生产情况(不完全统计)

说明:投产井数包括已产气井和未产气井。

3 煤层气技术有力支撑产业发展,技术瓶颈依然存在

技术进步是煤层气发展的源动力,这已被国内外的勘探开发实践所证实。“十一五”期间在煤层气增产改造技术的试验和研究取得了有效突破,针对不同储层参数研制了适宜的压裂液、压裂工艺等。钻完井技术、地面集输技术、煤矿区煤层气抽采技术等方面均有创新性成果。当前最显著的技术进展就是煤层气水平井钻完井技术、煤层气水平井分段压裂技术发展。

3.1 煤层气水平井钻完井技术

煤层气水平井地质和工程影响因素认识显著提高。煤层气水平井、多分支水平井的地质条件局限性强,要求构造相对简单,断层少、地层平缓起伏小;煤层发育稳定、煤层硬度大结构完好;煤层钻遇率高,避免钻探沟通含水层;水平井眼轨迹按上倾方向布置,有利排水降压产气;水平井眼长度尽量长,分支水平井间距适中,与煤层渗透性相匹配。

煤层气水平井井型设计多样。根据地形地貌、地质条件和储层渗透性,设计“U”型井、“V”型井、川字型井、丛式井(两层煤层的双台阶水平井)等,在柿庄南、柳林获得成功。

多分支水平井的工艺技术、关键工具实现国产化。多分支水平井钻井实现一个井筒钻多翼分支井,提高了钻进效率和有效排泄面积。在“863”项目支持下,地质导向装置实现国产化,并取得良好应用效果。

借鉴页岩气完井技术,开始进行了煤层气水平井分段压裂技术的试验,并在三交区块获得成功。目前在柿庄南区块继续进行该项技术的试验应用。

煤层气多分支水平井修井一直是一项难题,现在开始探索性试验,包括分支井段井眼坍塌的诊断、二次钻井导向和储层伤害控制等。

研究结果表明:水平井煤层段采用PEC筛管完井能有效保护井壁稳定性,减少井眼坍塌,即便排采过程中井眼发生局部垮塌,筛管仍能为煤层气、水提供良好的流动通道;充气欠平衡钻井技术可有效减少煤储层的污染和损害,保护煤储层;沿煤层顶/底板钻水平井可有效避免粉煤、构造煤等井壁稳定性问题,定向射孔分段压裂可有效沟通煤储层,释放储层应力,实现煤层气的开采。通过对井眼轨迹和钻井工艺参数进行优化设计,可增大煤层气降压解吸范围,加快煤层气解吸,并减少煤储层伤害。

3.2 新型压裂液研究方兴未艾,成果丰硕

研究压裂液对储层伤害机理,根据煤中化学元素组成,研制含有粘土防膨剂的压裂液及活性水,降低对煤层气解吸附伤害。

研究认为嵌入伤害和煤粉堵塞裂缝是影响煤储层长期导流能力的主要影响因素,施工中可采取增加铺砂浓度、加大支撑剂粒径、加入分散剂悬浮煤粉等方法。

通过重大专项攻关研制了新型低伤害高效清洁压裂液,特点是分子量小,300~400;粘度较高,15.0mPa·s;残渣较少;煤层伤害率低,11.5%;摩阻低,约为清水的30%。研制了新型煤粉分散活性水压裂液,煤层伤害率低,11.8%,使煤粉在压裂液中均匀分布,避免施工压力过高,在返排时,煤粉随着液排出,避免堵塞裂缝通道。研制了高效适宜的氮气泡沫压裂液。

3.3 低密度固井液减少了固井水泥对储层的伤害

通过重大专项攻关,针对煤储层井壁易坍塌、钻井液易污染煤储层等难题,研发出了中空玻璃微球低密度钻井液体系。该钻井液具有良好的流变性和滤失性,泥饼薄而致密。同时具有很好的抗温性、抗污染性能、防塌性能、沉降稳定性和保护储层作用。研制了超低密度水泥浆体系:确定了超低密度水泥浆体系配方。该配方在40℃,24h时抗压强度达到8.04MPa(超过预期7MPa指标)。在沁南柿庄南区块成功进行了现场试验,有效防止了液体对煤储层的污染。

研制了一种应用于煤矿井下瓦斯抽采孔的可降解钻井液,生物酶降解加盐酸酸化的双重解堵措施可有效地清除可降解钻井液对煤层气储层的伤害,并能恢复甚至提高煤岩气体渗透率。

开展了煤层气钻井井壁稳定机理及钻井液密度窗口的确定的研究。

3.4 地面集输工程技术有效增大集输半径,实现低成本建设

沁南煤层气开发利用高技术产业化示范工程,研究设计了“分片集输一级增压”煤层气田地面集输技术,亦称“枝上枝阀组布站”工艺技术,使煤层气集输半径增大到13km以上。新技术的应用取消了传统技术中需要建设的无数个有人值守的站,最重要的是极大地改善了流体流动环境,简化了工艺流程,节省了投资成本。采用汽油煤层气两用燃气发动机新装置,代替抽油机动力系统,采气管线采用聚乙烯管(PE管)新材料,节省了工程建设投资。

沁水盆地煤层气田樊庄区块采用单井进站方式、增压工艺及压力系统优化等地面集输工艺的优化技术。煤层气水合物防治技术、低压输送不注醇集气工艺、多井单管串接技术、低压采气管网管径的确定、新型材料聚乙烯管(PE管)和柔性复合管的应用等采气管网优化技术。提出煤层气田“标准化设计、模块化建设”,煤层气田集气站建设核心是“四统一、一和谐”,即:统一工艺流程、统一设备选型、统一建设标准、统一单体安装尺寸,保持平面布置与当地环境的和谐发展,实现集气站功能统一,操作统一。

数字化气田建设,实现了基于无线、光缆、电缆等多种通讯方式在SCADA系统中的融合,成功地降低了煤层气田信息化建设和维护过程中自控系统的投资,适合了煤层气井地处偏远、井多、井密、低压、低产等特点。

3.5 煤层气排采生产技术

实践表明,合理的排采制度和精细的排采控制是煤层气井排采技术的核心,定压排采制度适用于排采初期的排水降压阶段,定产排采制度适宜于稳产阶段,分级平稳连续降压是精细的排采控制的核心。

