论我国煤层气产业发展的条件

中　国　矿　业

CHINA MINING MAG AZINE

　Vol 118,No 13

March 　2009

　矿业综述　

论我国煤层气产业发展的条件

张凤麟

(中国地质大学(北京),北京100083)

　　摘　要:煤层气主要成分与天然气相同,是天然气最现实的补充和接替资源。随着我国油气供需矛盾的加剧,发展煤层气产业是缓解我国天然气供应不足的现实选择。目前,我国煤层气产业发展尚处于起步阶段,煤层气产业尚未建立。本文分析了我国煤层气产业发展的资源、技术、市场和基础设施条件,在此基础上提出了发展我国煤层气产业的对策。

　　关键词:煤层气资源条件;技术条件;市场条件;基础设施条件

　　中图分类号:F426122　　文献标识码:A 　　文章编号:1004-4051(2009)03-0001-04

Study on conditions of China ’s CBM industrial development

ZHAN G Feng 2lin

(China University of G eosciences (Beijing ),Beijing 100083,China )

　　Abstract :Coal 2bed methane (CBM )is a gas which consists predominantly of methane.It can increate

the supply of natural gas.As oil and gas of our country is in short supply ,developing the CBM is a realistic option.At present ,China ’s CBM industry development is in the early stage.It has not been established.This paper has analyses the conditions for the industrialization of the CBM development in resources endow 2ment ,technology ,market and inf rastructure.Base on ,this paper put forward some advices for develop 2ment China ’s CBM industry.

　　K ey w ords :CBM resources condition ;technology condition ;market condition ;infrastructure condition

收稿日期:2008-12-09

基金项目:中国地质大学(北京)资源环境管理实验室开放基金项目“中国煤层气产业发展研究”(REM08006)资助

作者简介:张凤麟(1966-),女,中国地质大学(北京),副教授,主要研究方向:资源产业经济学、环境保学。

　　煤层气是以甲烷为主要成分,与煤体共生的能源矿产。因其主要成分与天然气相同,所以它是天然气最现实的补充和接替资源。我国煤层气资源十分丰富,陆上埋深2000m 以浅的煤层气资源量达36×1012m 3,占世界煤层气总资源量的13%,仅次于俄罗斯和加拿大。加快我国煤层气产业化进程,不仅有利于保障国家的能源安全,也有利于环境保护。本文将分析我国煤层气产业发展的几个主要条件,并在此基础上探讨我国煤层气产业发展的对策。

1　我国煤层气产业化的条件111　资源条件

　　我国煤层气资源丰富。据国际能源机构估计,全球煤层气资源量可达260×1012m 3,中国位于第

三位。据中联公司2005年完成的全国煤层气资源

评价报告,我国埋深2000m 以浅煤层气地质资源量约36万亿m 3,主要分布在华北和西北地区。其中,华北地区、西北地区、南方地区和东北地区赋存的煤层气地质资源量分别占全国煤层气地质资源总量的57%、28%、14%、1%。1000m 以浅、1000～1500m 和1500～2000m 的煤层气地质资源

量,分别占全国煤层气资源地质总量的3818%、2818%和3214%(图1)。从可采资源量分布来看,全国埋深300～1500m 的可采煤层气资源总量为10187×1012m 3(2005年最新一轮资源评价结果)。大于1000×108m 3的聚气带有15个,按可采资源大小分别为二连、鄂尔多斯、滇东黔西、沁水、准噶尔、塔里木、天山、海拉尔、吐哈、川南黔北、四川、三塘湖、豫西、宁武等[1]。其中沁水盆地煤层气资源开发条件最好。112　技术条件

　　我国煤层气地质研究是从20世纪80年代开始的,迄今我国在煤层气地质理论方面已有了基本认

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图1　全国各大区煤层气资源分布图

识,并进行了多次的煤层气资源估算和评价,指导了中国煤层气勘探选区和部署。目前已基本摸清了煤层气资源量及其煤层气分布规律;对煤层气聚集区带提出划分方案;对中国煤层气地质的基本问题进行了宏观总结;研究了中国煤层气赋存的地质控制因素,总结了煤储层特征,还对一些典型的煤盆地(或煤田)的煤层气地质特征进行了详细解剖[2]。

