中国煤层气资源及中长期发展趋势预测

Ｖｏｌ．　２７ Ｎｏ．　７ Ｊｕｌ．　２００５第２７卷　第７期　２００５年７月２１中国能源

１ 中国煤层气资源分布及其特点１．１ 中国煤层气资源基础根据中国煤田地质总局第三次煤田预测结果，估计我国埋深在２０００ｍ以浅范围内预测煤炭资源量约５．５７万亿ｔ，２０００～中国煤层气资源及中长期发展趋势预测刘洪林，王红岩，宁宁，李景明（中国石油勘探开发科学研究院廊坊分院　，河北　廊坊　０６５００７）摘要：与常规天然气相比，煤层气在组成上并无太大的差别，中国埋深２０００ｍ以浅煤层气资源总量为３４．５万亿ｍ３，可采约１０万亿ｍ３，人口密集、工业集中的华北聚气区占资源总量的６２％，这对于建设煤层气生产基地，规模利用极为有利。长期以来，人们发现煤层中蕴含有一种可燃的伴生气体，称为瓦斯气或沼气，一直把煤矿中的这种气当作有毒、易燃、易爆、危害极大的有害气体，都没有很好地开发利用。近３０多年来，随着科学技术的快速进步，能源问题、环境问题和煤矿安全问题的日益突出，人们认识到煤层气的开发利用，可以较好地改善煤矿安全、保护生态环境，并能增加一种优质洁净的新能源。我国一些地区煤层气抽放利用和地面勘探开发成果，显示了煤层气良好的开发利用前景。通过对中国煤层气发展的中长期预测表明：伴随着技术进步和能源结构的调整，煤层气将形成独立的产业体系，将在我国未来一次能源中占有重要地位，成为常规天然气的战略补充资源。文中最后提出了加快煤层气发展具体建议，认为这些措施的实施会对我国煤层气的发展起到关键性的作用。关键词：煤层气；资源；勘探；利用；前景中图分类号：　ＴＤ９８　文献标识码：Ａ　文章编号：1003-2355(2005)07-0021-06Abstract: Compared with conventional gas in gradient, coal bed methane is an unconventional natural gasoccurred in coal seam without difference, and important complementarities to conventional gas. There is 34.5×1012 m3 coal bed methane resource buried shallower than 2000 m in China. The people cognizes that coalbed methane has a good utilization in mine safety, environment protection and clean fuel and pays moreattention to this. In many places, coal bed methane exploring activities have been spread out rapidly and alarge amount of resource has been proved. All of these shows that coal bed methane has a potential productivity.Production forecasting in middle and long term shows that coal bed methane exploitation and utilization insome areas will play two important roles. Coal bed methane will meet the gap between supplies and consume,and a new coal bed methane industry that fills up the shortage will emerge. In the end, some suggestionshelpful to coal-bed methane development has brought forward.Key words: coal bed methane; resource; exploration; utilization; potential收稿日期：2005-06-12作者简介：刘洪林（1973-），男，汉族，1995年毕业于中国矿业大学，1998年毕于石油大学（北京）获硕士学位，主要从事煤层气勘探开发方面的研究工作４０００ｍ范围的煤炭资源量约为８万亿ｔ，我国的煤炭资源非常丰富。据国土资源部新一轮油气资源评价结果，估计我国５大聚气区带，３８个含煤盆地，６８个聚煤单元２０００ｍ以浅的煤层气资源量约为３４．５万亿ｍ３，这部分资源在未来的２０年内可以通过现有的勘探开发技术来加以利用，２０００～４０００ｍ范围的煤层气资源量约为５０万亿ｍ３，这部分埋藏较深的资源由于开发成本较高，虽然在短期内难以加以利用，但是随着技术进步，如煤