通过对柳林煤层气井的井下管柱及地面流程设计,引入无级数控抽油机、永久监测压力,较好地完成了排采的施工及资料录取的要求,为该区的大规模开发奠定了基础。

研究煤层气动液面高度的合理区间及降低速率对开采过程中有效保持井周应力的合理分布,维持或提高储层渗透率,具有十分重要的意义。

煤层气井不同阶段的产能方程和煤层气藏井底流压修正后的计算公式,确定煤层气井的生产压差,为煤层气井合理生产压差的确定和正常排采提供了技术支撑。

3.6 煤层气利用技术

煤矿开采过程中排放出大量低浓度煤层气,提纯利用这部分煤层气对我国能源开发利用和环境保护意义重大,其难点是如何经济高效地分离CH₄和N₂。

采用低温精馏法分离提纯,分离低浓度含氧煤层气中氧气、氮气,在阳泉石港矿建成年产2万吨液化(LNG)瓦斯的工厂,在阳泉新景矿神堂嘴建设年产2000万m³低浓度提纯压缩(CNG)瓦斯工厂,为阳泉市公交车、出租车提供城市低成本压缩瓦斯,以气代油。

采用变压吸附法实现低浓度瓦斯的分离和净化。该技术2011年3月已在阳泉进行试生产,2011年底5000万m³CNG工业化生产线将投产。

在国家科技重大专项支持下,中科院理化所和中联煤层气公司合作成功研制了10000m³撬装液化装置,该项成果适合煤层气单井产量低特点,将直接在煤层气井场实现煤层气液化利用。

3.7 技术仍然是煤层气勘探开发的瓶颈

煤层气高渗富集区预测缺乏成熟理论指导,或者说我国煤层气勘探开发理论还不成熟。

除了沁南以外,我国大部分勘探区煤层气单井产量低,同一地区单井产量差异大,除了地质和储层条件外,钻完井技术和增产改造技术有待试验形成。如何针对复杂多裂缝煤层特征,增大铺砂面积,有效提高储层导流能力,提高单井产量,是面临的增产改造的关键问题。

水平井、多分支水平井如何控制保持井壁稳定、防止井眼坍塌,高地应力、松软储层条件的钻井完井技术,有待进一步探索试验。

深煤层高地应力、低渗条件下储层物性变化,以及由此带来的钻井、完井、增产改造技术和工艺参数的一系列变化,是亟待研究的方向。

4 煤层气产业初步形成,煤层气成为天然气的最现实的补充能源

煤层气主要通过管道输送到用户,约占85%~90%,少部分采用液化天然气和压缩天然气形式输送。目前建成煤层气管道包括端氏—博爱管道、端氏—沁水八甲口管道、晋城煤业集团西区瓦斯东输管道等,年输送能力50万m³。正在建设的韩城—渭南—西安管道、昔阳—太原管道,输送能力30万m³。

煤层气用户主要为西气东输管道用户,其次向山西省内及沁水煤层气田周边省份河南、河北等省供气,以及韩城、阜新等煤层气所在地城市供气。广泛用于城市燃气、工业锅炉燃气、汽车加气等天然气市场。2010年底,我国井下、地面煤层气产量达到85.3亿m³,约占天然气产量946亿m³的9%。煤层气已成为当地天然气的最现实的补充能源。

5 煤层气产业发展展望

根据我国“十二五”煤层气(煤矿瓦斯)开发利用规划,“十二五”末,我国煤层气产量将达200亿~240亿m³,其中,地面开采煤层气100亿~110亿m³,井下瓦斯抽采量110亿~130亿m³。煤层气探明地质储量将进入快速增长期,到2015年,新增探明地质储量10000亿m³。因此煤层气将在“十二五”进入快速发展轨道。一是通过“十一五”发展,积累了较好的技术基础和储量基础;二是中石油、中石化、中海油等大公司的积极投入,勘探和开发资金有了根本保证;三是国家科技重大专项的持续支持,为煤层气勘探开发利用科学技术攻关奠定了坚实基础,为产业目标实现提供了有力的技术支撑。

