我國煤層氣資源豐富,勘探、開發(fā)、生產(chǎn)難度大,但經(jīng)過二三十年的艱辛實(shí)踐,已有相當(dāng)基礎(chǔ)。只要有決心、信心和恒心,堅(jiān)持不斷為煤層氣產(chǎn)業(yè)加油清障,在政府政策導(dǎo)引和相關(guān)企業(yè)推動下,我國煤層氣產(chǎn)業(yè)具有光明前景,必將形成完整的產(chǎn)業(yè)體系。
煤層氣,又被稱為瓦斯,是賦存在煤層和煤系地層的烴類氣體,主要成分為甲烷。
瓦斯曾有“井下殺手”的惡名,一個意外的火花就可能釀成一場悲劇。但隨著人類對其認(rèn)識的深入,它被大規(guī)模地開采出來并得到利用,不僅有效保障了礦工的生命安全,而且“進(jìn)入尋常百姓家”,成為生活中常見的清潔能源。
改革開放40年來,我國以一系列技術(shù)突破為先導(dǎo),在煤層氣勘探開發(fā)領(lǐng)域取得了舉世矚目的成就,煤層氣產(chǎn)業(yè)從無到有、從小到大,改善了環(huán)境,提高了采煤效率,發(fā)展成為大規(guī)模商業(yè)化開采和使用的非常規(guī)天然氣之一。
正視“氣”資源
1991年,孫茂遠(yuǎn)是煤炭科學(xué)技術(shù)情報(bào)信息研究所副所長?;貞浧鹈簩託猱a(chǎn)業(yè)發(fā)展的歷程,現(xiàn)任國家能源委咨詢專家委員會委員的他十分感慨。
“我國煤層氣的發(fā)展緣起于國外煤層氣產(chǎn)業(yè)的成熟,它的名字是從國外‘’的。”孫茂遠(yuǎn)說。
1979年,美國面臨第二次石油危機(jī),能源安全壓力很大。為了扶植煤層氣產(chǎn)業(yè),美國通過了《原油意外獲利法》。其中,第29條稅收補(bǔ)貼政策使煤層氣開發(fā)補(bǔ)貼超過了天然氣,這激勵了很多石油公司投資煤層氣開發(fā)事業(yè)。1983年,美國只產(chǎn)煤層氣1.7億立方米,到1995年已達(dá)到250億立方米左右。
這一消息傳到中國后,引發(fā)了震蕩。一研究啥是煤層氣,人們發(fā)現(xiàn),原來它就是煤礦井下一直在抽采的瓦斯。
瓦斯是煤的伴生礦產(chǎn)資源,當(dāng)其在空氣中濃度達(dá)到5%至16%時,遇明火會爆炸。1952年,我國已在撫順礦務(wù)局龍鳳礦等地建立了瓦斯抽放站,但受技術(shù)制約,當(dāng)時主要是為了預(yù)防瓦斯事故,抽出的瓦斯大多排空,并沒有想到如何利用。
1989年9月,原能源部邀請了美國煤層氣專家來華介紹情況。當(dāng)年11月,我國歷一次煤層氣會議——“能源部開發(fā)煤層氣研討會”在沈陽市召開。隨后,國家“八五”攻關(guān)項(xiàng)目組、一些地方企業(yè)、環(huán)境基金等單位資助設(shè)立了多個煤層氣的研究項(xiàng)目,并在河北大城縣、山西柳林縣進(jìn)行了煤層氣的勘探試驗(yàn)。
煤層氣開發(fā)主要有兩種方式:一為地面鉆井開采,二為井下抽采。受歷史因素影響,我國很多煤礦井下都是邊采煤邊采氣,抽出的煤層氣濃度低、不均衡,利用方式有限。地面鉆井開采則是先采氣后采煤,是更為先進(jìn)的方式,能促進(jìn)資源的利用。因而,重大研究項(xiàng)目也是圍繞地面鉆井的思路展開。
沁水盆地蘊(yùn)藏著世界上質(zhì)的無煙煤和我國探明儲量多的煤層氣。但由于其儲層透氣性差、地面抽采難度大,被國內(nèi)外專家稱為不可能完成的事,是*的煤層氣抽采“”。1990年,山西晉煤集團(tuán)嘗試引進(jìn)美國地面鉆孔釋壓抽排瓦斯技術(shù),并成功應(yīng)用于施工井。
潘莊井田是晉煤集團(tuán)煤層氣產(chǎn)業(yè)的開端。從1995年開始,晉煤集團(tuán)施工了7口煤層氣井,組成了個煤層氣開發(fā)先導(dǎo)性試驗(yàn)井組(潘莊井組),并取得了成功。這是我國成功進(jìn)行的煤層氣井群排采試驗(yàn),開創(chuàng)了我國煤層氣地面開發(fā)利用的先河,有力地推動了整個沁水煤田煤層氣的勘探開發(fā)工作。
艱難邁向產(chǎn)業(yè)化
我國是煤層氣資源豐富的國家之一,儲量居三位,僅次于俄羅斯和加拿大。據(jù)勘查,埋深小于2000米的煤層氣總儲量約為37萬億立方米,大致相當(dāng)陸上常規(guī)天然氣資源量。其中,可采資源量超12萬億立方米。
