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煤层气开发利用的研究与探索
信息来源: 发布日期:[2014-08-01] 点击量::2587

安全环保部副部长   张喜民

一 、煤层气的发展趋势

煤层气是煤的伴生矿产资源,属非常规天然气,是近一二十年在国际上崛起的洁净、优质能源和化工原料。煤层气作为气体能源家族三大成员之一,与天然气、天然气水合物的勘探开发一样,日益受到世界各国的重视,是能源行业中发展空间巨大的新兴产业之一。

在国际能源局势趋紧的情况下,作为一种优质高效清洁能源,煤层气的大规模开发利用前景诱人。此外,煤层气的开发利用还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,产生巨大的经济效益。如果把煤层气利用起来,用于发电燃料、工业燃料和居民生活燃料;还可液化成汽车燃料,也可广泛用于生产合成氨、甲醛、甲醇、炭黑等方面,成为一种热值高的洁净能源和重要原料,开发利用的市场前景十分广阔。

我国经济结构和能源结构都处在一个转型的关键期,煤层气、岩页气等非常规能源行业面临着巨大的发展机遇。根据我国《煤层气开发利用“十二五”发展规划》,煤层气产业将面临重大发展机会,合理地开发煤层气资源,不仅可以大幅减少矿难事故的发生,而且有助于减少国民经济对常规油气资源的依赖。因此,大型煤层气企业的投资规模会不断增加,今后将逐渐实现商业化开采。

二、我省煤层气资源现状

煤层气主要成分是甲烷,其对煤矿安全生产会造成极大威胁,甲烷直接排放到空气中的温室效应是二氧化碳的21倍,对臭氧层的破坏是二氧化碳的7倍,温室气体增加的总效应会导致气温升高,对许多地区的自然生态系统产生影响。

一、煤层气资源及开发利用现状

1、资源分布

陕西省煤炭资源总量约3800亿吨,总含煤面积约6km2,居全国第四位。煤层气主要分布于五大煤田:渭北石炭二叠纪煤田、陕北石炭二叠纪煤田、陕北石炭三叠纪煤田、黄陇侏罗纪煤田和陕北侏罗纪煤田。据预测资料,全省1500m以浅煤层气资源量约为7560亿m3,按50%的采收率计算,煤层气可采资源量约3780亿m3。陕北侏罗纪煤田煤层气含量低,陕北三叠纪煤田煤层薄,煤层气暂不具备开采价值。

2、主要煤田煤层气资源评价陕西省地处鄂尔多斯盆地东南部,总体呈近南北向的盆地。除边缘外,一般底层平缓,构造简单,有利于煤系及煤层气的形成和保存。

1)陕北石炭二叠纪煤田:面积13700平方公里,煤类为烟煤,气煤、肥煤、焦煤、瘦煤及贫煤均有分布,煤层赋存稳定。煤层气资源量约2858亿立方米,可采资源量约1429亿立方米。
   
府谷矿区可采煤层8层,总厚度
28.0738210号煤可以作为煤层气开发的目标煤层,3号煤平均厚5.50,全区分布,层位稳定;82平均厚10.04,在海则庙以南全区分布;10号煤平均厚5.60,在海则庙以北全区可采。煤层结构简单-中等。SF2井实测含气量比较低,为1.55~4.86立方米/吨,渗透率大于1毫达西,为正常压力储层。矿区1500以浅估算煤层气资源量1883.88 亿立方米,可采资源量约941.94亿立方米。
   
吴堡矿区煤层气开发目标煤层2层,总厚度
10.333号煤层位稳定,平均厚2.7610号煤平均厚7.57。吴试21435埋深处,3号煤层实测含气量为15.75立方米/吨。矿区1500以浅估算煤层气资源量974.28亿立方米,可采资源量约487.14亿立方米。
   
2)渭北石炭二叠纪煤田:面积近10000平方公里,煤类以瘦煤、贫煤为主,有少量焦煤和无烟煤。大部分煤层埋深在300~1500米之间,煤层气资源量为3005.03亿立方米。
   
韩城矿区煤层气开发目标煤层3层,3号煤一般厚
2.905号煤厚211号煤厚2.79。韩试1井在埋深631处,含气量达10.73立方米/吨,渗透率为16.17毫达西。港韩2井三层煤平均渗透率5.2毫达西。韩城3号煤煤层气甲烷浓度为94.7%,二氧化碳为1.2%,氮气为4.1%。矿区1500以浅估算煤层气资源量1400亿立方米,可采资源量约700亿立方米。
   