感谢赵庆波教授提供相关统计资料。

参考文献

陈仕林,李建春.2011.沁南潘河煤层气田“分片集输一级增压”集输技术.天然气工业,33(5):35~38

接铭训.2010.鄂尔多斯盆地东缘煤层气勘探开发前景.天然气工业,30(6):1~6

雷怀玉,孙钦平,孙斌,李五忠,陈刚,田文广.2010.二连盆地霍林河地区低煤阶煤层气成藏条件及主控因素.天然气工业,30(6):26~30

李民,王生维,李梦溪等.2011.晋城无烟煤地区煤层气储层区域差异及不同区域特征.中国煤层气,8(2):8~12

屈平,申瑞臣.2010.煤层气钻井井壁稳定机理及钻井液密度窗口的确定.天然气工业,30(10):64~68

饶孟余,江舒华.2010.煤层气井排采技术分析.中国煤层气,7(1):22~25

孙晗森,冯三利,王国强等.2011.沁南潘河煤层气田煤层气直井增产改造技术.天然气工业,33(5):21~23

孙建平,张健,王建中.2011.沁南潘河煤层气田空气钻井和固井技术.天然气工业,33(5):24~27

王国强,吴建光,熊德华等.2011.沁南潘河煤层气田稳控精细煤层气排采技术.天然气工业,33(5):31~34

王红霞,李娜,张璞等.2010.沁水盆地煤层气田樊庄区块集气站标准化设计.天然气工业,30(6):84~86

吴建光,孙茂远,冯三利等.2011.沁南潘河煤层气田开发利用高技术产业化示范工程综述.天然气工业,33(5):9~15

许茜,薛岗,王红霞等.沁水盆地煤层气田樊庄区块采气管网的优化.天然气工业,30(6):91~93

薛岗,许茜,王红霞等.2010.水盆地煤层气田樊庄区块地面集输工艺优化.天然气工业,30(6):87~90

叶建平,吴建光,房超等.2011.沁南潘河煤层气田区域地质特征与煤储层特征及其对产能的影响.天然气工业,33(5):16~20

叶建平,张健,王赞惟.2011.沁南潘河煤层气田生产特征及其控制因素分析.天然气工业,33(5):28~30

尹中山,李茂竹,徐锡惠等.2010.四川古叙矿区大村矿段煤层气煤储层特征及改造效果.天然气工业,30(7):120~124

翟光明,何文渊.2010.中国煤层气赋存特点与勘探方向.天然气工业,30(11):1~3

张振华,孙晗森,乔伟刚.2011.煤层气储层特征及钻井液选择.中国煤层气,8(2):24~27

赵丽娟,秦勇.2010.国内深部煤层气研究现状,中国煤层气.7(2):38~40

赵贤正,桑树勋,张建国等.2011.沁南煤层气开发区块煤储层特征分析及意义.中国煤层气,8(2):3~7

Ⅵ 煤层气产业下游

煤层气产业下游是煤层气配送服务和煤层气加工利用的行业，包括民用生活用气、发电、做化工原料或工业优质燃料等。井下抽放系统回收的煤层气中甲烷浓度平均为30%～50%，可直接供给矿区食堂、医院、学校和居民用户。地面井回收的煤层气甲烷浓度在90%以上，可通过管道供应附近城市，也可注入现有的天然气管道。煤层气发电是煤层气利用的重要领域。煤层气电厂燃气发电机组主要是燃气轮机和燃气发电机。燃气发电机小型轻便，功率一般在5000kW以下，热效率高，可达40%，对煤层气浓度变化适应性强，适用于小型电厂。而燃气轮机具有功率大的特点，单机功率可达50MW和100MW，发电机组的热效率一般在30%左右，适用于大型煤层气电厂。在煤层气化工方面，煤层气可生产甲醇、甲醛、炭黑和合成氨等化工产品。

随着我国工业化进程加快，国家对优质洁净能源的需求愈来愈大。1993年，我国由石油输出国变成石油净进口国。据海关统计资料，2008年我国净进口原油已达到1.79亿吨。我国的石油天然气供需矛盾已关系到国民经济可持续发展和国家能源安全问题。面对我国石油天然气资源相对匮乏、国际石油竞争日趋激烈的局势，尽快寻找常规油气的接替和补充资源迫在眉睫。煤层气是洁净能源，美国政府通过一系列的科技引导、政策鼓励和财政支持，已经成功地扶持起一个新兴的煤层气产业。近10年来，美国的煤层气年产量已超过我国常规天然气年产量。

Ⅶ 煤层气论文分布与中国煤层气产业发展特点

秦勇

（中国矿业大学 江苏徐州 221008）

作者简介：秦勇，1957年生，男，博士，教授，煤田与煤层气地质，yongqin＠cumt.e.cn。

基金项目：国家973计划项目（2002CB211704）及国家自然科学基金项目（40572095）资助。

摘要 基于CNKI中国期刊全文数据库，系统检索和统计了我国煤层气论文的分布特点。以此为基础，分析了我国煤层气论文分布与产业发展特征之间的关系，讨论了产业发展对科学技术的需求趋势。结果显示：分别以1999年和2002年为界，论文分布体现出我国煤层气产业发展经历了三个历史阶段，每一阶段对科技需求的特点在论文分布特征上都有所体现。由此，作者认为：煤层气资源评价及其方法仍是今后研究的主题，进一步深化地质选区理论与方法将有助于选区成功率的提高，开发技术适应性是今后需致力于探讨的重要方向之一，煤层气井产能、采收率及其影响因素的研究应该引起足够重视，全方位探索深部煤层气资源与开发潜力将有可能拓展我国煤层气开发的新领域，研发环境保护、高附加值转化利用和小型化利用储运技术将有助于推进我国煤层气产业健康发展。

关键词 煤层气 论文 分布 产业 发展

CBM Publication Occurrence and Instrial Development in China

Qin Yong

（China University of Mining and Technology，Xuzhou 221008）

Abstract：The occurrence of the coalbed methane（CBM）papers written by Chinese authors from 1994 to 2005 was systematically indexed and analyzed form the CNKI's China Journal Full Database（CJFD）.Based up the data or information，the correlation of the paper distribution to the development of Chinese CBM instry was construed and the requirements of the instry to science and technology for the future were discussed.It was shown that，respectively taking the 1999 and 2002 as a borderline，three developmental stages of the Chinese CBM instry as well as the scientific and technologic requirements of the instry in each stage were unfolded through the distribution of the papers.It was farther suggested that the evaluation and methodology of the CBM resources should be taken as one of the subjects in future research，the deep research of the target-selecting theory and method would help to improve the reliability of the CBM target selection，the adaptability of the exploiting technology to the CBM geological conditions should be one of the key aspects which should be engaged in the researches，the CBM-well proctivity and CBM recovery ration should be laid much store by investigation，the omni-directional exploration for the potential of the deep CBM resources and development would be helpful to the deploitation of new CBM field in the instry，and the technological advances on the CBM environmental protection，high-additional-value utilization and miniaturized storage and transportation equipment should conce to promote the benign development of the instry.

Keywords：CBM；paper；occurrence；instry；development

在现代科学技术背景下，新兴产业的发展均与该领域学术技术研究状况密切相关。换言之，一个产业领域内基础、应用基础与技术研究论文的分布状况，蕴涵着该产业发展历程的丰富信息，并在一定程度上可预示产业的发展趋势。我国煤层气产业目前处于商业化生产的启动阶段^[1]，分析煤层气论文产出特点及其与产业发展的关系，对回顾我国煤层气产业发展历史、展望其发展趋势均有所裨益。为此，本文作者利用中国国家知识基础设施（CNKI）中国期刊全文数据库^[2]，对1994～2005年期间煤层气论文进行了系统检索。以此为依据，分析了我国煤层气论文在时间和研究方向上分布特点，讨论了产业发展所需注重的主要科学技术问题。

1 CNKI 煤层气论文总体分布

系统检索结果显示，CNKI中国期刊全文数据库收录1994年至2005年煤层气论文1465篇，年均约122篇。

分析检索结果（图1），获得如下总体认识：

第一，我国煤层气论文连年增长，但不同历史阶段的增长速率明显不同。这一特点，与中国煤层气产业的艰难探索过程一致，反映出产业从起始到目前产业化经历了阶段性的发展历程。

第二，不同类别论文的分布特点，揭示出我国煤层气产业当前所处的阶段性特征。在论文总量中，地质与勘探类论文所占比例为54.33%，开发技术类论文占14.88%，利用与储运类论文占6.42%，经济与政策类论文占4.03%，环境保护类论文占1.30%。以地质勘探类论文为主的分布特点，折射出我国煤层气产业总体上处于发展的初始时期。

