我国煤层气开发利用现状和对策分析

———科协论坛·2009年第9期（下）———煤层气是煤层中自生自储的以甲烷为主的气体，即煤矿瓦斯气。

因其主要成分与天然气相同，是一种新型的洁净能源和优质化工原料，所以它是天然气最现实的补充和接替资源。

我国煤层气资源丰富，全球煤层气资源量可达260×l012m 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 以上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，分别占全国煤层气地质资源总量的57%和28%。

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10.87×l012m 3。

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、天山等，其中沁水盆地煤层气资源开发条件最好。

开发利用煤层气资源既可增加新的洁净能源，改善我国能源结构，减少对进口能源的依赖；减少温室气体的排放，产生良好的环保效应；降低或避免煤层气事故，具有安全效应；同时，开发利用煤层气还将带动相关产业的发展。

1煤层气的成因国际上一般将煤层气概略划分为(原生)生物成因煤层气和热成因煤层气2种成因类型，Scott 等又提出次生生物气。

最近的研究又相继识别并提出了一系列煤层气的成因类型及其相应的综合示踪指标体系：原生生物成因煤层气(新疆沙尔湖地区煤层气为其典型实例)、热降解煤层气(甘肃宝积山地区煤层气为其典型实例)、热裂解煤层气(山西沁水盆地南部煤层气为其典型实例)、次生生物成因煤层气(山西李雅庄煤层气为其典型实例)和混合成因煤层气(即次生生物气与热成因气的混合气，安徽淮南煤层气为其典型实例)。

2影响煤层气产量的因素苏现波和刘保民曾指出，煤对甲烷的吸附能力除受煤自身特性的影响外，还受到许多外部因素的影响。

前者包括煤的物质组成、变质程度，后者则包括煤的水分、温度和粒度等。

最近的研究则进行了更为细致的划分，并对各因素的影响方式进行了系统阐述。

2.1煤岩类型和成份煤的含气量与煤岩类型和煤岩组份密不可分：光亮煤、半亮煤含气量高，半暗煤和暗淡煤含气量差。

2.2煤层埋深煤层的埋深与瓦斯体积含量有密切的关系，瓦斯体积含量随着煤层埋深的增大而增大。

其原因包括：1）随着煤层埋深的增大，煤层封闭性增强，不利于瓦斯的释放；2）随着煤层埋深的增大，煤层中的挥发分逐渐减少，煤的变质程度增高，微孔隙增多，煤层吸附瓦斯的能力提高，使煤层瓦斯体积含量增大。

2.3煤层厚度煤层厚度大的地方瓦斯体积含量也大，而当煤层薄、煤质差时，瓦斯体积含量相对较小。

造成这一特征的因素可能是煤层厚度的变化破坏了瓦斯在煤层中的均衡状态，从而促进了瓦斯的运移和变化。

2.4地质构造在构造应力场中，煤既是传递应力的介质，又是受应力改造的岩体。

在构造作用下，煤易产生运动和变化，引起煤层中瓦斯的运移和变化，一个地区的构造分布往往对该区的瓦斯分布起主导作用。

2.5围岩对瓦斯赋存的影响煤层围岩对瓦斯赋存的影响，取决于围岩的透气和隔气性能：若围岩透气性好，则封闭条件差，利于瓦斯逸散，导致瓦斯体积含量低；反之亦然。

2.6地下水对瓦斯赋存的影响水分子占据着煤的微孔隙空间，不仅排挤游离瓦斯，而且还会降低煤孔隙表面的吸附能力，使煤层瓦斯体积含量降低。

地下水循环溶解携带瓦斯也会使之散失。

3煤层气开发利用现状3.1开发利用阶段我国煤层气开发利用起步较晚，其发展大体可分为三个阶段：第一阶段(20世纪50-70年代末)：为减少煤矿矿井瓦斯灾害的井下抽放阶段，很少对其进行利用；第二阶段(20世纪70-9O 年代初)：煤层气勘探开发试验初期和煤层气井下抽放利用阶段；第三阶段(20世纪90年代初至今)：煤层气勘探开采试验全面展开和井下规模抽放利用阶段。

3.2开采方法目前对煤层气的开采方法较多，主要包括以下几种：（1）超短半径水平井：在垂直井内对煤层打水平孔，即沿煤层水平钻进形成井眼开采煤层气的技术；（2）欠平衡钻井法：在钻进过程中，在可控条件下使钻井流体的压力低于被钻地层，在井筒内形成负压，从而促进煤层气的聚集再进行抽取；（3）注气法开采：注气开采即向煤层气层中注入热的水蒸气，氮气，二氧化碳等气体，增大煤层中的能量和压力及改变煤层的渗透率来开采煤层气；（4）单井间歇生产法：用热盐水压裂的方法在井内形成□刘雷李乾（安徽省煤田地质局第三勘探队安徽·宿州234000）摘要：结合最新研究进展，从煤层气的成因、产量控制因素、开采方法等方面对我国煤层气开发利用现状进行了系统总结，并对当前开发利用中存在的客观和人为问题进行了阐述。

