煤层气及其开发现状与前景

煤层气及其开发现状与前景

胡经国

一、煤层气及其主要特征

就成因而言，煤层气又叫做煤成气，是指在煤层或煤系地层形成过程中生成的一种天然气，俗称煤矿瓦斯。它是腐殖质在煤化变质过程中热分解作用的产物。煤化变质程度越高，生成的煤层气越多。例如，每吨低度煤化变质的褐煤形成时，只能生成38～68立方米煤层气；而每吨高度煤化变质的无烟煤形成时，则能生成346～422立方米煤层气。

煤层气的成分主要是甲烷（CH4）。它的甲烷含量一般为90%～99%，通常在95%以上。

煤层气的发热量很高，一般约为8500大卡／立方米，比1公斤标准煤的发热量还要高。煤系地层是中国四大类天然气气源岩之一。煤层气是中国两大类型天然气之一。它是一种能单独形成工业气藏、具有巨大资源潜力和广阔开发前景的新能源。

二、世界煤层气资源及其开发概况

全世界已发现的煤层气储量约占世界天然气总储量（约为103万亿立方米）的30%以上。世界上已发现的26个最大的天然气田（储量大于2830亿立方米）中，就有16个是煤层气田；其煤层气储量占天然气总储量的77.2%。位居世界前五位的特大气田均为煤层气田。例如，前苏联西北利亚特大型气田，其煤层气可采储量高达18万亿立方米。它使前苏联80年代的天然气储量和产量，比50年代中后期猛增了数十倍。又如，荷兰格洛宁根特大型气田，其煤层气储量达2.2万亿立方米。它使荷兰的天然气产量增长了486倍，从能源进口国一跃而成为能源出口国。美国煤层气资源量约为5.6～22.6万亿立方米，可采储量估计可达11.3万亿立方米。中欧盆地南部，煤层气资源量约为3.5万亿立方米。

在世界上，煤层气开发利用研究起步于本世纪50年代。1959 年荷兰发现了格洛宁根特大型气田。从此，煤层气一跃而成为世界各国刮目相看的一个新能源领域。

到90年代，发达国家煤层气工业生产已达到相当大的规模，其技术水平也很高。例如，美国1986年煤层气生产井还不到200口，而到1992年却发展到了6000口。美国圣胡安煤田有2112口煤层气生产井，年产量达124亿立方米。此外，澳大利亚、英国、加拿大等国煤层气工业生产规模也相当可观。

目前，美国、德国、加拿大、澳大利亚等国，在煤层气开发利用方面已走在世界前列。例如，美国西部圣胡安盆地和东部黑勇士盆地的煤层气生产井已达5000口以上，日产气2832万立方米。

三、中国的煤层气资源

中国煤系地层发育，煤层气资源极为丰富，遍布全国各地。据报道，中国预测天然气资源总量约为40万亿立方米。其中，煤层气资源总量约为16.5万亿立方米，约占天然气资源总量的41%。

鄂尔多斯盆地、四川盆地、准噶尔盆地、东北诸盆地以及华南的一些盆地，其煤层气资源都非常可观。湘中和湘东南煤层气资源量约为1915亿立方米。贵州西部仅六盘水一带煤层气储量达587亿立方米。郑州荥巩一带煤层气储量达163亿立方米。吉林九台市羊草沟煤田煤层气远景储量达21.3亿立方米。陕西彬县长武地区煤层气资源量达130亿立方米。华北的河东、沁水、邯郸等煤区，东北的铁法、阜新、抚顺等煤田，以及华南的六盘水、川东、丰城等矿区，煤层气可采储量达35亿立方米。

据最近报道，华北及其邻区，预测煤层气资源总量为20万亿立方米。其中，可供勘查的有利远景区是：鄂尔多斯盆地河东、渭北含煤区，沁水盆地和顺—长治含煤区，太行山东麓含煤区安阳地区，平顶山含煤区，津西大城含煤区等。最佳远景区是：山西河东、河南安阳红岭、安徽淮南潘集等地区。河南安阳煤层气储量至少有86亿立方米。陕西渭北煤田汉城矿区煤层气资源量为2080亿立方米，达到开采品位的资源量约为1908亿立方米；其中，一口煤层气钻井日通气量达4000多立方米。江西煤层气资源量约为373亿立方米。河南中原油田预测煤层气资源量可达上千亿立方米。

四、煤层气开发利用的多重效益

㈠、变害为利、保障煤矿生产安全

煤矿瓦斯突出（或爆炸）是一种会造成矿毁人亡和重大经济损失的矿山安全事故。中国煤矿瓦斯矿井比例大，统配煤矿超级瓦斯矿井占40%。而且，国有重点煤矿瓦斯突出事故约占全世界的40%。历史上，因瓦斯突出事故而死亡的人数，约占全国煤炭行业工伤事故死亡总人数的30%～40%。中国从煤矿生产安全出发，采用从井下抽放瓦斯的方法，进行瓦斯抽放和利用已有很长的历史。目前，全国已有110个煤矿从井下抽放瓦斯，近几年抽放量约为3.5～5.6亿立方米。这不仅达到了变害为利的目的，而且大大减少了瓦斯突出事故。可见，开发利用煤层气能变害为利，有力地保障煤矿生产安全。

㈡、减轻大气污染、保护生态环境

向大气中排放煤矿瓦斯不仅浪费资源，而且污染大气，破坏生态环境。煤层气中甲烷的温室效应是二氧化碳的20倍；对臭氧层的破坏能力是二氧化碳的7倍，不亚于氟利昂。联合国的报告称，目前中国采煤过程中排放的甲烷量约为194亿立方米，占世界采煤排放甲烷总量的1/3。这已引起了国际社会的关注。