第三，各类论文在时间上的分布呈规律性起伏，这正是产业不同发展阶段对科学技术的需求有所不同的集中反映。

图4 CNKI煤层气开发技术不同研究方向论文分布

上述特征揭示：本阶段的研究是针对我国煤层气产业的起始过程而开展的，在煤层气地质研究上表现为寻证，在勘探上表现为找气，在开发试验上表现为摸索，总体上试图通过引进和消化国外相关理论与技术来解决中国的煤层气地质问题，积累了较为丰富的煤层气地质基本条件信息，对全国煤层气资源及其分布规律取得了基本认识，煤储层特性这一煤层气地质核心问题得到应有的重视，开展了适合于中国煤层气地质特点开发技术的试验与探索，并从区域上开始了对全国或区域煤层气产业发展战略的思考。

2.2 第二阶段：探因-普查-彷徨阶段

该阶段历时3年，从2000年开始，至2002年结束。在此阶段，每年的煤层气论文稳定在130篇左右，年均论文数量比第一阶段增加了73%，但论文类别构成变化明显（图1）。

从论文类别来看：地质与勘探类论文209篇，占该阶段论文总数的54%，年均篇数（约70篇）比第一阶段显著增加，但从1999年至2001年论文篇数显著递减，在后期有重新增加的趋势；开发技术类论文显著增多，占论文总数的比例比第一阶段增长了10个百分点；经济与政策、利用和储运的研究得到更多的关注，论文比例均上升了5～6个百分点（图1，图2）。

与第一阶段相比：该阶段地质与勘探论文中煤储层物性与吸附性研究成果的数量和比例显著增高（105篇，50%），构成了研究的主题；资源评价与地质选区尽管仍得到较多关注，但比例明显降低（29%）；成藏条件与过程论文的比例基本不变（10%），但年均论文篇数（7篇）明显增多（图3）。由此表明，这一阶段常规评价与选区方法趋于成熟，研究的注意力更多地转向与开采地质条件密切相关的煤储层特性，转向了成藏效应等深层次的控制机理问题。

就开发技术而言：钻井、完井、试井论文17篇，年均约8篇，远高于第一阶段，但在阶段论文总数中的比例（25%）有所降低；排采与增产措施论文18篇，比例（27%）有所提高；产能与采收率论文11篇，比例从零增至约16%；解吸-渗流-扩散论文14篇，占阶段论文总数的21%，比例显著增长（图4）。排采与增产措施、产能与采收率的研究得到加强，开采基础和应用基础研究受到高度重视，研究重点向开发技术的中—下游移动，这是为解决我国煤层气产业发展“瓶颈”问题而做出的努力，也是产业逐渐走向成熟的标志之一。

在此阶段：除了进一步拓展勘探选区继续找气之外，更多的力量集中于第一阶段已有一定勘探工程的地区，以进一步缩小勘探靶区，为开发试验提供更为可靠的基地；同时，尽管在近20个地区进行了排采试验，但多未取得理想的效果，致使开发试验徘徊不前，业界信心受到冲击。然而，这一时期煤层气开发基础与技术研究得到了较大发展，尤其是在开采方法与增产措施、煤层气解吸扩散渗流机理、产能与采收率分析等方面取得较多成果，为中国煤层气产业化时代的到来奠定了重要技术基础。

上述论文分布特征，指示我国煤层气产业发展过程由于进入了一个新的阶段而对科学技术的需求发生了较大变化，在煤层气地质研究上表现为探因，勘探上表现为普查，开发试验上表现为访徨，总体上处于为催生中国煤层气产业化时代到来的“阵痛”阶段。

2.3 第三阶段：求源-详查-商业阶段

自2003年以来，我国煤层气产业发展进入了一个新的历史时期，即商业化生产阶段。其主要标志为：煤层气地质研究进入了求源，勘探实践进入了详查，开发上步入了商业化生产，中国煤层气产业的雏形已经形成，并呈现出快速发展的势头，这些标志在煤层气论文的数量和结构上均有体现。

在2003～2005年的三年期间，CNKI煤层气论文总数大幅度增加，达到628篇，年均论文约209篇，与第二阶段相比增长了61%，接近第一阶段论文总量的一半（图1，图2）。开发技术类论文的比例有所提高，利用和储运技术研究得到进一步重视，基础研究明显加强，研究重点进一步向煤层气产业的中—下游移动，更加适应于商业化生产阶段对科学技术的需求。

地质与勘探类论文占阶段论文数的比例约51%，仍有较大比重，这是我国煤层气产业目前总体上处于初期阶段的必然特征。其中：煤储层物性与吸附性仍是研究重点，但论文比例下降至39%左右；资源评价与地质选区仍是产业的科技需求，论文比例（27%）与上一阶段基本持平；成藏条件与过程研究得到高度关注，论文比例比上一阶段提高了约9个百分点（图3）。

本阶段开发技术类论文数量的比例为19%，比上一阶段略有提升，显示我国煤层气产业中游领域的研究得到进一步重视。其中：钻井、完井、试井论文（25篇）多于第一阶段，但比例继续下降（约21%）；排采与增产措施论文34篇，数量显著增加，比例（29%）略有提高；产能与采收率论文12篇，数量和比例（约10%）均比上一阶段显著减少；解吸-渗流-扩散论文25篇，数量明显增加，比例与上一阶段基本持平（图4）。钻井、完井、试井论文比例相对降低，排采与增产措施论文比例显著提高，解吸-渗流扩散论文数量明显增多，尤其是2005年开发技术类论文数量大幅度跃升（图1，图2），显示出我国煤层气商业性生产、示范工程等对新技术开发和相关基础研究的强烈需求。

在此阶段：新增了一批国家批准的煤层气储量，煤层气成藏条件与机制探索在国家层面上全面展开，标志着中国煤层气地质研究从资源与基本地质条件调查阶段转入了资源“详查”阶段和成藏作用探索过程；大井网煤层气勘探开发试验取得新的突破，水平羽状井、丛式井等技术在煤层气开发中得到初步应用，对二氧化碳注入等新的增产技术进行了现场试验，晋城地区开始了煤层气商业化生产，标志着中国煤层气产业从开发试验阶段转入了商业化生产启动阶段。

