簡析煤層氣利用技術(shù)

    一、煤層氣簡介

    煤層氣俗稱煤礦瓦斯，是一種以吸附狀態(tài)為主，生成并儲存在煤系地層中的非常規(guī)天然氣。其成分與常規(guī)天然氣基本相同(甲烷含量大于95％，發(fā)熱量大于8100大卡)，完全可以與常規(guī)天然氣混輸、混用，井下抽放的煤層氣不需提純或濃縮就可直接作為發(fā)電廠的燃料，可大大降低發(fā)電成本。

   煤層氣是近20年來崛起的新型潔凈能源，它在發(fā)電、工業(yè)和民用燃料及化工原料等方面有廣泛的應(yīng)用，對煤層氣的合理利用可以緩解當(dāng)前能源短缺的狀況，改善能源結(jié)構(gòu)，降低溫室氣體排放，提高煤礦生產(chǎn)的安全性并帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

    二、煤層氣利用技術(shù)

世界主要產(chǎn)煤國都十分重視開發(fā)煤層氣，英國、德國、前蘇聯(lián)、波蘭等國主要采用煤炭開采前抽放和采空區(qū)封閉抽放方式抽放煤層氣。上世紀(jì)80年代初美國開始試驗應(yīng)用常規(guī)油氣井(即地面鉆井)開采煤層氣并獲得突破性進展，標(biāo)志著世界煤層氣開發(fā)進入一個新階段。美國進行煤層氣地面開發(fā)有兩種情況，一種是在沒有采煤作業(yè)的煤田開采煤層氣，采用的技術(shù)與常規(guī)天然氣生產(chǎn)技術(shù)基本相似，滲透率低的煤層往往需要采取煤層氣激勵增產(chǎn)措施，如把二氧化碳注入不可開采的深煤層中的煤層氣回收增強技術(shù)：另一種是在生產(chǎn)礦區(qū)內(nèi)開發(fā)煤層氣，這種情況下采氣與采煤密切相關(guān)，特別是采用地面鉆井抽取采空區(qū)的煤層氣，通常抽氣容易，不需要進行煤層壓裂處理。  

另外一些發(fā)達國家煤層氣開發(fā)技術(shù)已經(jīng)非常成熟，如澳大利亞采用航空磁測和地震勘探以確定鉆井的****位置，開發(fā)了水平井高壓水射流改造技術(shù)，并應(yīng)用水平鉆孔、斜交鉆孔和地面采空區(qū)垂直鉆孔抽放技術(shù)開采煤層氣。

   我國地質(zhì)條件復(fù)雜，煤儲層具有“三低一高”的特點，即：低壓、低滲、低飽和、高含氣量的特征，需要進一步完善基礎(chǔ)理論，指導(dǎo)煤層氣勘探開發(fā)工作。我國對于本層、鄰近層和采空區(qū)的井下煤層氣開采都已經(jīng)有比較成熟的技術(shù)，還有些關(guān)鍵技術(shù)需進一步完善。從上世紀(jì)90年代初開始引進國外煤層氣開發(fā)技術(shù)，目前基本掌握了適合我國煤儲層特征的煤層氣勘探開發(fā)技術(shù)，為煤層氣的商業(yè)化開發(fā)創(chuàng)造了條件。

    三、國內(nèi)外支持政策

    美國1980年出臺了《能源以外獲利法》，第29條稅收補貼政策極大促進了煤層氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。1992年美國能源管理委員會頒布第636號法令，取消了管道公司對天然氣購銷市場煦控制，更有利于煤層氣市場的擴大。

  德國2000年頒布的《可再生能源法》對德國煤層氣開發(fā)是個里程碑，該法規(guī)定今后20年內(nèi)，500千瓦以上的煤層氣發(fā)電設(shè)備每產(chǎn)一度電補貼7歐分。

  中國從上世紀(jì)80年代就開始鼓勵煤層氣利用，1996年成立了中聯(lián)公司，把開發(fā)利用煤層氣作為一個產(chǎn)業(yè)來扶持，并相繼出臺了一系列優(yōu)惠政策，主要包括進口設(shè)備稅減免、免征礦區(qū)使用費以及其他稅收的減免等。