综合煤层气开发利用现状，提出应从加强基础研究、完善设施建设、改善政策制度及发展市场的角度来促进我国煤层气的开发利用。

关键词：煤层气开发利用现状对策中图分类号：P62中图分类号：A文章编码：1007-3973（2009）09-116-02我国煤层气开发利用现状和对策分析资源环境节能减灾与116人工断面。

开采时先通水蒸气闭井，蒸汽使吸附在煤层孔隙中的煤层气解析和渗流，到一定时间减压抽出煤层气；（5）减压法开采：降压开采技术是一种通过降压引起煤层气层稳态失衡来抽取煤层气的方法；此外，还包括定向钻井、地下和地面抽放、单井双层管连续生产法、多孔生产法、定向羽状水平井、超声波法及电磁加热法等。

上述方法各有优缺点，应根据不同的煤田地质情况、经济状况等进行选择。

3.3开发利用现状及存在的问题中国煤层气抽采和利用量逐年加大，瓦斯抽采2005年23亿m3，2007年44亿m3，2008年超过50亿m3。

地面煤层气开发从无到有，2005年实现了零的突破，2007年3.2亿m3。

截至2008年，共钻探各类煤层气井约3400口，初步形成了规模。

2009年中国煤层气抽采量有望达65亿m3，利用量达25亿m3。

我国还将组织开展重点煤矿区瓦斯抽采规模化建设，力争到2010年建成年抽采量1亿m3以上的矿区18个。

同时加大煤层气综合利用，建成并运营山西端氏一河南博爱、端氏一沁水两条煤层气外输管道。

我国煤层气的开发程度远不及美国、加拿大等煤层气产业已成功实行了商业化运作的国家，而且在煤层气的开发利用中我国仍存在很多问题，分别如下：（1）地质构造复杂：我国煤田地质构造形态多样，煤层及煤层气资源赋存条件在大中型盆地中较为简单，但在中小盆地较为复杂；（2）煤层气抽采难度大：我国高瓦斯矿井多，煤层气含量高，但煤层较软、透气性低、压力大、抽采难度大。

目前我国重点煤矿矿井平均开采深度约为420m，而开采深度超过l000m的有10余处，随着矿井开采深度的加大，瓦斯压力和地应力增加，瓦斯抽采难度进一步增大；（3）缺乏有力的扶持政策：我国现行的煤层气开发利用政策与法规，只是比照常规天然气的通常做法，没有出台更优惠、更适宜煤层气产业的激励政策。

财政部自2001年1月1日起，对利用煤矸石、煤泥、油母页岩和风力生产的电力、部分新型墙体材料产品，实行按增值税应纳税额减半征收的政策。

煤层气与煤矸石同类，但利用煤层气发的电力和生产加工的产品，却未被列入减免税范畴；（4）缺乏资金投入：由于煤炭价格与价值长期背离，煤矿效益低下，长期处于亏损补贴和困难阶段，自身缺乏资金积累，建设瓦斯发电项目的前期投入和运营管理费用都比较高，单靠企业很难进行瓦斯利用和治理投资，这是限制瓦斯大规模开发利用的主要原因之一；（5）网管建设滞后：由于电力行业的市场垄断，煤层气发电上网难、入网价格低，使矿井煤层气的综合利用工作也受到阻碍；（6）相关科研工作薄弱：目前国内专门从事煤层气开发利用研究的单位很少，科研力量薄弱。

且我国煤层气开发起步晚，无论是从基础理论方面还是从技术上，都无法与常规天然气相比；（7）管理体制有待完善：煤层气开发利用条块分割严重，缺乏必要协调。

在具体开发中存在矿权重叠问题，致使相关部门与企业，地方与企业间产生很多分歧，产业开发难成气候。

与此同时，煤层气综合利用中缺乏安全管理规范、行业标准和监管法规，影响了煤层气产业健康有序发展。

（8）煤层气开发中的环境影响煤层气作为一种清洁能源，有助于温室气体减排、缓解能源紧张局面及减少煤矿安全事故的发生。

然而，在煤层气的开发利用中也引发了一系列的环境问题：如煤层中的杂质气体污染大气、破坏水文系统及废弃液体中有毒有害物质对地表及地下水造成污染。

3.4结论与展望总体而言，基于我国煤层气储量丰富及目前能源紧张的现状，煤层气的开发利用具有广阔的前景。

但目前仍存在资源、技术、市场和基础设施条件等方面的不足，在基础地质条件无法人为控制的前提下，可以考虑从以下几个方面予以改善：（1）加强煤层气赋存规律、勘探与开采技术等方面的研究工作，着力解决因地质构造造成的开采难度大的问题，同时提高煤层气开发利用效率和工艺，降低成本和改善环境污染；（2）完善相关基础设施建设，特别是天然气管道的建设，对后期煤层气的销售利用、走向市场起着不可或缺的作用；（3）改善管理，制定完整、科学的煤层气开发规划战略，使我国煤层气产业有序、高效和协调发展；（4）加大政策扶持力度，尽管已经给予煤层气开发利用企业一定的税收优惠政策，但由于目前煤层气开发利用存在的困难，这些优惠还有待提高。

此外，大力培育煤层气消费市场，全面促进煤层气资源的大开发和充分、合理利用。

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