澄合矿区煤层气开发目标煤层为5号煤,平均厚
3.50。矿区1500以浅估算煤层气资源量819亿立方米,可采资源量约409亿立方米。
   
蒲白矿区煤层气开发目标煤层为5号煤,平均厚
2.50。矿区1500以浅估算煤层气资源量411亿立方米,可采资源量约206亿立方米。
   
铜川矿区煤层气开发目标煤层为510号煤,厚度分别为1.3~
31.30。矿区1500以浅估算煤层气资源量375亿立方米,可采资源量约187亿立方米。
   
3)黄陇侏罗纪煤田:面积约11000平方公里,煤类以长焰煤、不粘煤、弱粘煤为主,煤层赋存稳定。
1500以浅煤层气资源量约1698亿立方米,可采资源量约793亿立方米。
   
黄陵矿区煤层气开发目标煤层为2号煤层,埋深0~
500,厚度0~7.39,平均2.00。黄试1井在埋深450,实测含气量为6.4立方米/吨。矿区1000以浅煤层气资源量约154亿立方米,可采资源量约77亿立方米。
   
焦坪矿区煤层气开发目标煤层为4-2号煤层,埋深0~
1500,厚度0~34,一般8~12。矿区1000以浅煤层气资源量约112亿立方米,可采资源量约56亿立方米。
   
彬长矿区煤层气开发目标煤层为8号煤层,埋深500~
1000,厚0.15~43.7,平均10.34HWB1井实测含气量平均1.71立方米/吨。矿区1000以浅煤层气资源量约466亿立方米,可采资源量约233亿立方米。
    3
、重点矿区矿井瓦斯资源特征
   
我省高瓦斯矿井主要分布在韩城、彬长、焦坪、黄陵等矿区。韩城矿区瓦斯含量较高,北部为双突矿井,煤层较软、透气性差,南部为高瓦斯矿井,煤层透气性较好。焦坪矿区多为高瓦斯矿井,彬长、黄陵矿区煤层透气性较好,但分布极不均一,局部为高瓦斯区域。

 

三、我省煤层气的开发利用情况

煤层气是一种清洁高效能源,可作为天然气的补充气源。综合开发利用煤层气资源,对于保障我省煤矿生产安全、促进能源综合开发利用、优化能源消费结构、减少温室气体排放、发展低碳经济具有十分重要的现实意义。近年来,陕西省对煤层气开发利用高度重视,出台了十二五煤层气(煤矿瓦斯)开发利用规划,加快了煤层气的商业化开发和利用。
   
一、煤层气资源勘探情况
  十一五期间我省在韩城、吴堡、府谷、彬长、黄陵等矿区做了一些煤层气勘查工作,中石油煤层气有限公司等企业加大煤层气勘探投入力度,截至2010年底累计探明煤层气储量54.39亿立方米,其中中石油韩城南区块50.78亿立方米,陕西港联煤层气有限公司板桥区块3.61亿立方米。中石油韩城南区块约290亿立方米煤层气探明储量正在备案。韩城是唯一获得煤层气探明储量的区块。吴堡矿区榆神能源有限责任公司完成16口参数井、6口排采井,府谷矿区中联365bet注册网址等完成3口参数井,焦坪、彬长矿区陕煤化集团也做了一些煤层气抽采试验、研究。
  二、煤层气开发利用情况
    1
、在具备地面抽采条件的矿区实施先采气、后采煤,优先在煤与瓦斯突出区域、煤矿安全生产接续区域和开发条件好的煤层气资源富集区域进行地面抽采。截止2010年底,中石油365bet注册网址在韩城完成各类煤层气井524口,集气站1座。已投产井为215口,已建成产能5亿立方米,日产气8-10万立方米,为韩城市区1000多户居民及出租车供气。
    2
、井下瓦斯抽采利用情况
  陕西省重点对高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井采取地面抽采和井下抽采相结合的方式进行瓦斯抽采,截至2010年底,全省5个煤与瓦斯突出矿井和13个高瓦斯矿井,已建成地面瓦斯抽采系统32套,在建9套,年抽采量约2.2亿立方米。抽采的瓦斯主要用于低浓度瓦斯发电,建成瓦斯发电站6座,总装机容量2.75万千瓦,利用量1322万立方米。2008年建成的彬长矿区大佛寺瓦斯发电厂为国内最大的低浓度瓦斯发电厂,装机容量1.2万千瓦,通风瓦斯(乏风)氧化装置正在建设之中。

3、输气管网建设现状
  根据煤层气抽采情况,以就近利用为主要方向,在韩城矿区南区修建了专门的煤层气输气管线,一是建成板桥乡柏林村至薛曲村9.6公里的长输管线,二是韩城到西昝煤化工园区输气管线24公里,还建有城区调压工程门站1座,城区中压管网约21公里, CNG加气站1座。韩城-渭南-西安煤层气输气管道正在开展前期工作,主管道总长度为195公里,年设计输气能力为4.5亿立方米,预计2014年建成。
   