3 CNKI 论文分布特点与产业发展需注重的科学技术问题

进一步分析C N KI论文分布特点，发现存在某些问题，而解决这些问题正是发展中国煤层气产业所需要继续努力的方向。

首先，煤层气资源评价始终是20余年研究探讨的主题，尤其是对全国和某些区域的煤层气资源量及其构成众说纷纭，且国家批准的煤层气储量所占比例极低。究其原因，主要在于三个方面：一是评价方法缺乏规范性要求；二是资源估算尚存重大基础问题未能解决；三是资源勘探和探明程度很低。为此，煤层气资源评价及其方法仍是今后相当长一段时期内所要研究的主题，而在国家层面上制定评价方法和要求的规范性文件，加强以吸附机理为核心的基础研究^[3]，加大勘探和开发试验的力度，将有助于推进这一问题的解决。

其次，文献中涉及的煤层气地质选区多达50余个，但目前实现商业性开发或具有可见前景的地区不超过5个，且某些选区已上过多轮勘探和开发试验工程。造成这种状况的原因是多方面的，包括选区理论和方法在科学性和适应性上的缺陷、早期勘探与开发试验技术发展水平和认识的局限、钻井/完井/排采技术管理经验不足等^[3]。因此，在深化研究选区理论与方法的基础上，通过资料复查和新技术应用，总结开发技术上的经验和教训，可能会使我国煤层气地质选区成功率得到一定的提高。

第三，国外几乎所有的传统和先进煤层气开发技术在我国都有引用，但多数情况下的应用效果都不甚理想。正视这一状况，似应考虑如下三个问题：一是所有先进技术是否都适合我国特定选区的煤层气地质条件？二是传统技术在特定选区的开发效果是否就不如先进技术？三是我国自主研究开发出了哪些适合于我国煤层气地质条件的开发技术？对于前两个问题，答案当然是否定的。至于后一个问题，目前尚未见到关于自主研发的关键技术的报道。这三个问题的关键，在于各种开发技术的适应性，这也正是今后需致力于研究的重要方向之一。

第四，见诸报道的煤层气井产能、煤层气采收率及其影响因素的研究成果较少，与煤层气商业性生产阶段的技术需求之间存在较大差距。原因在于，我国前期实践多为开发试验，对此没有太多的需求，积累的资料也十分有限，难以满足开展这一研究的要求。但在进入商业化开发且追求经济效益的现今阶段，该方面的研究应该引起足够重视，包括系统追踪和分析排采动态、注重不同煤层气地质条件的对比分析、深化煤层气解吸-渗流规律与机理的研究、开发科学性更强的数值模拟技术等。

第五，尚未充分注意到深部煤层气开发这一潜在新领域，深部资源及其与常规油气共采可行性的研究成果鲜见报道。我国深部煤层气资源量巨大^[4]，多数大—中型沉积盆地中煤层气都与常规油气共生，前期少数研究显示了深部煤层气与常规油气共采的可能性^[5]。为此，从资源潜力、成藏作用与过程、地质选区、勘探与开发试验等方面，对深部煤层气资源潜力开展全方位的研究探讨，将有助于拓展我国煤层气开发的新视野。

第六，煤层气开采可能诱发的环境保护以及煤层气利用与储运技术问题，应该得到应有重视。在1994年以来的1465篇CNKI煤层气论文中：环境保护方面的论文只有19篇，几乎全为哲学意义上的讨论或介绍国外相关技术；利用与储运方面的论文逐年增长（图1），但多是关于煤层气发电和管网输送技术的探讨。这种状况，可能会影响到我国煤层气产业的健康发展。针对我国煤层气地质和开发特点，开展环境保护技术研究或实例分析，研究开发具有更高附加值的煤层气转化利用技术和适应矿区煤层气分布式开发特点的小型化利用储运技术与装置，将有助于弥补我国煤层气产业在此方面的不足。

参考文献

[1]秦勇.2006.中国煤层气产业化面临的形势与挑战（Ⅰ）：当前所处的发展阶段.天然气工业，26（1）：4～7

[2]中国期刊全文数据库.http://211.70.215.35/kns50/

[3]秦勇.2006.中国煤层气产业化面临的形势与挑战（Ⅱ）：关键科学技术问题.天然气工业，26（2）：6～10

[4]秦勇.2006.中国煤层气产业化面临的形势与挑战（Ⅲ）：走向与前瞻性探索.天然气工业，26（3）：1～5

[5]秦勇，宋全友，傅雪海.2005.煤层气与常规油气共采可行性探讨.天然气地球科学，16（4）：492～498

Ⅷ 中国各地区煤层气利用潜力分析

一、中部区煤层气利用潜力分析

中部区盆地主要为沁水盆地、鄂尔多斯盆地、四川盆地、大同盆地、宁武盆地和阴山盆地。其中大部分煤层气丰度较大的煤层气富集区都位于或靠近经济比较发达的地区。如煤层气资源富集的沁水盆地在山西南部，经济较为发达，交通便利；鄂尔多斯东部，有西气东输管线穿过煤层气富集区；鄂尔多斯南部靠近西部最大的城市陕西省会西安市；四川盆地，人口众多，经济发达。根据中部人口密集，工业较发达的实际情况，该区煤层气利用前景广阔。可以考虑如下几方面对该区煤层气资源进行利用。

（一）煤层气民用

沁水盆地现在煤层气已经有一定的产量，在当前产气量较小、产量不太稳定的情况下，供应沁水、高平、陵川3县（市）城镇居民使用；晋城煤层气综合开发利用项目是将阳城、沁水部分煤矿输送到晋城市市区及部分县区的煤层气和山西能源产业集团有限公司及晋煤集团车载输送的压缩煤层气作为气源，建设晋城6县（市、区）的城市煤气管网，供工业和民用。该工程建设期为3年，即2005～2008年。2006年市区居民即用上煤层气。

鄂尔多斯盆地南缘靠近西安市，位于煤层气1类资源附近的居民总数超过2800万人。西安市天然气管道已经在全市范围内组成天然气管网。而且在其他地区也已经具有相当规模的天然气网络，因此生产出的煤层气可以直接输入管道进行民用。