据有关资料介绍，若用100亿立方米煤层气代替煤作燃料，不仅可以大大减少大气中甲

烷的含量，而且可以节省3000万吨煤，少排放36万吨二氧化碳和50万吨烟尘。可见，开发利用煤层气具有十分巨大的环境效益。中国煤炭部已把煤层气年利用量达到10亿立方米，列入“九五”期间的环境保护目标之一。

㈢、开拓新能源、改善能源结构、缓解能源紧张状况

世界发达国家都在煤炭生产的同时，将从井下抽放的瓦斯作为一种新能源加以利用。到1983年，每年抽放瓦斯总量达35亿立方米；吨煤瓦斯抽放量为5.4～15.2立方米。1981年，中国瓦斯抽放量为3亿立方米，吨煤瓦斯抽放量仅为0.5立方米。若中国能将吨煤瓦斯抽放量提高到发达国家的水平，则每年在煤炭生产中就可以获得10亿立方米的煤层气。

在世界性能源供需矛盾日益尖锐的情况下，开拓新能源不但十分迫切，而且已成为一个国家现代化水平的标志之一。例如，原联邦德国在1961年以后的15年间，由于开发煤层气，使其天然气年产量增长了21倍。

据1991年报道，在中国能源消费结构中，煤炭占71.8%，石油占21.3%，水电站4.8%，天然气仅占 2.3%；而在发达国家能源结构中，天然气占20%以上。而且，中国天然气探明储量仅占预测资源总量的3%。不仅如此，能源紧缺已成为制约中国经济发展的重要因素之一。不但东北、华北长期缺能，而且西南、西北地区能源供需矛盾也日益突出。中国要实现现代化必须把能源搞上去。天然气（包括煤层气）分布的广泛性大大超过石油。在能源资源缺乏的地区，往往却拥有十分丰富的煤层气资源。中国煤层气资源的70%分布在缺能的中、东部地区。开发利用煤层气还可以大大改善能源分布不均衡的状况。

中国的贫困山区往往拥有十分丰富的煤层气资源。开发利用煤层气对这些地区的经济和社会发展、人民脱贫致富具有特殊意义。

煤层气开发利用对于城市和矿区城镇尤其具有吸引力。因为，煤层气可以方便地进入城市天然气系统作为发电和民用燃料。从而，有力地促进城市气化事业的发展。

可见，开发利用煤层气对于开拓新能源、改善能源结构和能源分布不均衡的状况、缓解能源紧张状况，都是十分必要和非常迫切的。

㈣、投资少、见效快、经济效益显著

煤层气具有埋藏浅、勘探开发投资少、见效快、开采持续周期长和产量长期稳定等特点。中国煤层气埋藏深度一般在1000米以内，单井日产量可达几千至几万立方米，开采周期可达15～20年，井网密度一般为每平方公里布置4～6口钻井。据专家测算，并经近几年实践证明，其投入产出效益比可达1∶5左右。

煤层气不仅是宝贵的新能源，而且是上等化工原料。它可用于生产化肥、炭黑和甲醛等化工产品。从而，有力地促进天然气化学工业的发展。

五、中国煤层气勘探开发概况

中国煤层气研究起步于80年代。在“六五”和“七五”期间，煤层气勘探开发研究均被列入国家重点科技攻关课题，并取得了丰硕的成果，使煤层气勘探开发具有了大量的科技储备。在“八五”期间，煤层气勘探开发被列入地矿部勘查项目和国家重点科技攻关课题，地矿部还承担了联合国援助的深层煤层气勘探开发项目。

中国煤层气勘探开发在“八五”期间已取得了突破性进展。中国已系统掌握了煤层气及其勘探开发的科学技术；建立了一支能胜任煤层气勘探开发全过程作业的专业技术队伍；建成了一个系统规范的煤层气勘探开发试验区。该试验区位于山西河东含煤区中段的柳林地区。在这里，中国实现了采用地面钻井方法，获得煤层气工业气流的历史性重大突破。在试验区的16平方公里范围内，形成了由7口钻井组成的小型井网，并经过长期试采，单井日产气达到500～7050立方米，达到和超过了国家工业气流标准，有的还达到了美国黑勇士盆地单井日产气7000立方米以上的水平。而且，该试验区的煤层气探采技术，在世界上除美国外尚属领先水平。当然，在“八五”期间，中国煤层气勘探开发尚处于小规模试验阶段。

今后10年，中国将投巨资大规模勘探开发煤层气资源，开创煤层气大规模工业性开发的新局面，使之成为战略性“接替能源”。目前，中联煤层气公司已宣告成立。煤层气开发已被列为“九五”期间国家重点科技攻关课题和新能源战略性起步工程以及煤炭工业四大开发重点之一。除联合国援助开发外，美国、澳大利亚、加拿大等国都纷纷前来与中国合作开发煤层气。

中国已选定基础条件较好的辽宁铁法、安徽淮南淮北、河北开滦和山西晋城等老矿区进行煤层气开发起步试点。一旦条件成熟，就在山西河东煤田和沁水周围建立两个煤层气规模开发基地，进行工业性生产。争取5年内全国煤层气利用量达到10亿立方米，到2010年达到100亿立方米。

综上所述，煤层气是一种优质高效、洁净方便的新能源和上等化工原料。中国拥有极为丰富、分布十分广泛的煤层气资源。煤层气开发利用具有巨大的经济、社会和环境效益。中国煤层气勘探、开发和利用已取得了突破性进展，其前景十分广阔。中国在煤层气开发利用方面也必将跻身于世界前列。

1997年1月5日撰写于重庆