国内外煤层气的开发与进展

国内外煤层气的开发与进展

张全国

(农业部农村可再生能源重点开放实验室,河南郑州　450002)

摘　要:本文综述了国内外煤层气资源的储量、开发利用技术的现状及其发展趋势,并结合我国煤层气资源特点提出进一步发展煤层气开发利用技术的建议。

关键词:煤层气;开发利用

能源是国民经济持续发展的基础,煤炭在为人类发展作出巨大贡献的同时,也带来了一系列开发利用的环境污染问题,引发了世界保护环境的热潮。因此,开发作为洁净能源的煤层气资源日益受到各国的青睐,成为世界各国新能源发展的新趋势。

煤层气又称煤矿瓦斯或煤田沼气,是煤系地层中以腐植质为主的有机质在成煤过程中形成,并以吸附和游离状态赋存于生气源岩(煤层、炭质页岩、泥岩等)中的自储式天然可燃气体。煤层气的主要成分是甲烷,还有少量二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫及氧化氮等气体,发热量为30～40MJ/m3,与油田伴生气和气田天然气一样均属高热值的可燃气体,它在燃烧中基本上不会产生烟尘,二氧化硫排放量也比煤炭燃烧低得多,可以说是一种洁净、优质、开发利用前景广阔的新能源。本文主要介绍国内外煤层气开发利用的现状及其发展趋势。

1　国外煤层气开发技术的进展

煤层气主要赋存于煤层中,蕴藏量极为丰富,据国际能源机构(IEA)估计,全球陆上煤田在深于2000m的煤层气资源量约为260万亿m3,是常规天然气探明储量的两倍多。其中,俄罗斯、加拿大、中国、美国、澳大利亚等国均超过10万亿m3。

当今世界各国在煤层气开发领域,无论

收稿日期:1998-08-25是从开发规模,还是技术水平等方面来看,美国都一直处于领先地位。早在1953年,美国就在圣胡安盆地钻探完成了第一口煤层气试验井,当时由于受勘探技术的局限,未能形成煤层气的规模性开发。进入70年代以来,由于常规天然气资源短缺和人们对其需求量的增加,美国开始重视并鼓励煤层气勘探开发技术的研究攻关,投入的科技经费高达30亿～40亿美元,直到1981年美国应用地面钻井技术开采煤层气获得了突破性进展后,才使美国的煤层气生产基本达到了商业化规模。目前,美国已有12个煤田的煤层气生产实现了商业化,共有5000余口生产井,还有2000多口井处于开掘中,煤层气产量从1983年的117亿m3猛增到1996年的295亿m3(这超出我国天然气年产量近100亿m3),形成了比较完整的煤层气产业。美国目前开采的煤层气主要是输入天然气管道系统,除用于民用、发电之外,还有少部分作为汽车燃料和化工原料,在一定程度上缓解了常规天然气供需紧张的局面。

美国煤层气资源的商业化开发利用,在全世界产生了积极的示范作用,澳大利亚、俄罗斯、波兰、加拿大、德国、法国、英国、印度等竟相对煤层气资源进行开发研究,也开始重视发展美国的地面钻井开采技术,在煤层气资源的勘探、钻井、采气和地面集气处理等技术领域均取得了重要进展,有少数国家(如澳大利亚等)已进入了工业化开采阶段,促进了世界煤层气工业的迅速发展,成为发展洁净

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新能源的新趋势。

2　国内煤层气开发技术的发展

我国属于煤层气资源比较丰富的国家,全国陆上煤田在深于2000m的资源量为35万亿m3,相当于450亿tce,与常规天然气资源相接近,居俄罗斯、加拿大之后排在世界第三位,约是美国煤层气蕴藏量(11135万亿m3)的3倍。我国从70年代开始,就从煤矿安全角度出发,曾对地面钻井预排煤层气(矿井瓦斯)技术开展了初步的试验研究工作,开采利用过一些煤层气。而我国煤层气资源的工业化开发利用仅在近几年内才算取得了实质性的进展,我国政府已把煤层气的开发利用列入《中国21世纪议程优先项目计划》、“九五”计划和2010年远景目标,期望在我国形成新的煤层气产业,替代部分煤炭,改善能源结构,促进国民经济的可持续发展。1996年3月中联煤层气有限责任公司经国务院批准正式成立,主要承担中国煤层气资源的勘探、开发、生产建设、输送、加工利用及销售等任务,集中精力开发一批大项目,同时在对外合作方面实行煤层气专营,以利于吸引外资和维护国家整体利益,促使我国更快地形成煤层气产业。这就意味着我国政府已开始把煤层气的开发利用作为产业来扶持,并作为一种跨世纪的新能源进入了有秩序、有计划的发展阶段。

90年代初,我国开始研究煤层气地面开发技术,目前已进入工业起步阶段,现有近70口煤层气试验井,尤其是辽宁铁法、山西晋城以及安徽淮北等矿区的煤层气开发试验已显示出良好的前景,有的单井日产气量达7000m3,全国煤层气产量近6亿m3。我国煤层气资源的大规模开发计划引起了世界的关注,联合国1992年首先通过全球环境基金会(GEF)向我国提供了1170万美元,用于资助“中国煤层气资源开发”项目。1993年联合国又通过开发计划署向我国提供了130万美元,资助华北石油地质局的“中国深层煤层气勘探”项目。1996年亚太经合组织(APEC)向我国提供了1500万美元,主要是资助建立“煤层气利用示范工程”,其中包括民用和发电项目。

与此同时,国外许多专业公司也闻风而动、纷至沓来,几十家国外石油或天然气公司及联合国机构来寻求合作,目前已在16个区块与外国公司建立了煤层气合资或合作项目。尤其是在1998年6月29日美国总统克林顿访问我国时,中美两国共签定了总金额近20亿美元的7个重要经贸合作协议。其中中联煤层气有限责任公司与美国阿莫科公司、菲利普公司分别签定的煤层气勘探开发合作,勘探投资3500万美元,完全用于山西的河东煤田煤层气开发,这标志着我国煤层气的开发利用,由小规模试验性勘探开发向大规模勘探开发转变。河东煤田作为我国煤层气开发的重中之重,由此将进入一个新的阶段。与美方签订的4个合同区,总面积约8700km2,预测资源量超过4400亿m3。如果4个合同区都进入商业性生产阶段,按单井日产5000m3计算,年产煤层气可达30亿m3,除供当地和太原外,还可以用管道输送到周边省市。那时,我国的能源供应肯定会出现一个新的局面。

根据初步规划,我国到2000年,将在3～4个勘探区出气,实现煤层气的突破,年产气10亿m3;到2010年煤层气产量达到100亿m3,形成较完整的煤层气开发、利用产业体系。

3　建议

煤层气开发利用既属资源综合利用,又有利于环境保护和煤矿安全。因此,依据煤层气资源开发利用特点及我国国情,在发展煤层气开发利用技术时一定要遵循社会环境效益与经济效益并重的原则,力争使社会经济发展与环境保护协调统一起来,所以,我国进行煤层气开发利用时应着重做好以下几点:

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