　　我国的煤层气勘探技术也有了新进展。煤层气井压裂大地电位法裂缝监测技术、绳索式取芯及快速解吸技术、煤层气多分支水平井钻井设计技术、煤层气测井评价技术等都有了较大进步。

　　我国的煤层气开采技术也有了较大发展。煤层气地面垂直钻井技术已经比较成熟,在我国许多不同地质构造盆地获得成功。空气钻井技术适用于低压低渗透煤储层,钻井效率高,已在辽宁沈北项目试验成功,并在山西潘河示范项目中得到应用[3]。多分支井技术是20世纪90年代中后期在常规水平井和分支井的基础上发展起来的一项新的钻井技术,它吸收了石油领域的精确定位和穿针、定向控制与水平大位移延伸、多分支侧钻和欠平衡钻井等尖端技术成果,形成了一种兼具造穴、布缝和导流效果的煤层气开发应用技术。它通过在煤层中部署水平分支井眼,扩大井筒与煤层的接触面积,有效克服了储层压力和导流能力不足的缺陷,对低渗和低压储层增产效果显著。与常规直井技术相比,它具有服务面积广、采收率高、投资回收快和综合成本低等优势[4]。多分支水平井技术积极推广,极大地推动了我国煤层气资源开发和煤矿瓦斯治理技术的进步。目前已经施工的多分支水平井超过30口,大幅度提高了煤层气单井产量。另外,煤层气压裂裂缝监测技术、测井评价技术、煤层气变排量和变液性有效压裂技术都有了较大进展。绳索取芯技术较快发展。

　　煤矿瓦斯抽采利用技术有了较大发展。广泛采用本煤层抽采、邻近层抽采和采空区抽采等技术,形成比较适用的瓦斯抽采技术体系。6%～25%的井下煤矿低浓度瓦斯输送及安全发电技术研究科技成果通过专家鉴定,为大规模利用瓦斯积累了经验。

113　市场条件

　　据2008年B P世界能源数据统计,我国是全球第一煤炭消费大国、第二石油消费大国。据统计表明,许多国家人均GDP达到1000美元以后,必然大幅度增加天然气消费量[5]。我国人均GDP在20世纪末达到800美元,预计2020年我国人均GDP将超过1万美元。2000～2020年是我国实现工业化的关键时期,也是我国经济结构、城市化水平和居民消费结构发生明显变化的阶段。

　　据国家能源所的分析预测,2020年中国一次能源的需求在25亿～33亿t标准煤之间,人均能源消费将由2000年的约110t标煤,增加到210t标煤左右。显然到2020年,我国能源对外依存度大大提高。特别是石油,2020年需求估计为415亿t,国内产量仅118亿t,对外依存度达到60%。能源和资源国内供给不足,需要依赖国际市场已成为我国经济发展的约束因素之一。

　　在一次能源结构中,天然气的世界平均比例已达到24%以上。而我国天然气自1973年以来在一次能源生产和消费结构中所占的比例一直徘徊在2%左右。据2007年中国油气资源评价结果,中国拥有常规天然气资源总量为38万亿m3,其中陆上为30万亿m3,海域为8万亿m3,虽然天然气资源较为丰富,但勘探程度较低。随着我国经济社会的发展,天然气消费处于快速增长期,对天然气资源的需求将大幅度提高,天然气需求将通过开发国内资源和适度进口来满足。

　　根据有关预测数据表明,2010、2020、2030、2050年,我国天然气供需缺口分别为268亿、830亿、1515亿、2080亿m3。尽管天然气缺口可通过进口天然气和液化石油气解决,但在成本和安全上均存在问题。煤层气主要成分与天然气相同,加快煤层气开发可以缓解我国天然气短缺的局面。据中联煤公司预测,2010年,我国煤层气产量将达到100亿m3,将弥补当年天然气供需缺口的3713%。2020年将达到300亿m3,弥补当年天然气供需缺口的3611%。2030年将达到450亿m3,弥补当年天然气供需缺口的2917%。因此,煤层气是弥补我国天然气供需缺口的最现实的非常规天然气资源(图2)。

