浅谈煤层气的开发与利用

浅谈煤层气的开发与利用

摘要煤层气是一种宝贵而清洁的能源，有很大的利用价值，加大对煤层气的开发利用，形成煤层气产业将对国民经济发展起到巨大的推动作用。其带来效益对缓解国民经济发展中能源的供求矛盾，改善我国的能源结构，减少煤矿瓦斯灾害，改善大气环境以及促进我国社会与经济的协调可持续发展等方面都具有重大的现实意义和战略意义。尤其是在当前国际国内经济高速发展、能源日渐短缺、环境压力和煤矿安全生产的严峻形势下，煤层气有效、合理的开采工作显得更加急迫与重要。

本文在研究我国煤层气资源分布，排采技术，煤层气的综合利用技术，煤层气产业存在的主要问题等，在翻阅相关书籍资料，查阅网站上一些关于煤层气开发利用的最新动态后,形成自我对于煤层气开发利用的认识和理解并完成本文。

关键字煤层气产业煤层气开发利用

序言

中国明确提出加大煤层气的开采利用力度，把煤层气作为第二煤炭资源进行开发，发展煤层气产业。煤层气作为宝贵而清洁的能源，其所带来的产业将对国民经济发展起到巨大的推动作用，可谓是利国利民。据国家开发和改革委员会制定的“煤层气开发利用‘十二五’规划”，今后将逐步建立煤层气和煤矿开发利用的产业体系。故加大对煤层气开发利用的研究具有很大的现实和经济意义。

一、煤层气的开发

1、煤层气的介绍

煤层气俗称“瓦斯”，其主要成分是CH4（甲烷）,与煤炭伴生、以吸附状态储存于煤层内的非常规天然气，热值是通用煤的2-5倍，主要成分为甲烷。1立方米纯煤层气的热值相当于1.13kg汽油、1.21kg标准煤，其热值与天然气相当，可以与天然气混输混用，而且燃烧后很洁净，几乎不产生任何废气，是上好的工业、化工、发电和居民生活燃料。煤层气空气浓度达到5%-16%时，遇明火就会爆炸，这是煤矿瓦斯爆炸事故的根源。煤层气直接排放到大气中，其温室效应约为二氧化碳的21倍，对生态环境破坏性极强。在采煤之前如果先开采煤层气，煤矿瓦斯爆炸率将降低70%到85%。煤层气的开发利用具有一举多得的功效：提高瓦斯事故防范水平，具有安全效应；有效减排温室气体，产生良好的环保效应；作为一种高效、洁净能源，商业化能产生巨大的经济效益。

煤层气或瓦斯的热值跟甲烷(CH4)含量有关，地面抽采的煤层气甲烷(CH4)含量一般大于96.5%，当甲烷含量97.8%时，在0℃, 101.325kPa下，高热值：QH=38.9311MJ/Nm3(约9299 kcal/ Nm3)，低热值：QL=34.5964MJ/Nm3(约8263 kcal/ Nm3)。井下抽采的煤层气（瓦斯）目前一般将甲烷(CH4)含量调整到40.8%后利用，此时瓦斯的热值为：（在0℃, 101.325kPa 下），低热值：14.63MJ/m3(约3494 kcal/ Nm3) ，高热值：16.24 MJ/m3(约3878 kcal/ Nm3) 。煤层气可以用作民用燃料、工业燃料、发电燃料、汽车燃料和重要的化工原料，用途非常广泛。每标方煤层气大约相当于9.5度电、3 m水煤气、1L柴油、接近0.8kg液化石油气、1.1-1.3L 汽油，另外,煤层气燃烧后几乎没有污染物，因此它是相当便宜的清洁型能源。煤层气比空气轻，其密度是空气的0.55倍，稍有泄漏会向上扩散，只要保持室内空气流通，即可避免爆炸和火灾。而煤气、液化石油气密度是空气的1.5—2.0倍，泄漏后会向下沉积，所以危险性要比煤层气要大的多。煤层气爆炸范围为5—15%，水煤气爆炸范围6.2—74.4%，因此，煤层气相对于水煤气不易爆炸，煤层气不含CO，在使用过程中不会象水煤气那样发生中毒现象。