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层注氮、注二氧化碳置换开采技术、煤炭地下气化－煤层气一体化开采技术等也是有可能加以利用的。我国埋深在３００～１５００ｍ深度范围内的优质的煤层气资源可以在短期内开发利用，其资源量约２７．３万亿ｍ３，其主要集中在华北聚气区，约为１７．１３万亿ｍ３，另外华南７．２６万亿ｍ３，西北２．１５万亿ｍ３，东北０．４万亿ｍ３，滇藏极少，见图１。在三江－穆棱河、淮南、淮北、沁水盆地、萍乐、鄂尔多斯盆地、川南－黔北、六盘水、准噶尔、吐哈和伊宁等１１个含煤盆地（地区）的２０００ｍ内的煤层气资源量共计为２０．５６万亿ｍ３，占全国资源总量的９０％。其中又以沁水盆地、鄂尔多斯盆地为全国煤层气资源量最大的地区，资源量分别为３．９万亿ｍ３和９．８万亿ｍ３，占全国资源总量的４０％，且均位于我国中东地区，这里人口密集，经济发达，能源供需矛盾突出，因而具有优越的下游市场条件。煤层气富集区是聚煤区中有利的煤层气勘探区带，它展布范围一般不受含煤盆地或含煤区界限的限制，可以位于盆地或含煤区内，也可以跨盆地或含煤区，在其内部不同部位煤层气形成条件、演化地质背景和含气特征相同，具有煤层稳定，厚度大，渗透性好，保存好，含气量和饱和度高等特点。目前全国范围内有十大煤层气富集区，见表

１，煤层气生成主要受控于区域热变质和深成变质作用，部分叠加了岩浆接触和动力变质作用。位于华北的煤层气富集区共７个，富集区的展布与主要区域性构造带相邻，聚煤期构造和聚煤后构造共同控制了富集区展布规律。于华南聚煤区的富集区１个，其含气性主要受控于煤层气的保存条件和煤层储层性能。位于西北聚煤区的富集区１个，其形成与聚煤期后的构造带形成关系密切。东北聚煤区内的富集区１个，它形成受控于煤的热演化程度。这十大煤层气富集区的资源总量为１４．２８万亿ｍ３，占全国资源量的三分之一，煤的演变程度高低不等，初步勘探结果表明，只要技术合理，措施得当，选位正确，其煤层气地面开发井均可获得工业气流。经过十几年来勘探，我国目前已经探明煤层气储量１０２３．０８亿ｍ３，主要集中在沁水盆地南部，为７５４．４４亿ｍ３，在阳泉、铁法等地区也有部分探明储量，为２６８．６４亿ｍ３。１．２ 中国煤层气可采资源量对于中国煤层气可采资源量，目前还没有国内外专家和学者曾进行过论证。根据美国成熟地区煤层气采收率估计，一般煤层气资源的可采系数在１０％～５０％左右，中值为３０％，据此推算中国煤层气可采资源量约为１０万亿ｍ３。我们利用翁氏旋回理论预测，我国煤层气储量增长高峰期在２０４０年左右，最终煤层气资源探明率达４０％～５０％，中值４５％。最终可探明煤层气储量３０～４０万亿ｍ３，按３０％的采收率，最终可采储量为９～１２万亿ｍ３，中值为１０万亿ｍ３。按照目前的认

图１　我国在３００～１５００ｍ范围内煤层气资源量分布图（万亿ｍ３）表１ 我国主要煤层气富集区基本地质特征煤层气富集区鄂尔多斯盆地中部鄂尔多斯盆地东部沁水盆地豫西向斜鲁西－濮阳斜坡带冀中－冀东斜坡带淮南－淮北复向斜六盘水煤田天山山前松辽－辽西煤层时代ＪＣ－ＰＣ－ＰＣ－ＰＣ－ＰＣ－ＰＣ－ＰＰ２ＪＪ３－Ｋ１３～５１０～２０２１０～３５２９～１５３１０～１２２～３１０～１４３～５１２～２２　３～５１５～２６５～７２０～４５１０～２０４５～１５０３２２～２２０２～８１２～２５１３～３４１７～２５１５～２０１２～２３１１～２２１７～３２２～６３～７６５～８０７５～９０８１～１００７０～９５８０～８５６０～８０７７～９２７３～９６６２～８５５５～７５１０７００５９２６２３９６６８５７２７１７５５２２５７４０００１７０６４２０８６３２４泥　岩４～８泥　岩５～２２灰　岩１～１２泥　岩１２～２８泥　岩３～９泥　岩２～１３泥　岩３～５泥　岩１２～１６砂泥岩互层３８～１９０砂泥岩互层１４～１７０基底类型稳定地台区稳定地台区稳定地台区地台与褶皱过渡区地台与褶皱过渡区