114　基础设施条件

　　煤层气产业的发展离不开长距离运输管道。将

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第3期张凤麟:

论我国煤层气产业发展的条件

图2　我国天然气供需形势

煤层气从产地输送到消费地区主要通过管道运输,或将煤层气液化,使用LN G 运输车运送。两种运输方式各有其特点,经济性也有差别,但多数情况下以采用管道运输为多,因管道运输具有节能、低耗和安全的特点而成为天然气输送的主要运输方式。煤层气和天然气可以混输混用,加上管道建设投资周期长、风险大,因此,煤层气的运输应尽量利用现有的天然气运输管道。我国华北、西北和东北地区都蕴藏着丰富的煤层气资源。随着“西气东输”、“陕京二线”等国家级重大管网工程的相继建成,为我国煤层气产业的发展奠定了一定基础。2　我国煤层气产业化的条件分析211　资源条件分析

　　我国煤层气资源总量丰富,但我国煤田地质构造复杂,我国许多煤田和矿区的煤层受构造运动的影响,煤层气含量不稳定,特别是煤层渗透率太低,这是影响我国煤层气开发的最不利的因素。低渗、低压和低饱和是中国煤层气藏的一个较为显著的特征,为煤层气资源的开发带来了很大的难度。　　煤层气的开发成败受多种因素影响,而地质因素的优劣是诸因素中的核心因素,其中煤层的渗透率是开发煤层气的关键因素。根据资料分析和我国进行的煤层气开发试验表明:煤层压力小、渗透率低,使完井后采气效果差,并且水力压裂增产效果不明显。按美国开发选区标准,认为煤层渗透率在

3×10-3～4×10-3μm 2最佳,但不能低于1×10-3μm 2,而且还需煤层内生裂隙发育。我国煤层

渗透率普遍偏低,一般在011×10-3～01001×10-3μm 2范围内。其中,渗透率小于0110毫达西的占35%;011～110毫达西的占37%;大于110毫达西的占28%;大于10毫达西的较少。　　煤层气开发靠煤层甲烷的解吸,煤层压力大小对产量的高低至关重要。中国煤矿区大部分为低压区,瓦斯压力为015～3M Pa ,部分煤储层压力较高,储层压力梯度最低为2124kPa/m ,最高达

17128kPa/m 。而美国黑勇士盆地和圣胡安盆地的

瓦斯压力可达516M Pa [6]。还有我国煤层气含气饱和度比较低,一部分含煤盆地煤层气储层含气饱和度低于70%,影响了煤层气的开发。因此,中国煤层由于渗透率低、压力小、低饱和度,故气源补充量少、产量低,而且衰减快。212　技术条件分析　　我国煤层气主要赋存在低阶煤和高阶煤中。根据美国煤层气理论,中阶煤是最有利的煤层气开发目标区,但中国的勘探实践表明,为美国理论所否定的高阶煤区是我国煤层气开发目标区。低阶煤的煤层气资源在中国占的比例最大,但按现有的理论和技术,开发的难度很大。目前,我国煤层气评价方法缺乏规范性要求,资源估算尚存重大基础问题未能解决,资源勘探和探明程度很低。我国煤层气产业尚处于启动阶段,煤层气勘探和开采新技术开发和基础研究需要加强。213　市场条件分析　　煤层气是近20年来在世界上崛起的新型洁净能源,也是我国常规天然气最现实可靠的补充能源,其成分与常规天然气基本相同(甲烷含量大于95%,发热量大于8100大卡),完全可以与常规天然气混输、混用,可作为与常规天然气同等优质的能源和化工原料。开发利用这一优质洁净的新能源,可以在一定程度上优化我国的能源结构。煤层气综合利用价值很高,可用于发电燃料、工业燃料、车用燃料、化工原料和居民生活燃料。一般从生产矿区的采空区抽出的煤层气浓度较低,并含有较多的杂质,地面开采的煤层气浓度高、质量好。中等质量的煤层气适合当地民用或供井口瓦斯电厂。高质量的煤层气可以进入天然气管道系统,输送到远方用户,供应其他大城市居民、大电厂、化肥厂和化工厂使用[7]。从我国天然气需求预测可知,由于我国油气资源供应不足,煤层气资源是供不应求的,因此,我国煤层气产业发展的市场条件可以满足。但煤层气要和其他燃料竞争,定价必须合理,煤层气定价对于煤层气市场的开发至关重要。煤层气的价格应能鼓励煤层气的生产和消费。在消费方面,应能促使能源用户转向使用煤层气,而在生产方面,则能使投资者得到公平合理的投资回报。214　基础设施条件分析　　我国大部分天然气管道建于二十世纪六七十年代,与国外天然气工业发达国家的管道相比,除20世纪90年代投产的陕京管道和海南崖港海底管