2、我国煤层气赋存及分布现状

煤层气是煤层本身自生自储式的非常规天然气，世界上有74个国家蕴藏着煤层气资源，中国煤层气资源量达36.8万亿立方米，居世界第三位。目前，中国煤层气可采资源量约10万亿立方米，累计探明煤层气地质储量1023亿立方米，可采储量约470亿立方米。

中国煤层气资源的分布主要受煤炭资源分布的制约，两者的状况基本一致。据张新民等的评价结果，据煤层气资源评价，我国埋深2000m以浅煤层气地质资源量约36万亿立方米，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56.3%、28.1%、14.3%、1.3%。西北地区煤层气资源量丰富，约占全国总资源量的60%，中国煤层气资源量分布相对集中的有13个含煤盆地（地区），其中主要包括鄂尔多斯盆地（约11.3万亿立方米），晋中南含煤区（约4.84万亿立方米），吐哈盆地（约4.64万亿立方米），准噶尔盆地（约3万亿立方米），南华北盆地（约1.68万亿立方米），渤海湾盆地（约1.37万亿立方米），伊犁盆地（约0.92万亿立方米），萍乐凹陷（约435亿立方米）和湘中南地区（约181亿立方米）。上述13个含煤盆地（地区）的煤层气资源约占全国总资源量的94%。

3、开发利用现状

煤层气是近二十年在世界上崛起的新型能源，具有采收率较高、发热量高等优点，但是目前勘探开发成本较高，开发利用技术还有待于进一步提高。开发煤层气这一新型能源对缓解国民经济发展中能源的供求矛盾，改善我国的能源结构，减少煤矿瓦斯灾害，改善大气环境，以及促进我国社会与经济的协调可持续发展等方面都具有重大的现实意义和战略意义。

在国际上，开发煤层气的国家在规模、技术、水平和投资各方面都应首推美国。早在1953年，

美国就在圣胡安盆地钻探完成了第一口煤层气开发实验井。美国煤层气的开发应用对全世界产生了重大影响。到目前为止，世界上已有包括加拿大、英国、德国、澳大利亚、俄罗斯、中国以及印度等在内的29个国家开展了煤层气研究、勘探和开发活动。中国煤层气地面开发始于上个世纪70年代末，上个世纪90年代，煤层气开发试验出现热潮，在不同地区开展了煤层气开发试验。经过十余年发展，取得了重大突破。在“六五”和“七五”期间，煤层气勘探开发研究均被列入国家重点科技攻关课题，并取得了丰硕的成果，使煤层气勘探开发具有了大量的科技储备。在“八五”期间，煤层气勘探开发被列入原地矿部勘查项目和国家重点科技攻关课题，原地矿部还承担了联合国援助的深层煤层气勘探开发项目。中国天然气产业的快速发展仅是一个新阶段的开始。从整个天然气上下游一体化的系统工程来看，中国天然气产业依然年轻。与其他成熟天然气市场相比，中国发展成为成熟天然气市场的用时将更短。2006年，中国将煤层气开发列入了“十一五”能源发展规划，并制定了具体的实施措施，煤层气产业化发展迎来了利好的发展契机。2007年以来，政府又相继出台了打破专营权、税收优惠、财政补贴等多项扶持政策，鼓励煤层气的开发利用，我国煤层气产业发展迅速，产业化雏形渐显。我国地质条件复杂，煤储层具有“三低一高”的特点，即：低压、低渗、低饱和、高含气量的特征，需要进一步完善基础理论，指导煤层气勘探开发工作。我国对于本层、邻近层和采空区的井下煤层气开采都已经有比较成熟的技术，还有些关键技术需进一步完善。从90年代初开始引进国外煤层气开发技术，目前基本掌握了适合我国煤储层特征的煤层气勘探开发技术，为煤层气的商业化开发创造了条件。

下图为全国历年来煤层气井钻井数：

50

100

150

200

250

300

199019911992199319941995199619971998199920002001200220032004

2005

4、煤层气开发方式与设备

煤层气的开采一般有两种方式：一是地面钻井开采；二是井下瓦斯抽放系统抽出。地面钻井开采的煤层气和抽放瓦斯都是可以利用的，通过地面开采和抽放后可以大大减少风排瓦斯的数量，降