   氣源充足：我國埋深2000m以淺的煤層氣資源總量約30萬億～35萬億m。，與陸上常規(guī)天然氣資源總量(30萬億m。)相當(dāng)，居世界第三位。

    已有較大發(fā)展：近幾年我國煤層氣國內(nèi)白營和對外合作均取得了較大進展，2000年煤層氣利用量達5億m。左右，作為商業(yè)項目來開發(fā)的煤層氣已在多個礦區(qū)展開。由撫順礦務(wù)局和沈陽煤氣公司投資的由撫順向沈陽供氣的撫順煤層氣開發(fā)利用工程總投資2.26億元。2000年底，中聯(lián)煤層氣公司在沁水盆地東南部共鉆了11口井，中國石油天然氣集團公司也于1999年完成了6口井的井組試驗。

   已有發(fā)展模式：晉城無煙煤集團公司計劃建一座120MW的煤層氣電廠，該項目已經(jīng)立項，是目前世界上擬建的規(guī)模****的煤層氣電廠。據(jù)估算該項目總投資為47896萬元，其中25％由晉城礦業(yè)集團以資本金的方式注入，另外75％擬通過申請亞行優(yōu)惠貸款解決。

    中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司是1996年經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)成立的專門從事煤層氣勘探和開發(fā)的國有公司，產(chǎn)品分成合同是中聯(lián)公司對外合作開發(fā)煤層氣的標(biāo)準(zhǔn)合同。合同期限通常為30年，包括勘探期、開發(fā)期和生產(chǎn)期三個階段，在勘探期內(nèi)外方獨自承擔(dān)項目風(fēng)險和所有勘探費用。原則上開發(fā)期中方參股比例最高可達51％，外方為49％，如中方?jīng)Q定參股比例小于51％，外方可相應(yīng)提高其參股比例。

    五、經(jīng)濟性分析

    各個煤礦的煤層氣抽放利用成本有較大的差異，據(jù)有關(guān)資料估算，每口生產(chǎn)氣井的投資約為120萬元上下。根據(jù)對某煤礦采煤后備區(qū)選取lOkm2的評價區(qū)塊所作的經(jīng)濟評價，在15年服務(wù)期內(nèi)煤層氣抽放的平均成本約為461元／km³。考慮煤層氣綜合利用的經(jīng)濟性還應(yīng)綜合考慮以下因素：

   形成完善的市場化價格體系：目前一些地方煤層氣價格是由政府相關(guān)部門而不是根據(jù)市場需求定的，導(dǎo)致前期投入回收周期長。

   前期的勘探成本：煤層氣利用****的前期投入在于氣源的勘探和選址。由于我國煤層地質(zhì)情況復(fù)雜，缺乏針對不同地質(zhì)情況的勘探開采方法，所以應(yīng)與國外有經(jīng)驗的公司合作，利用其先進技術(shù)降低前期勘探成本和風(fēng)險。

   采用成熟開發(fā)和利用工藝：我國煤層氣抽放技術(shù)已較為成熟，開采出來的煤層氣應(yīng)利用設(shè)計先進合理的工藝加以利用，開采規(guī)模小時可就地利用，開采規(guī)模較大時可考慮外輸，建設(shè)以煤層氣為燃料的熱電廠等。

   與天然氣管網(wǎng)公司合作：煤層氣是能與天然氣混輸、混用的潔凈燃料，如能利用天然氣管網(wǎng)加以運輸，將大大降低氣開發(fā)成本，并有利于拓展終端用戶，提高其經(jīng)濟性。

   六、投資融資渠道

   總結(jié)目前的煤層氣開發(fā)經(jīng)驗，主要有以下參與投資開發(fā)煤層氣的方式：

    (1)與當(dāng)?shù)孛旱V或燃氣公司合作組成煤層氣開發(fā)公司；

    (2)《京都議定書》規(guī)定締約方可以在境外實現(xiàn)部分減排，因此進行減排量的轉(zhuǎn)讓與獲得也可成為開發(fā)煤層氣的投資方式之一；

    (3)利用廢棄礦井資源，開發(fā)利用煤層氣。煤層氣的環(huán)境效益日益受到重視，一些與環(huán)境保護有關(guān)的國際組織愿意提供資金及技術(shù)支持，成為煤層氣項目發(fā)展的融資渠道。如全球環(huán)境基金 (GEF)、聯(lián)合國計劃開發(fā)署(UNDP)、亞太經(jīng)濟合作組織(APEC)和支持減排量交易機制的機構(gòu)如雛形碳基金(PCF)等。