简析煤层气利用技术

    一、煤层气简介

    煤层气俗称煤矿瓦斯，是一种以吸附状态为主，生成并储存在煤系地层中的非常规天然气。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，井下抽放的煤层气不需提纯或浓缩就可直接作为发电厂的燃料，可大大降低发电成本。

   煤层气是近20年来崛起的新型洁净能源，它在发电、工业和民用燃料及化工原料等方面有广泛的应用，对煤层气的合理利用可以缓解当前能源短缺的状况，改善能源结构，降低温室气体排放，提高煤矿生产的安全性并带动相关产业的发展。

    二、煤层气利用技术

世界主要产煤国都十分重视开发煤层气，英国、德国、前苏联、波兰等国主要采用煤炭开采前抽放和采空区封闭抽放方式抽放煤层气。上世纪80年代初美国开始试验应用常规油气井(即地面钻井)开采煤层气并获得突破性进展，标志着世界煤层气开发进入一个新阶段。美国进行煤层气地面开发有两种情况，一种是在没有采煤作业的煤田开采煤层气，采用的技术与常规天然气生产技术基本相似，渗透率低的煤层往往需要采取煤层气激励增产措施，如把二氧化碳注入不可开采的深煤层中的煤层气回收增强技术：另一种是在生产矿区内开发煤层气，这种情况下采气与采煤密切相关，特别是采用地面钻井抽取采空区的煤层气，通常抽气容易，不需要进行煤层压裂处理。  

另外一些发达国家煤层气开发技术已经非常成熟，如澳大利亚采用航空磁测和地震勘探以确定钻井的****位置，开发了水平井高压水射流改造技术，并应用水平钻孔、斜交钻孔和地面采空区垂直钻孔抽放技术开采煤层气。

   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。从上世纪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。

    三、国内外支持政策

    美国1980年出台了《能源以外获利法》，第29条税收补贴政策极大促进了煤层气产业的发展。1992年美国能源管理委员会颁布第636号法令，取消了管道公司对天然气购销市场煦控制，更有利于煤层气市场的扩大。

  德国2000年颁布的《可再生能源法》对德国煤层气开发是个里程碑，该法规定今后20年内，500千瓦以上的煤层气发电设备每产一度电补贴7欧分。

  中国从上世纪80年代就开始鼓励煤层气利用，1996年成立了中联公司，把开发利用煤层气作为一个产业来扶持，并相继出台了一系列优惠政策，主要包括进口设备税减免、免征矿区使用费以及其他税收的减免等。

   气源充足：我国埋深2000m以浅的煤层气资源总量约30万亿～35万亿m。，与陆上常规天然气资源总量(30万亿m。)相当，居世界第三位。

    已有较大发展：近几年我国煤层气国内白营和对外合作均取得了较大进展，2000年煤层气利用量达5亿m。左右，作为商业项目来开发的煤层气已在多个矿区展开。由抚顺矿务局和沈阳煤气公司投资的由抚顺向沈阳供气的抚顺煤层气开发利用工程总投资2.26亿元。2000年底，中联煤层气公司在沁水盆地东南部共钻了11口井，中国石油天然气集团公司也于1999年完成了6口井的井组试验。

   已有发展模式：晋城无烟煤集团公司计划建一座120MW的煤层气电厂，该项目已经立项，是目前世界上拟建的规模****的煤层气电厂。据估算该项目总投资为47896万元，其中25％由晋城矿业集团以资本金的方式注入，另外75％拟通过申请亚行优惠贷款解决。

    中联煤层气有限责任公司是1996年经国务院批准成立的专门从事煤层气勘探和开发的国有公司，产品分成合同是中联公司对外合作开发煤层气的标准合同。合同期限通常为30年，包括勘探期、开发期和生产期三个阶段，在勘探期内外方独自承担项目风险和所有勘探费用。原则上开发期中方参股比例最高可达51％，外方为49％，如中方决定参股比例小于51％，外方可相应提高其参股比例。

    五、经济性分析

    各个煤矿的煤层气抽放利用成本有较大的差异，据有关资料估算，每口生产气井的投资约为120万元上下。根据对某煤矿采煤后备区选取lOkm2的评价区块所作的经济评价，在15年服务期内煤层气抽放的平均成本约为461元／km³。考虑煤层气综合利用的经济性还应综合考虑以下因素：

   形成完善的市场化价格体系：目前一些地方煤层气价格是由政府相关部门而不是根据市场需求定的，导致前期投入回收周期长。

   前期的勘探成本：煤层气利用****的前期投入在于气源的勘探和选址。由于我国煤层地质情况复杂，缺乏针对不同地质情况的勘探开采方法，所以应与国外有经验的公司合作，利用其先进技术降低前期勘探成本和风险。

   采用成熟开发和利用工艺：我国煤层气抽放技术已较为成熟，开采出来的煤层气应利用设计先进合理的工艺加以利用，开采规模小时可就地利用，开采规模较大时可考虑外输，建设以煤层气为燃料的热电厂等。

   与天然气管网公司合作：煤层气是能与天然气混输、混用的洁净燃料，如能利用天然气管网加以运输，将大大降低气开发成本，并有利于拓展终端用户，提高其经济性。

   六、投资融资渠道

   总结目前的煤层气开发经验，主要有以下参与投资开发煤层气的方式：

    (1)与当地煤矿或燃气公司合作组成煤层气开发公司；

    (2)《京都议定书》规定缔约方可以在境外实现部分减排，因此进行减排量的转让与获得也可成为开发煤层气的投资方式之一；

    (3)利用废弃矿井资源，开发利用煤层气。煤层气的环境效益日益受到重视，一些与环境保护有关的国际组织愿意提供资金及技术支持，成为煤层气项目发展的融资渠道。如全球环境基金 (GEF)、联合国计划开发署(UNDP)、亚太经济合作组织(APEC)和支持减排量交易机制的机构如雏形碳基金(PCF)等。