三、存在的问题
  1、煤层气资源勘探程度低。韩城获得了一定量的煤层气探明储量,吴堡、府谷、彬长、黄陵也进行过一些勘探工作,但没有形成对区块的系统评价。
  2、煤层气开发利用缺乏有效的技术支撑。对渗透率低的煤储层,重大基础理论研究力度不够,勘探开发缺少理论支撑和技术支持,如韩城北区煤层松软,渗透性低,缺乏有效抽采的技术和理论指导,导致有气难以抽采。
  3、煤层气与煤炭矿业权交叉重叠影响煤层气产业健康发展。
  四、面临的形势
  1、产业发展宏观环境分析
  近年来,国家高度重视煤层气产业发展,出台了《关于加快煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用的若干意见》等一系列扶持政策,加快推进煤层气开发利用。煤层气(煤矿瓦斯)抽采是保障煤矿安全生产的需要,可作为天然气的补充气源,充分利用煤层气(煤矿瓦斯)有利于能源消费结构优化,发展低碳经济和节能减排。
  2、需求形势分析
  2010年我省天然气实际消费量29亿立方米,预计2015年需求量将达到150亿立方米,但我省天然气气源长庆气田2015年在陕产量仅120亿立方米,且主要供北京用气,我省天然气供需较为紧张。
  3、产业化发展条件分析
  我省煤层气(煤矿瓦斯)产业化具有一些有利条件,企业认识逐步提高,陕煤化集团公司出资成立了陕西省煤层气开发利用有限责任公司,煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用投入不断加大,煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用已初见成效,韩城地区煤层气开发利用进展顺利,煤层气产能、长输管线建设进一步加快,矿井瓦斯抽采利用步入良性轨道,建成的彬长大佛寺低浓度瓦斯发电厂已成为全国示范项目。
  我省煤层气(煤矿瓦斯)产业化也面临着一定的挑战,一是我省煤层气勘探程度整体上偏低,需进一步核实资源量。二是需大量资金投入。煤层气开发产业投资高、风险大,资金回收周期长。三是需煤层气高效抽采技术的支撑。我省煤层含气饱和度低,渗透性差异较大,多数区块处于欠压状态,适合于本区地质条件的钻井及增产技术仍需不断试验和探索。四是需协调煤层气、煤炭等其它矿权重叠问题,协调难度较大。

四、365bet注册网址的发展方向和远景规划

365bet注册网址是陕西煤业化工集团有限责任公司深入贯彻省委、省政府关于进一步加快煤层气(瓦斯)产业开发利用、保障我省经济社会发展对清洁能源的需要、积极践行安全、环保、可持续发展的理念而出资组建的专业化非常规天然气开发利用公司。

公司严格按照省委、省政府和陕西煤业化工集团公司关于煤层气(瓦斯)开发利用统一规划、统一管理、统一开采、统一销售的四统一原则,以科技进步为支撑,统筹规划开发新能源,立足煤层气(瓦斯)抽采和地质勘探,坚持采气采煤一体化思想,保障煤矿安全生产,加大节能减排力度,保护矿区生态环境,全面推进加快突破对非常规能源的研究和开发。

一、开发利用

365bet注册网址现有的煤层气开发利用项目位于彬县大佛寺井田范围内,建成DFS-C016个抽采井场,年抽采煤层气约1000m3。建成4个瓦斯发电项目,其中,彬长新生能源公司建有全国最大的低浓瓦斯发电厂和全国第一座矿井通风瓦斯发电厂,年发电量达到6千万度以上,减排二氧化碳当量约40万吨,逐步实现彬长矿区瓦斯“零排放”目标。以韩城、彬长矿区煤层气产能建设为重点,加快地面煤层气规模化抽采。

 

按照国家能源局《关于陕西彬长矿区煤层气(煤矿瓦斯)开发利用规划的批复》(国能煤炭〔2013410号)和集团公司要求,365bet注册网址重点工作是大佛寺煤矿建成瓦斯零排放示范矿井建设。

1、加快实施26+1地面抽采井项目

实施大佛寺煤矿煤层气地面抽采“26+1”工程(26口直井和一组多分支水平井)。该项工程于201431日开工,目前12口直井已完钻,累计完成进尺7260m,力争年末新增34000m3/d的产气能力,达到60000m3/d的产气能力。
    2
、煤层气LNG(液化气)工程
   
365bet注册网址与陕西亿通公司合作,正在准备建设
5m3/d煤层气集输加工LNG(液化气)工程,年底完成LNG加工集输工程和管网建设工程,明年开始LNG的销售。
    3
、实施低浓瓦斯发电扩容和余热利用项目
   