四川盆地人口密集，民用天然气需求量大。目前，重庆市天然气供应面临着一场危机。尽管重庆是全国最大的天然气产地，年产气量64×10⁸m³，占全国总产量的1/5左右，但重庆天然气需求与供给的矛盾已经非常突出。用气危机产生的原因主要是中石油提供给重庆市的天然气用量不能满足需求。虽然现在重庆市主动对重点用气项目进行了几度压缩，使2007年重庆天然气的总需求没有超过45×10⁸m³。但重庆市与中石油经过多次协商，达成的协议也只是中石油承诺在2004年用气量29.8×10⁸m³的基础上，每年增加3.3×10⁸m³，即2007年提供40×10⁸m³天然气给重庆使用。但这对于重点用气项目来说，还是存在着天然气需求量缺口问题。同时，气不足已经对重庆经济的发展产生了一定的影响。一些急需用气的企业不得不限产或停产。同时，煤层气可以作为汽车的燃料。到2000年底，四川、重庆已有CNG站90余座，已有CNG汽车24080辆，是1998年末3204辆的7.5倍。2001年已建成CNG站145座，累计改车36833辆，其中，四川128座，累计改车34333辆；重庆17座，累计改车2500辆，CNG产业已进入快速发展的轨道。川渝地区仅现有出租车、公交车（含中巴）、环卫车、公务用车等可供CNG改装的各类汽车近110多万辆。重庆规划到2010年建CNG加气站450座，CNG汽车9万辆；四川省规划到2010年建CNG加气站300座，改车10万辆。CNG汽车如能与汽车制造业结合，必将有更快的发展。

大同市冬季漫长，居民采暖需要消耗大批煤炭，并且还会造成大气污染。利用煤层气取暖不仅可以解决大气污染的问题，减少废渣排放，而且能够充分利用煤层气热效能高的特点为居民的生活服务。2005年11月，经过近两年施工的金沙滩—大同天然气长输管线已全线贯通，天然气供气管网工程的主要干线和环城干线及大部分支线也已建成竣工，整个天然气利用工程24日点火通气。金沙滩—大同输气管道是山西天然气（煤层气）管网规划的重要组成部分，也是该省继临汾—河津、盂县—阳泉两条省级天然气管道建成运营之后，又一条建成运行的省级天然气输气管道。2010年将完成二期工程建设后，御东区、矿区、城区等都将使用上净洁、高效的天然气，这将为大同煤层气的开发提供机遇，使生产的煤层气可以直接输入天然气管道。

（二）煤层气发电

在沁水盆地，利用阳泉煤业集团三矿和新景矿现有的煤层气抽放量，建设一座11MW煤层气电厂，供矿区自用。本项目建设期1年，总投资6460万元（778万美元），年供电7326×10⁴kW·h。项目全部投资的35%由阳泉煤业集团提供，其余65%通过向金融机构贷款或由国外投资来解决。初步经济分析表明，项目净现值1495万元（180万美元），内部收益率为23%，投资回报期为7年。阳泉煤业集团拟于2002年底启动该项目，并于2003年底建成投产。

鄂尔多斯盆地煤炭资源丰富，因此火力发电厂也较多，如韩城发电厂、西安南郊热电厂、铜川电厂等。这些地区已经有成规模的火力发电的基础。显然利用天然气发电与煤发电发展起来比较容易，这是鄂尔多斯盆地煤层气利用的重要途径之一。

大同是华北地区重要的电力生产基地，全市电力工业装机总容量138×10⁴kW·h。大同三角区的神头一、二电厂，大同一、二电厂，丰镇电厂共同组成中国最大的输变电网，向京津唐地区供电，每年向京、津、唐地区输电超过60×10⁸kW·h，担负着首都1/4的供电量，使国家电力东调的战略性计划得以实现。大同具有良好的电力生产发展基础，境内仍有继续建设火力发电厂的各种资源条件，用煤层气发电可向东部地区提供成本更低的电力资源。

（三）煤层气工业燃料和原料

鄂尔多斯南缘生产的煤层气可直接运到西安市，进行深加工。经过几十年的发展，西安已形成了以机械设备、交通运输、电子信息、航空航天、生物医药、食品饮料、石油化工为主的门类比较完整的工业体系，成为中国目前重要的中高压输变电成套设备。全市现有工业企业46243户，资产总额1054.36亿元，其中市属工业企业净资产约499.42亿元。煤层气在该地区既可以用于化工和制药的原料，也可以用于合成化肥和甲醇等。

四川盆地天然气终端消费价格水平低于全国水平，正是这种优质低价的天然气，使当地许多暂时困难的优势企业成功地实现解困过渡。由于天然气价格较低、气质好，可以生产出优质产品，吸引了外地许多使用天然气做原燃料的企业入川兴业，这些企业涉及电子、轻工、陶瓷、IT等产业，带动了内地经济的发展。例如在四川盆地的眉山—夹江—乐山一线形成了建陶生产基地，这些企业大都来自广东省。然而由于天然气的相对紧缺，这些企业的燃料问题成为制约企业发展和增加经济效益的主要问题，这为煤层气的利用提供了广阔的市场前景和应用前景。

大同全市主要工业有煤矿、机械、建材、化学、电力、粮食加工等。大同矿务局年产原煤超过2700×10⁴t，占全市原煤年产值的3/4，居全国首位。此外，山西柴油机厂、大同水泥厂、大同机车厂等，都是规模宏大、机械化程度较高的骨干工业。这些工业企业现在所用燃料以煤炭为主，这样给大同市和周边地区带来大量的污染源。大同煤层气的开发利用可以通过煤层气利用管线直接提供给这些企业作为燃料。

二、西部区煤层气利用潜力分析

西部区主要盆地为准噶尔盆地、天山盆地（群）、塔里木盆地、柴达木盆地、吐哈盆地和三塘湖盆地。其中准噶尔盆地南缘煤层气勘探最有利目标区与乌鲁木齐市相邻。吐哈盆地西有哈密市，南有吐鲁番市，人口相对密集。但总体上西部人口相对稀少，工业相对落后。因此，西部煤层气的利用以输出为主，其次为发电与民用。