1970年至1990年間,中國煤層氣進(jìn)入試驗(yàn)勘探階段,一些境外的企業(yè)和機(jī)構(gòu)紛紛來到中國“闖蕩”。這期間,我國引進(jìn)了煤層氣設(shè)備和軟件,在煤層氣資源評價、儲層測試、開采技術(shù)等方面得到了長足的進(jìn)步。但由于沒有統(tǒng)一管理,也在簽訂合同等方面出現(xiàn)了問題。
1994年,當(dāng)時的煤炭工業(yè)部成立了由美國環(huán)保局資助的煤炭工業(yè)部煤層氣信息中心,提出“要把煤層氣作為煤炭的第二資源來開發(fā)”的口號,成立了中聯(lián)煤層氣公司。
中聯(lián)煤層氣公司成立以后,主要任務(wù)是進(jìn)行煤層氣的勘探、開發(fā)、生產(chǎn)、輸送、銷售、利用,按照石油界比較盛行的合作方式——產(chǎn)品分成合同方式進(jìn)行管理。此外,它還被給予了煤層氣對外合作專營權(quán)。10年來,共簽署了30多份煤層氣對外合作產(chǎn)品合同,促進(jìn)了對外合作的發(fā)展。
“1998年1月19日,份合同正式簽訂。一直到2004年,煤層氣都處在勘探的階段??碧搅渴?/span>240多口井,中聯(lián)煤層氣公司就打了180多口井。不過,當(dāng)時發(fā)展很艱難,產(chǎn)量也很低。”孫茂遠(yuǎn)說。
與美國、加拿大、澳大利亞等煤層氣開發(fā)條件較好的國家相比,我國的煤層氣勘探開發(fā)存在許多“先天問題”:地質(zhì)環(huán)境多變,經(jīng)歷過多期次構(gòu)造運(yùn)動,煤層受到嚴(yán)重的擠壓破壞,煤層氣藏具有低壓、低飽和、低滲透、瓦斯含量高、煤質(zhì)松軟的特點(diǎn);開采過程中煤層氣放散速度快,易誘發(fā)瓦斯爆炸。我國煤層氣成礦和儲存條件的特點(diǎn),決定了僅靠引進(jìn)技術(shù)是不夠的,必須探索出一條具有本國特色的煤層氣勘探開發(fā)道路。
一些國有大型煤炭企業(yè)也開始加入煤層氣規(guī)?;_發(fā)的隊(duì)伍。其中,典型的就是晉煤集團(tuán)。2003年,晉煤集團(tuán)成立了藍(lán)焰煤層氣有限責(zé)任公司,專門從事煤層氣地面開發(fā)和煤田地質(zhì)勘探工作,推進(jìn)地面瓦斯抽采治理進(jìn)程,并取得了很多成果。
一起事故無意中加快了煤層氣開采的腳步。2005年2月14日15時01分,遼寧阜新礦業(yè)集團(tuán)孫家灣煤礦海州立井發(fā)生了一起特別重大瓦斯爆炸事故,造成214人死亡,30人受傷。事故發(fā)生的第三天,時任國家發(fā)改委主任的馬凱主持召開了煤層氣開發(fā)利用專題會議。在此會議上,孫茂遠(yuǎn)匯報(bào)了一個多小時。會后發(fā)布會議紀(jì)要,作出實(shí)行進(jìn)一步減免稅收、增加財(cái)政補(bǔ)貼,開展國家煤層氣開發(fā)利用示范工程,成立煤層氣開發(fā)利用國家工程中心等七項(xiàng)政策決議。
如今,孫茂遠(yuǎn)辦公室的墻上還掛著當(dāng)時煤層氣示范工程剪彩時的合影,“從那時候,煤層氣真正開始干起來了,煤層氣的支持政策也相繼落地”。
經(jīng)過“十一五”、“十二五”的不懈努力,我國煤層氣產(chǎn)業(yè)在基地建設(shè)、科技進(jìn)步等方面取得了重大進(jìn)展,初步形成了上、中、下游較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈。據(jù)中國煤炭科工集團(tuán)西安研究院研究員郝世俊介紹,20世紀(jì)90年代以來,在國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(“863”計(jì)劃)、國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(“973”計(jì)劃)、國家科技重大專項(xiàng)“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”等支持下,中國煤層氣鉆井技術(shù)與裝備得到長足發(fā)展,逐步研發(fā)了以空氣鉆井和“PDC鉆頭+螺桿馬達(dá)”復(fù)合鉆井為核心的直井鉆井技術(shù)、以定向鉆井為核心的叢式井鉆井技術(shù)、以地質(zhì)導(dǎo)向鉆井為核心的水平井鉆井技術(shù),以及以欠平衡鉆井和屏蔽暫堵為核心的鉆井過程儲層傷害控制技術(shù),形成了沁水盆地南部的深煤層勘探開發(fā)技術(shù)體系和貴州的多煤層勘探開發(fā)技術(shù)體系,打造了數(shù)個煤層氣開發(fā)利用示范工程。