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道具有世界先进水平外,其余都较为落后,主要表现在以下几个方面:其一,管道少,分布不均,未形成管网骨架;其二,管道技术设备水平低;其三,管道老化,能耗大,利用率低,经济效益差[8]。

　　由于我国天然气基础管网比较薄弱,煤层气企业不仅要建设井田内部管网,还要考虑长输管网建设,无形中增加了企业成本,影响了企业的经济效益和开发煤层气的积极性。

3　我国煤层气产业发展对策

311　加强煤层气勘探和开采的技术研究

　　我国从20世纪80年代开始,积极引进美国的煤层气开采技术,进行勘探开发试验,但效果不甚理想。90年代后,国内一些勘探部门也投入一定的人力、物力进行煤层气技术攻关研究,也未能实现煤层气开发的大规模突破。主要原因是我国煤层气储层与美国相比,具有低压、低渗透和低饱和的特点,煤层气地质条件复杂,开采难度大。我国在煤层气开发中,对我国煤层气地质赋存特点和复杂性认识不够,开发的技术研究和试验的力度不够。因此,我国应结合我国煤层气的地质特性,研究低渗透煤层气储层的钻井、完井和增产技术,借鉴美国、加拿大等发达国家煤层气勘探开发实践经验,加大煤层气勘探和开采的技术研究。

312　借助“西气东输”管网,规划建设煤层气长输管网

　　“西气东输”管线,经过的地区也是煤层气富集地区,特别是经济比较发达、能源短缺的华北地区,煤层气资源量占全国煤层气资源总量的6118%,煤层气的开发利用具有良好的资源和市场基础。据“西气东输”工程的供气能力和设计年限估算,需要1×1012m3的天然气地质储量作保证,但目前常规天然气探明储量仅为017×1012m3,急需补充气源。煤层气作为非常规天然气,完全可以和天然气混输混用,减少煤层气专用管网的建设,既节约了资金,又提高了天然气管网的利用率[9]。同时,应根据资源分布和市场需求,统筹规划煤层气和天然气管网建设,兼顾两种资源管输要求和未来区域资源输出需要。国家制定煤层气质量标准,鼓励煤层气接入天然气管网,扩大煤层气消费范围。按照就近利用与余气外输相结合的原则,支持地方和企业加快煤层气专用管网建设。

313　大力培育煤层气消费市场

　　煤层气销售市场是制约投资者勘探开发煤层气的关键因素。应大力培育煤层气消费市场,建立灵活的市场投资机制和煤层气分销系统,煤层气的定价应让投资者得到回报,并能鼓励煤层气消费。要在煤层气(煤矿瓦斯)发电上网、化工、民用等方面出台一些优惠,比如规定煤层气(煤矿瓦斯)发电量占总发电量的最低比例,及适当提高煤层气上网电价等,引导市场对煤层气(煤矿瓦斯)的需求,重视培育长期和潜在的煤层气消费市场,以需求和消费促进煤层气产业上游的发展[10]。

314　国家应给予煤层气开发利用企业优惠的税收

　　目前,我国煤层气开发利用的基本比照天然气,但煤层气资源开发初期投入高、产出周期长、日产量低,投资回收慢,生产效益低,经济效益无法与常规天然气比拟,导致投资者投资煤层气的积极性较低。在同等条件下,煤层气无法与常规天然气在市场上竞争。因此,为促进煤层气产业的发展,国家应给予更多的优惠和资金扶持来鼓励煤层气的开发,鼓励投资者开发煤层气的积极性,促进煤层气产业的发展。

参考文献

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