（一）通过管线或交通网输送到经济发达区

随着国家对能源结构进行战略性调整，实施“以气补油”计划，大规模开发利用天然气。同时，国家经济贸易委员会亦提出对西北地区工业结构做重大调整，三大调整思路之首就是集中力量扶持石油天然气工业和化学工业，要求加快塔里木、准噶尔、吐哈、柴达木盆地的天然气（煤层气）勘探开发。为解决资源与市场分割的矛盾，国家已开始全国天然气管网的大规模建设，特别是作为西部大开发标志性工程的“西气东输”管网建设项目的竣工和“西气东输二线”工程的建设。

西部生产的煤层气可以向上海及沿线的其他省市等供气。现在，克拉2气田、牙哈气田的产量基本满足了西气东输目前的需求，但对于上海等9大城市天然气需求量随着国民经济的增长需要而不断提高，这对天然气开发提出了新的挑战，而煤层气的勘探开发利用将会补充天然气相对不足的缺陷，为9大城市的需求量提高供气保障。

（二）开展就地天然气发电与外销发电相结合

利用塔里木地区较为丰富的天然气资源和煤层气资源，在当地建设天然气发电厂，并借鉴“西气东输”的思路建设电网输电管线，将发电厂的电销售到距离该区较近的企业或者作为距离较近城市的民用电。也可以直接通过输气管线将产出的天然气和煤层气输送到天然气开发有限公司和天然气发电厂，从而为发达地区的发电工业提供燃料。

乌鲁木齐供热企业所用燃料比较单一，主要燃料还是依赖原煤，大气污染具有典型北方城市煤烟型污染特征，空气中主要污染物是总悬浮颗粒物，空气污染冬春两季重于夏秋两季，采暖期重于非采暖期，因此要尽快改变目前的状况，采用煤层气、天然气多种洁净能源，帮助改善市区的大气环境。在以气代油方面，乌鲁木齐市公交公司取得了一定成效，2001年已投入改装用天然气汽车1164辆，年耗天然气1272×10⁴m³。另外，社会中巴车和出租车改装用液化石油气作动力的汽车2800辆，年耗液化石油气18291t，到2005年共改装燃气汽车22500辆，年供压缩天然气7200×10⁴m³、液化石油气8.64×10⁴t。通过降低对汽油燃料的依赖性，减轻对石油需求的压力，从而对保证该区能源安全、保护大气环境具有重大战略意义。

柴达木盆地北缘的鱼卡区煤层气的利用也可以通过发电的方式向外输送。鱼卡煤层气发电项目可以建设在鱼卡地区。鱼卡位于柴达木盆地西北部，属马海、大柴旦、锡铁山、绿草山、滩间山、冷湖、涩北工业开发区的重点地区。该地区工业较为发达，煤矿较多，建议对该地区煤层气的开采采用采煤采气一体化的方式。发电后可就近向西部工业开发区供电，可接入青海乌兰—格尔木330kV输变电网。

三、东部区煤层气利用潜力分析

东部区的主要盆地为二连盆地、海拉尔盆地与三江－穆棱河盆地。其中二连盆地的周边霍林河地区城市较为发达，人口相对密集，并且靠近东北三省，有较为发达的化工工业与制药业等；相对二连盆地，海拉尔盆地呼和湖和扎赉诺尔地区人口稀少，且呼和湖和扎赉诺尔浅部煤炭资源已进行了开发利用，能源资源在当地供过于求。因此这两个地区的煤层气利用前景有所差别。但总体来说，霍林河地区煤层气以就地民用及发电为主，而海拉尔盆地煤层气以向经济发达地区输送为主。

（一）煤层气民用

霍林河地区下游条件整体较好，靠近乌兰浩特市、霍林郭勒市、白城市、通辽市。其中乌兰浩特市总人口29万，公路、铁路四通八达，111国道、302国道、省际大通道纵贯全境；铁路开通了直达北京、长春、哈尔滨等大城市的客运和旅游列车。霍林郭勒市是内蒙古自治区直辖的一座新兴的草原煤城，现辖1个苏木、1个镇、3个街道办事处、12个嘎查村，全市有汉、蒙、回、满等17个民族，总人口7万。白城市全市总人口313662人，其中城镇人口为147881人，乡村人口为165781人。该区附近人口众多，并且现在民用燃料主要以煤炭为主，污染严重。如果改用煤层气作为民用燃气，不但可以减少煤炭燃烧所带来的污染，而且可以降低煤矿瓦斯带来的安全隐患。

（二）煤层气发电

霍林河地区现在已经建立了以煤炭为主的火力发电厂，并且中国电力投资集团公司与霍林河煤业集团公司合作正在建设坑口电厂。该区已经有很强的火力发电基础，容易建立煤层气发电站。并且电能可以直接输入东北电网，这样可以缓解吉、辽省间主干电网的北电南送输送压力。

海拉尔地区集中供热源主要有海拉尔热电厂、东海拉尔发电厂和海拉尔热电厂南郊分厂3处，集中供热面积达415.5×10⁴m²。2009年东海拉尔发电厂扩建两台50MW机组，供热负荷可增加208×10⁴m²，同时铺设了一条14.7km长、直径为920mm的热网管线，沿途建设14个换热站，保证新老用户的供暖。该区的煤层气资源可以用来发电或者作为供热燃料之一试用。在煤电一体化建设方面，呼伦贝尔市伊敏煤电公司一期发电通过东北电网销售约50×10⁸kW·h，伊敏煤电公司二期2×600MW、三期4×600MW机组，宝日希勒电厂4×600MW机组等发电后也要通过东北电网输出。因此，在争取东北电网公司的支持，保证电厂和输电线路同步建设的同时，大力开发清洁可接替的煤层气资源来补充或者优化发电燃料，是加快该区资源优势向经济优势转化的重要环节。

四、南方区煤层气利用潜力分析

南方区的主要盆地为滇东黔西、萍乐盆地。其中滇东黔西地区煤层气资源量大，资源丰度高，是华南最有利的勘探地区之一。该区下游条件整体较好，靠近大中城市，该地区人口在30万以上的大中城市有20多个，总人口近6000万，该地区在2010年天然气需求量将达到230×10⁸m³。萍乐盆地所在的江西省能源缺乏严重，进入20世纪80年代后，由煤炭调出省变为调入省，能源生产的增长与国民经济的发展很不适应，已成为制约江西国民经济进一步发展的突出矛盾，地方对用气具有很大的积极性。根据南方区能源缺乏的特点，该区煤层气的利用以综合加工、民用及发电为主。

