国外煤层气开发对我国的启示

国外煤层气开发对我国的启示

张用德1，唐书恒1，张淑霞2

（1.中国地质大学（北京）能源学院，北京海淀，10083；2.中原油田采油五厂，河南

濮阳，457001）

摘要：作为清洁能源，煤层气的勘探开发具有重要的战略意义。我国煤层气资源量丰富，开发和利用煤层气资源对于改善我国能源结构具有重要意义。美国、加拿大和澳大利亚的煤层气开发已经规模化、系统化、产业化，我国煤层气的商业开发尚处于起步阶段，面临着诸多困难和问题。文章通过与国外煤层气对比研究，在借鉴国外煤层气开发利用成功经验同时，结合我国煤层气当前开发现状，找到适宜的解决途径和办法，实现我国煤层气产业的健康快速发展。

关键词：煤层气；开发；国外；启示

The Thinking of CNM Development in China According to

The Abroad Countries Development Experiments

ZHANG Yong-de1, TANG Shu-heng1, ZHANG Shu-xia2

(1.China University of Geosciences (Beijing), 100083;2.The Fifth Production Factory，Zhongyuan

Oilfield Company，Puyang 457001，China)

Abstract We are rich in CBM resources and development and utilization of coal bed methane resources is important for improving China's energy structure. Some countries such as United States, Canada and Australia CBM development have much experience in large-scale, systematic, industrial, commercial exploitation of coal bed methane in. China is still facing many difficulties and problems. This articles draw on the successful experience of abroad Coal bed methane development and utilization and some suggestions have been put forward for China's CBM industry healthy and rapid development.

Keywords: Coal bed methane; development; abroad; suggestions

概况

煤层气俗称煤矿瓦斯，是宝贵的能源资源。煤层气具有典型的“自生自储”、“吸附+游离”等成藏特征，使煤层在抬升剥蚀、暴露浅埋等不利环境中形成商业性聚集的可能。煤层气主要为甲烷，其他组分含量很少。煤层气排采工作分为三个阶段，即脱水产气阶段、稳定产气阶段、控制递减阶段。开发初期，煤层气

产能低，但气井的稳产周期长，从而能够确保长远经济效益。美国煤层气开采是地面钻井集中开采利用，主要集中在圣胡安和黑勇士等两个煤盆地。煤层气开发工艺的主要特点是：小井距密井网和压裂工艺。

1.国内外煤层气资源对比

全球煤层气远景资源总量约268×1012m3，主要分布在12个国家（煤层气总资源量在107.8～124.8×1012m3）。

图1 世界主要煤层气活动的国家及资源量（单位：×1012ft3）

1.1国外煤层气产业发展现状

美国：美国是世界上煤层气商业化开发最成功的国家，从1983年到1995年的12年间，煤层气年产量从1.7亿立方米猛增至250亿立方米，2005年煤层气产量达到500亿立方米。2009年煤层气产量达540亿方，占天然气年产量8％。圣胡安、粉河两个盆地产量占全美煤层气的85%。

图2 美国煤层气勘探形势图

加拿大：加拿大煤层气发展迅速，通过新技术适应性研究和推广应用，在短

短4年的时间内完成了美国在20年内走过的发展历程。

图3 加拿大煤层气钻井及年产量

1.2中国煤层气发展

截至2010年底，全国煤层气直井5458口，水平井160口，日产气536万方，探明储量约2000亿方。2010年地面煤层气产量达15亿方，利用量11.8亿方，利用率78%。

图4 我国历年煤层气钻井与产量图

2.国内外煤层气开采技术

美国：针对不同盆地储层特点及地质条件，美国煤层气产业已形成了四种煤层气勘探开发主体技术体系:适用于圣胡安盆地的的钻井-洞穴完井技术体系（高渗）；适用于一般煤层气盆地（如黑勇士盆地、拉顿盆地等）的钻井-套管完井-压裂技术体系（低渗）；适用诸如粉河盆地在内的低阶煤盆地的钻井-裸眼扩径技术体系（高渗低含气）；CDX公司开发的羽状水平井开发技术体系（地形复杂、煤层稳定、硬度大）。

加拿大:针对低煤阶、低含气量、煤岩致密、渗透率低、含水饱和度低的特点，

加拿大形成了连续油管钻井技术、高排量氮气泡沫压裂技术、羽状水平井技术。

中国：针对我国煤层气盆地普遍存在的低压、低渗、低饱和及高含气量以及储层应力敏感强，地形复杂的特征，我国形成了丛式井套管完井+清水加砂压裂、水平井/多分支水平井/U型井、稳控精细连续排采技术。目前，我国存在缺乏煤层气钻井专用的配套工具与装备等，如煤层气水平井地质导向工具、两井连通技术与工具、煤层气专用钻机等问题。

表1中高煤阶煤层气开发方式对比

从表中对比：黑勇士和拉顿盆地与沁水和鄂尔多斯盆地煤储层物性接近，开发方式相似，都以直井多层套管完井+水力压裂为主；黑勇士和拉顿都没有使用水平井，而国内水平井开发效果也不理想。开发方式有一定的借鉴意义。

表2 低煤阶煤层气开发方式对比

渗透率及地质条件是决定完井及增产措施的决定性因素。对于具有相同地质条件的开发层，可以研究借鉴其开发方式。