365bet注册网址对彬长新生能源公司低浓度瓦斯发电和矿井通风(乏风)系统进行扩容技改,与华泰汇丰公司合作,计划新建12600KW低浓度瓦斯发电机组(扩容7200KW),2014年底开机运行发电;另外新建一套
9m3通风瓦斯(乏风)氧化装置,对浓度8%以下瓦斯与矿井乏风掺混进行热氧化发电。同时与大佛寺矿沟通协调进行供热提供热源,争取2014年底完成项目建设工作。力争在2015年将大佛寺煤矿建设成为瓦斯零排放示范矿井,实现彬长矿区瓦斯“零排放”目标。

二、制约因素

1、开发投资风险大。当前,煤炭市场低迷,煤炭价格偏低,煤矿对煤层气抽采投资降低。现在施工的地面抽采井建设资金多来自贷款,这无疑增加了投资成本,提高了投资风险。我们应适时的将风险转嫁于受益方,规避投资压力,加大资金周转回收率。

2、煤层气利用率低。近年来,随着煤层气的开发和煤矿瓦斯抽采力度的加大,抽采量逐年增加。但在煤层气利用技术及装备上投入不足,利用率不足40﹪,很大一部分煤层气排空燃烧,浪费了大量的煤层气资源。

3、开发技术不成熟。彬长矿区煤层气资源分布非均一性,勘探难度大,开发风险高。存在煤层架构不稳定,单井产气量低等问题。我们对U型井、多水平分支井设计技术及钻探工艺研究力度不够,对煤层气完井工艺与技术的研究有欠缺,对压裂、排采技术工艺掌握不全面,导致单井不出气或产气量较少。

4、扶持政策不完善。国家的经济扶持力度不大和优惠条件缺乏,是制约煤层气产业发展的重要条件。煤层气单井产量低,开采难度大,开发成本高,产品售价低。而国家的煤层气利用补贴存在兑现难、兑现晚、兑不全等现象,从一定程度上影响了煤层气产业的发展。

三、前景展望

随着省内能源需求的持续走高,煤层气开发利用面临着较大的机遇,随着各项技术不断成熟,煤层气开发利用必将进入一个新的大发展时期。我们要依托煤层气资源、开发条件、市场和政策的优势,勘探先行,统筹规划,重点突破,大力发展煤层气产业。坚决贯彻国家对高瓦斯矿井先抽后采、应抽尽抽的原则,合理部署勘探开发和管道布局,将煤层气开发与煤矿瓦斯治理相结合,地面抽采与井下抽采相结合,从根本上减少煤矿瓦斯灾害威胁。煤层气以邻近城市民用和工业燃料为主,实行就近利用、余气外输原则。

1、争取更有力的支持政策。根据国家能源结构调整和环保方面的政策,国家必将加大煤层气开发利用方面的补贴扶持力度。通过积极和政府相关部门保持沟通,掌握第一手信息和资料,做好汇报和协调工作,力争得到更好的政策支持。

2、拓宽煤层气应用市场。煤层气由于受抽放气量波动和气质波动,影响其适用性能。我们可以吸引外资,建立储气系统,来平衡产气和用气的矛盾,同时也可建立补充气源系统,解决供气波动和热值波动问题。同时建设煤层气LNG液化站,加快煤层气商业化销售。

3、加强技术研究与创新。进一步加强煤层气产业化开采的基础研究工作,推广煤层气欠平衡钻井技术、绳索取芯技术、压裂增产技术、排采技术、煤层气压裂裂缝监测技术、多分支水平井钻井技术、“U”型井技术,加强乏风发电技术研究。长期和高校、科研院所联合,聘请及引入优秀科技人才,引入地面煤层气开发新技术,开展低渗、欠压储层地面煤层气强化抽采技术研究。

4、统筹规划管网建设。根据资源分布和市场需求,争取外部资金,统筹规划煤层气管网建设,兼顾资源管输要求和未来区域资源输出需要,依据国家制定的煤层气质量标准,将煤层气引入天然气管网,扩大煤层气消费范围。

5、加大科技研发成果。加快煤层气工程技术研究中心和煤层气(瓦斯)综合利用研究所建设。实验室以促进陕西省煤层气开发(勘探)及利用产业可持续发展为研究目标,围绕煤层气开发(勘探)及利用基础理论研究和技术应用研究,针对煤层气相关领域重大技术难题开展科学研究。结合前期研究基础、相关学科特色和优势,实验室拟开展机理、储层改造技术、强冲击波增透技术、CO2驱替煤层瓦斯技术、煤油气共生矿井瓦斯利用技术、废弃矿井采空区瓦斯开发利用技术、煤层气勘探评价技术等方向基础与应用研究。

6、进军煤层气深加工领域。为实现煤层气产业利润最大化,需对煤层气进行深加工,通过吸引各类企业和资金做强煤层气勘探开发和综合利用,生产甲醇、甲醛、甲胺、尿素、炭黑、乙炔、丙烯酸等产品,通过转型加工,进一步提高经济效益。

 

 

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