（一）煤层气综合加工工业

随着滇东黔西经济的高速发展，甲醇需求量仍将保持较高速度的增长，滇东黔西甲醇生产能力约为20×10⁴t/a，其中以常规天然气为原料的占12%，煤层气几乎为零，这为煤层气的利用提供了广阔的发展空间。

江西已建立了汽车、机械、电子、化工、冶金、建材、食品、纺织、医药等多门类工业体系，一批工业企业和优势产业发展迅速，已成为国民经济的主导力量。萍乐盆地煤层气富集区丰城距南昌市仅60km，因此煤层气综合加工工业前景广阔。

（二）煤层气民用

《贵州省城市燃气发展规划》将全省划分4个区域、81个气化区发展燃气。中部为天然气气化区，计划引进川渝天然气，在川渝南线选择合江站为接入口，经赤水、仁怀、遵义、贵阳，延伸至安顺、凯里、都匀，共18个市县，形成“一横一竖”输气格局，2003年开始建设，以2010年规模为基础估算，总投资27.5亿元；东部、南部为液化气气化区，计划引进省外液化气，以液化气为主导气源，严格控制煤制气，覆盖范围48个市县；西部为煤制气控制气化区，将充分利用本地煤炭资源，以煤制气为可以或优先考虑的气源，以液化气为补充气源，不排除其他气源形式，覆盖范围17个县市；充分利用六枝煤矿矿井气地下抽放系统，在六枝特区发展矿井气，并以液化气为补充气源，成为独立气化区。该方案提出，在本地天然气（包括煤层气）资源开发条件成熟时，西部和南部作为天然气就近供应气化区域，远景与中部天然气管联网，并考虑向云南和两广地区供气。

根据人口变动情况抽样调查统计，萍乐盆地所在的江西全省总人口为4185.77万。其中，城镇人口1272.89万人，占30.4%；乡村人口2912.88万人，占69.6%。民用燃料需求量大，并且以煤炭为主。现在江西部分城市已经铺设天然气管道，如赣州2005年6月已经建设成江西最大的天然气管道系统。这样从丰城生产的煤层气可以直接输入天然气管道系统，因而民用是其煤层气利用的重要途径。

（三）煤层气发电

天然气发电是滇东黔西地区煤层气利用的重要途径之一。贵州水城矿业（集团）有限责任公司利用科技手段开发煤层气资源，变废为宝，利用煤层气发电，形成了“以用促抽、以抽促安全”、以发电促生态建设的良性循环新局面，重特大安全事故得到有效遏制。2003年水矿集团从胜利油田引进天然气发电机组，把过去向空中排放的煤层气资源充分利用起来发电，取得了良好的社会效益和经济效益。水矿集团建设的大湾矿一期6×500kW煤层气发电厂，成为贵州省第一个煤层气发电站，煤层气发电机组装机22×500kW，容量达到1.1×10⁴kW，每台机组的实际运行功率在400kW左右，每天可供电15×10⁴kW·h时左右。一台煤层气发电机组投入资金100万元左右，每台按400kW输出功率连续运转，每年可运行250～300天，所发电量供矿区自用，每千瓦时成本仅0.08～0.10元，投资回收期2年。

Ⅸ 煤层气产业链投资风险分析

煤层气产业上、中、下游不同环节的投资回报率是不一样的，其根本原因是在煤层气上、中、下游不同环节，投资者面临的投资风险不同。

(一)煤层气上游勘探开发风险

煤层气上游勘探开发风险来自于不确定性。煤层气勘探开发的风险是勘探的不确定性。煤层气赋存于地下，由于地质条件复杂，勘探开发的技术局限，不能保证某个区域的煤层气资源大量存在，而且能够被开采出来并获得经济效益。

在煤层气产业链中，上游勘探开发面临的最大风险是勘探开发的价值能否实现，不仅取决于煤层气资源状况，还取决于煤层气运输与销售等环节。如果中、下游环节落实不好，上游的投资就不能得到回报。

煤层气与天然气类似，运输与石油相比缺少灵活性，通常只能用于本地区消费，由于对特定市场的依赖，使得开发商面临来自市场方面的风险:煤层气市场的需求容量可能有限，或虽然有很大的需求潜力，但市场的发育需要很长的时间。在有限的需求市场上要与其他更有竞争力的可替代燃料竞争，就主要取决于煤层气的销售价格。价格过高，需求量就少;价格过低，投资者的回报就少。市场的不确定性给煤层气上游的开发商带来的风险较大。目前，我国的煤层气价格机制不完善。煤层气是一种非常规天然气，还未形成稳定的供求关系，市场机制对价格的调节作用还不完善。国家现行的“煤层气价格按市场经济原则，由供需双方协商确定”的政策，在实践中，由于各方对政策理解不一致，严重影响了煤层气开发商的积极性。

(二)煤层气中游管道运输风险

在煤层气产业链中，管道运输起着承上启下的作用。它既要对上游开发商负责，又要对下游用户负责，因此它承担的风险也较大。管道投资大，又是一次性完成的，但煤层气市场的发育却比较缓慢。民用和商业用户比较稳定，但不利于煤层气产业的快速发展。工业和发电用户对价格的承受能力较差且易受到替代燃料的竞争，但有利于煤层气需求市场的快速启动。国内外天然气管道建设经验表明，下游市场和用户的开发进度是影响天然气工业发展的重要因素。20世纪90年代，我国建设的几条输气管道都是由于下游市场和用户工作未做好而造成巨大损失。如莺歌海崖13－1—香港900多千米输气管道，计划给香港供气29×10⁸m³/a，管道于1996年建成，但由于市场进展缓慢，大量的天然气送到香港放空烧掉。管道投资的风险低于上游勘探开发，但高于城市配送。这在天然气投资中已得到证实，世界能源组织(IEA)的研究也证明了这一点(表2－2)。

表2－2 高压运输管道与低压配气管网的比较^［33］

(三)煤层气下游城市配送风险

煤层气下游城市配送的风险小于上、中游的风险。原因在于:地方配气网络的开发投入不像长距离运输管道那样一次性完成，这降低了它的容量扩张的成本和风险。同时，它的用户主要是居民、商店、旅馆、饭店、机关、学校等民用和商业用户，价格的需求弹性小。