导语
煤层气因其丰富的甲烷含量和作为非常规天然气的地位,已成为清洁能源领域的热点。中国煤层气开发历史悠久,作为世界上第一产煤大国,不仅煤炭资源量丰富,煤层气资源亦富足。受制于煤层气开发技术有限,我国煤层气开发面临挑战,未来将继续创新煤层气开发技术,全面释放煤层气资源潜力。
一、煤层气概念
煤层气(Coal Mine Methane/CoalBed Methane),又称“瓦斯”,是一种主要成分是甲烷的烃类气体,储存在煤层中,以吸附在煤基质颗粒表面为主,部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中,属于煤的伴生矿产资源。
二、中国煤层气开发历史
中国对于煤层气的记录最早可以追溯到1637年以前,我国《天工开物》一书中记载了利用竹管引排煤中瓦斯的方法。我国是世界上第一产煤大国,煤炭资源量丰富,煤层气资源亦富足,中国的煤层气工业起始于20世纪50年代,我国煤炭部在辽宁抚顺矿务局龙凤煤矿进行了井下瓦斯抽放实验并获得成功拉开了中国煤层气工业开发的序幕;20世纪末,我国开始研究煤层气地面开发技术,彼时全国煤层气产量已近6亿方,我国煤层气资源大规模开发计划引起世界关注,我国煤炭部门与联合国开发计划署等其他国际组织签订协议,为我国发展煤层气工业引进技术、设备和资金,先后建立了“中国深层煤层气勘探”项目、“煤层气利用示范工程”等煤层气合资或合作项目,其中,中联煤层气公司与美国阿莫科、菲利普公司合作开发山西河东煤川煤层气,标志着中国煤层气由小规模试验性勘探开发转变为大规模勘探开发;进入21世纪,为了推进煤层气产业化进程,国家有关部门批准成立中联煤层气有限责任公司,并设立多项煤层气研究和试验项目,如“中国煤层气资源评价”国家一类地勘项目和“中国煤层气成藏机制及经济开采基础研究”项目,其研究成果广泛应用于后期煤层气的勘探开发中,由此中国煤层气进入了商业化生产阶段。
经过40余年的探索与实践,煤层气勘探开发理论与技术取得了显著进展。依托“十二五”和“十三五”国家科技重大专项及中国石油、中国石化、中国海油和新华燃气等企业的重点项目支撑,地质、钻井、压裂、排采四大关键核心技术体系不断突破。针对沁水浅层高阶煤层气、鄂尔多斯深层中高阶煤层气、准噶尔深层中低阶煤层气、四川深薄层煤层气,提出了多套煤层气富集模式与选区方案,形成了煤层气储层测试-测井-地震精细描述技术体系、直井-定向井-多分支井水平井钻完井技术体系、理论计算物理模拟-施工工艺-裂缝监测储层改造技术体系、精细排采控制技术体系。目前,中国已建成山西沁水盆地、内蒙古鄂尔多斯盆地东缘、新疆准噶尔盆地三大煤层气产业基地,并发现潘庄、樊庄、韩城、柳林、延川南、大吉、神府等多个煤层气田。同时,深层煤层气勘探已在多个盆地取得战略性突破,形成了增储建产的新阵地。
三、中国煤层气资源富足,潜力巨大
根据国家相关部门的统计数据,我国煤层气资源潜力巨大。根据国家能源局发布的《中国天然气发展报告(2023)》,截至2023年底,中国煤层气地质资源量约为36.8万亿立方米,其中可采资源量约为10.4万亿立方米,占全球煤层气可采资源量的约23%。2023年全国煤层气新增探明地质储量约2900亿立方米,新建产能超过30亿立方米/年;另自然资源部2023年的最新统计数据表明,煤层气勘查新增探明地质储量3179.3亿立方米,其中新增探明技术可采储量1613.4亿立方米,同比增长712.1%。其中,深层煤层气新增探明地质储量2484.2亿立方米,贡献率达78.1%,新增探明技术可采储量1199.8亿立方米,贡献率达74.4%,截至2023年底,全国煤层气剩余技术可采储量达到5348.4亿立方米,同比增长40.4%。在煤阶结构方面,高煤阶、中煤阶和低煤阶的煤层气资源结构相对均衡,各占总资源量的约1/3。中国煤层气资源主要集中在多个地质盆地,形成了广泛的分布格局。具体来说,资源丰富的聚集地包括鄂尔多斯、沁水、吐哈、准噶尔、松辽、塔里木和四川等盆地,这些盆地的地质资源总量接近26万亿立方米,占全国煤层气资源量的80%以上,显示出煤层气勘探与开发的广阔前景和较大的发展潜力。
四、未来继续创新煤层气开发技术,全面释放煤层气资源潜力
中国煤层气,作为一种新兴的清洁能源,不仅承载着环境保护的重任,还蕴含着巨大的经济价值。随着煤炭开采技术的进步和环境政策的收紧,煤层气的开发与利用在近年来日益受到重视。我国在煤层气开发上有着广阔的前景,但同时也面临着巨大的挑战。目前,煤层气开发仍处于起步阶段,在开采技术、地质条件等方面存在难度。然而,政策支持、技术创新、国际合作等方面的发展将促使中国煤层气产业将朝着更加高效、环保的方向发展。
首先,政策层面的大力支持为煤层气的开发带来了一线生机。国家及地方政府相继出台了一系列政策文件,积极推动煤层气行业的健康发展,包括技术攻关、开采安全、环保管理等方面。
其次,煤层气开发技术的发展是推动这一清洁能源领域进步的关键之一。随着全球对环保和可持续发展的重视,煤层气作为一种优质的能源,其开发技术也在不断地进步与创新。煤层气主要技术进步方向包括:
1.钻井技术:煤层气的开采过程要求高精度的钻井技术和井下作业能力,以应对煤层的复杂地质环境。近年来,水力压裂技术、水平井技术及复杂井眼等技术的引入,极大地提高了煤层气资源的开发效率。
2.增产技术:通过注水、注气等增产手段,可以提高煤层气的采收率。例如,通过向煤层中注入氮气或二氧化碳,可以显著增加煤层气的产出,同时对环境的影响较小,体现了绿色发展的理念。
3.煤层气净化与输送技术:采出的煤层气含有大量的水分、杂质和有害气体,需要经过有效的净化处理才能达到商业利用的标准。技术的进步使得煤层气的脱水、脱硫、脱二氧化碳等净化过程更加高效。同时,在输送过程中,研发出更环保、成本低的管道输送技术和LNG技术(液化天然气),极大提升了煤层气的市场竞争力。
4.监测与智能管理技术:物联网、大数据、人工智能等技术的应用,为煤层气的智能开发管理提供了强有力的支持。通过实时监测钻井、采气过程中的各项参数变化,可以实现实时故障预测与处理,大幅度提高资源开发的安全性与效率。
最后,在煤层气开发技术发展的道路上,国际合作与自主创新同样重要。未来,中国煤层气产业将朝着更加高效、环保的方向发展。企业、科研机构、政府之间需协同合作,才能真正解锁煤层气的无限潜能。随着技术的不断进步和环保意识的提升,煤层气在中国能源结构中的比重将逐步上升,为经济发展和环境保护做出贡献。企业、科研机构、政府之间需协同合作,才能真正解锁煤层气的无限潜能。随着技术的不断进步和环保意识的提升,煤层气在中国能源结构中的比重将逐步上升,为经济发展和环境保护做出贡献。
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