稳定地台区地台与褶皱过渡区

稳定地台区

中间地块区中间地块区

层数厚度（ｍ）直接盖层岩性厚度（ｍ）含气量（ｍ３／ｔ）含气饱和度（％）资源量（亿ｍ３）

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识水平，我国煤层气可采资源量９～１２万亿ｍ３是有依据的，可作为进一步预测的基础。从世界煤层气资源发展的经验来看，煤层气资源量是随着技术水平的提高、认识的深化不断增长的。美国煤层气可采资源量从１９７８年０．１万亿ｍ３，增加到目前３．０７×１０１２ｍ３，见表２。我国煤层气地质资源量也有较大幅度的增长，由最初的１７万亿ｍ３增加到目前３４．５万亿ｍ３。因此，我们认为中国煤层气可采资源量的基数可暂定为１０万亿ｍ３，以后随着认识的提高和勘探技术的进步还可能有所增长。２ 我国煤层气开发利用历史与现状我国煤层气开发利用起步较晚，从２０世纪５０年代起到目前的几十年，其发展大体可分为三个阶段。第一阶段　减少煤矿矿井瓦斯灾害的井下抽放与利用阶段。这一阶段从２０世纪５０年代开始，到７０年代末，主要目的是为减少煤矿瓦斯灾害而进行的煤矿井下瓦斯抽放，基本都排放到大气中去了，很少进行利用。第二阶段　煤层气勘探开发试验初期和煤层气井下抽放利用阶段。这一阶段从２０世纪７０年代末，到９０年代初。我国先后在抚顺的龙凤矿、阳泉矿区、焦作中马村矿、湖南里王庙矿等先后打过地面钻孔４０余个，并且进行了水力压裂试验和研究。同时，大量的井下抽放和利用项目进一步展开，至１９９３年，井下抽放系统年抽放量达４亿ｍ３，部分地区已经开始用于工业和民用取暖。第三阶段　煤层气勘探开采试验全面展开和井下规模抽放利用阶段。从９０年代初开始，开始引进国外煤层气开发技术，从优质能源的利用出发，开展了煤层气的勘探试验，取得了实质性突破和进展。煤炭、地矿、石油系统和部分地方政府积极参与这项工作，许多国外公司如美国Ｔｅｘａｃｏ、Ａｒｃｏ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓ、Ｇｒｅｋａ石油公司及澳大利亚的Ｌｏｗｅｌｌ石油公司等也积极投资中国煤层气勘探试验。１９９０年以来，全国已有３０多个含煤区进行煤层气勘探钻井，已钻成勘探和生产试验井４００多口，取得了一大批储层测试参数和生产参数，在柳林、晋城、大城、铁法等含煤区获得了工业气流，单井最高日产量达１６０００ｍ３，探明煤层气地质储量１０２３亿ｍ３，基本掌握了适合我国煤储层特征的煤层气勘探开发技术，为煤层气的商业化开发创造了条件。同时，井下抽放利用形成规模，至２０００年底，全国已有１８４座煤矿建立了井下抽放系统和地面输配气系统，年抽放量达８．５８亿ｍ３，其中抚顺和阳泉矿区年抽放量均超过１亿ｍ３，２００４年全国煤层气抽采量已经突破１６亿ｍ３。我国在晋城无烟煤集团公司等２０余个矿区已建立了煤层气发电项目，另有１０余个矿区用煤层气生产炭黑产品，而用煤层气作民用燃料的矿区已超过２０个，松藻矿务局、抚顺矿务局等地的煤层气化工项目已经投产。目前为止，全国范围内已建成瓦斯利用工程６０多个，涉及民用、化肥、化工、发电等方面，利用量达８．２亿ｍ３。３ 煤层气在我国未来一次能源中的战略地位我国的能源消费结构很不合理，天然气在能源结构中的比例远远低于世界平均水平（２４％）。据预测，到２０２０年，我国天然气探明储量６万亿ｍ３，产量９００～１１２０亿ｍ３，缺口８０～２２０亿ｍ３。尽管天然气缺口可通过进口天然气和液化石油气解决，但在成本和安全上均存在问题。煤层气主要成分