在企業(yè)層面,對于晉煤集團(tuán)有“記錄礦井瓦斯發(fā)展的史志”之稱的李振虎來說,煤層氣是陪伴他十年如一日、已被馴服的“猛虎”。隨著晉煤集團(tuán)成莊礦地面瓦斯抽放站的正式投運(yùn),二號、三號瓦斯抽放管道井的相繼鉆探,煤層氣開采利用技術(shù)日益成熟,該礦實(shí)現(xiàn)了瓦斯的民用。2008年,該礦對瓦斯系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,抽采方式由分區(qū)抽采改為本煤層抽采,和白沙工區(qū)瓦斯泵站所抽瓦斯成莊熱電廠燃?xì)鈾C(jī)組使用,每天利用混合流量達(dá)24萬立方米以上。隨后,成莊礦和岳成礦煤層氣公司的供氣管道形成網(wǎng)絡(luò),拓展了瓦斯利用的空間。
作為早發(fā)展煤層氣產(chǎn)業(yè)的煤炭企業(yè),晉煤集團(tuán)經(jīng)過20余年的探索和努力,已形成了“先采氣后采煤、采煤采氣一體化”的煤層氣(瓦斯)開發(fā)模式,擁有了大的地面煤層氣抽采井群、大的瓦斯發(fā)電集群和煤層氣全產(chǎn)業(yè)鏈運(yùn)營發(fā)展網(wǎng)絡(luò),建成了全國煤與煤層氣共采國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,打造了A股煤層氣上市企業(yè)——藍(lán)焰控股,成為大的煤層氣(瓦斯)開發(fā)利用企業(yè)。
產(chǎn)業(yè)走勢與抉擇
從2006年地面煤層氣產(chǎn)量1.3億立方米,到2014年達(dá)到37億立方米,我國煤層氣產(chǎn)量超過了美國初期同時段的年度產(chǎn)氣量,迎來翻天覆地的變化。據(jù)統(tǒng)計(jì),截至2017年底,我國累計(jì)探明煤層氣地質(zhì)儲量7118億立方米,其中包括沁水盆地、鄂爾多斯盆地東緣2個超千億立方米煤層氣田;累計(jì)鉆井1.7萬多口(其中水平井607口),建設(shè)煤層氣年產(chǎn)能90億立方米,實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)量49.5億立方米。
如今,煤層氣已經(jīng)進(jìn)入平常百姓的生活,成為減輕環(huán)境負(fù)擔(dān)的一分子。在晉煤集團(tuán)大瓦斯發(fā)電電廠——寺河120兆瓦瓦斯發(fā)電廠,60余臺黃色的大型箱式機(jī)器——瓦斯發(fā)電機(jī)組正在運(yùn)行。這里緊鄰晉煤集團(tuán)*座高瓦斯條件下千萬噸級礦井,井下抽上來的瓦斯直接通過管路輸送至這里進(jìn)行發(fā)電利用,發(fā)出的電直接通過地方變電站進(jìn)入山西省電力網(wǎng)絡(luò)。
經(jīng)過多年實(shí)踐,全國煤層氣勘探開發(fā)投入已達(dá)800億元以上,掌握了常規(guī)煤層氣開發(fā)技術(shù),有的氣田甚至達(dá)到了先進(jìn)水平。國家重大煤層氣科技專項(xiàng)實(shí)施多年,成果累累:已公布全國煤層氣發(fā)明1325項(xiàng)、已授權(quán)578項(xiàng),授權(quán)實(shí)用新型892項(xiàng),頒布了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等數(shù)百項(xiàng);培養(yǎng)了萬人以上高素質(zhì)技術(shù)人員隊(duì)伍,裝備水平也得到提升。
如今,煤層氣產(chǎn)業(yè)基本形成中石油、晉煤集團(tuán)、中海油(中聯(lián)煤)三足鼎立的格局。不過,由于受到國家政策、成本效益、氣價下跌等因素影響,主要煤層氣開發(fā)企業(yè)從經(jīng)營效益考慮,大幅削減了煤層氣投資,勘探投資和工程量急劇萎縮。近年來,煤層氣產(chǎn)業(yè)總體呈現(xiàn)增長疲軟、后繼乏力的態(tài)勢。
“雖然我國煤層氣、煤系地層天然氣資源十分豐富,但受地質(zhì)條件復(fù)雜和適應(yīng)性技術(shù)不到位的影響,目前呈現(xiàn)總體產(chǎn)量較低、開發(fā)前景廣闊的趨勢。”煤層氣開發(fā)利用國家工程研究中心主任、中石油煤層氣公司副總經(jīng)理徐鳳銀在2018年中澳非常規(guī)天然氣論壇暨展覽上說。論壇上,中澳煤層氣專家表示,煤層氣經(jīng)濟(jì)有效合采技術(shù)、深層煤層氣綜合開發(fā)技術(shù)、提高煤層氣采收率技術(shù),將是未來煤層氣大發(fā)展的關(guān)鍵。
此外,今年全國兩會期間,山西省晉城市市長劉鋒等11名全國人大代表提交了《關(guān)于落實(shí)煤層氣礦權(quán)退出機(jī)制,促進(jìn)煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的建議》。劉鋒指出,截至2017年底,全國約90%的探礦權(quán)由少數(shù)央企持有。這些探礦權(quán)大多數(shù)設(shè)置于2008年以前,但長期勘探投入不足,部分區(qū)塊僅僅完成規(guī)定的低勘查投入,存在“圈而不探、占而不采”的現(xiàn)象。其他有開發(fā)意愿的企業(yè)卻無法獲取足夠的勘查區(qū)塊,導(dǎo)致從事煤層氣勘探開發(fā)的企業(yè)數(shù)量有限,市場競爭不充分,勘探投入較少。
“建立煤層氣礦業(yè)權(quán)退出機(jī)制,增加企業(yè)數(shù)量和勘探投入,提倡采煤采氣一體化,鼓勵煤礦企業(yè)開展煤層氣抽采。”劉鋒建議。
孫茂遠(yuǎn)認(rèn)為,當(dāng)務(wù)之急要加大煤層氣勘探開發(fā)力度,加快我國煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展。從美國經(jīng)驗(yàn)來看,美國在發(fā)展煤層氣產(chǎn)業(yè)中,在一定時期給予煤層氣稅收補(bǔ)貼,調(diào)動了社會投資煤層氣的積極性,促進(jìn)煤層氣產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展,成為成熟產(chǎn)業(yè)。根據(jù)反復(fù)調(diào)研,孫茂遠(yuǎn)建議提高煤層氣財(cái)政補(bǔ)貼,在每年國撥30億元的煤礦安全技措資金中,分劃一定額度用于支持專業(yè)煤層氣企業(yè)地面開發(fā)煤礦規(guī)劃區(qū)煤層氣資源。
“在煤層氣礦權(quán)范圍內(nèi),支持煤層氣、頁巖氣、致密氣‘三氣’合采,享受同等經(jīng)濟(jì)政策,煤層氣業(yè)內(nèi)期盼已久。”孫茂遠(yuǎn)說。
此外,盤活煤層氣資源,拓展煤層氣探采空間,推進(jìn)煤層氣勘探工作,簡化行政管理和程序等也是孫茂遠(yuǎn)認(rèn)為煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向。
“從長遠(yuǎn)看,科技進(jìn)步和市場化是推動我國煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的兩個重要引擎。”孫茂遠(yuǎn)指出,聚焦煤層氣科技瓶頸問題,加強(qiáng)基礎(chǔ)研究和示范工程攻關(guān),逐步探索適用于我國各類煤層氣資源的系列技術(shù)、工藝、裝備,培育和支持有條件的煤層氣企業(yè)上市,有效提高煤層氣產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
“我國煤層氣資源豐富,勘探、開發(fā)、生產(chǎn)難度大,但經(jīng)過二三十年的實(shí)踐,已有相當(dāng)基礎(chǔ)。只要有決心、信心和恒心,堅(jiān)持不斷為煤層氣產(chǎn)業(yè)加油清障,在政府政策導(dǎo)引和相關(guān)企業(yè)推動下,我國煤層氣產(chǎn)業(yè)具有光明前景,必將形成完整的產(chǎn)業(yè)體系。”孫茂遠(yuǎn)說。
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