中国煤层气产业化战略选择

转变观念“误区”;突破技术“困区”;培育产业“范区”;建成能源“新区”。中国煤层气发展现状中国煤层气资源前景中国煤层气资源丰富,资源量巨大。据最新一轮全国煤层气资源评价成果(2005),全国煤层埋深2000m以浅煤层气总资源量36.81万亿立方米,其中可采资源量10.87万亿立方米     

中国煤层气勘探开发现状及认识

我国煤炭、煤层气资源丰富 ,具有良好的勘探开发前景。近几年来 ,我国煤层气勘探开发试验取得了明显进展 ,但大部分试验区未获工业性气流 ,经对全国各主要施工单位、各主要试验区进行系统分析 ,总结出我国煤层气勘探开发存在着盲目选择高沼突出矿区、跨阶段勘探、不重视保存条件、构造部位不落实、忽视高煤阶区的煤层气勘探开发、盲目运用压裂技术等一系列问题     

中国煤层气勘探开发策略探讨

８０年代以来，国内煤层气勘探开发的热潮逐渐形成，研究和勘探实践方面都有长足的进步，但至今未能取得实质性突破。对煤层气的勘探开发，既要看到美好的前景，又要充分估计到它的难度。应有一套适合中国具体地质和技术的勘探策略。主要是：坚定信心、契而不舍；选区突破，总结经验；讲究效益，逐步展开；政府优惠，国外合作。     

中国煤层气勘探开发策略探讨

80年代以来,国内煤层气勘探开发的热潮逐渐形成,研究和勘探实践方面都有长足的进步,但至今未能取得实质性突破。对煤层气的勘探开发,既要看到美好的前景,又要充分估计到它的难度。应有一套适合中国具体地质和技术条件的勘探策略,主要是:坚定信心,契而不舍;选区突破,总结经验;讲究效益,逐步展开;政府优惠,国外合作。     

中国煤层气产业化面临的形势与挑战（Ⅱ）——关键科学技术问题

在步入煤层气商业化生产启动阶段的今天，中国煤层气勘探仍面临着一系列科学技术难题。例如，煤层气资源量估算尚存重大基础问题未能解决，煤层气成藏地质条件与规律预测需要从“域”、“盆”和“藏”的不同尺度上深化拓展，煤层气地质勘探选区理论和方法尚待发展完善，高煤级煤层渗透率在排采过程中的变化趋势需要高度关注，煤层气开采可能诱发的环境保护问题尚未得到重视。文章在通过全面分析后进而指出应该尽快解决这些关键科学技术问题，同时也简要论证了解决问题的基本思路，目的是与国内同行共商解决问题的方案，促进中国煤层气产业健康快速发展。     

中国煤层气产业化开发的技术选择

中国煤层气藏具有低渗、低压、低饱和、构造煤发育、非均质性强烈以及高的构造应力场环境等地质特征,在对煤层气3种开发技术的特点和要求分析的基础上,认为在我国用常规垂直井开采煤层气具有很大的地质局限性,指出煤、气一体化开采是中国煤层气规模化、产业化开发的最佳技术选择,它包括在采动影响区进行地面井开采和较为成熟的井下抽放2个方面.     

中国煤层气产业化面临的形势与挑战（Ⅰ）——当前所处的发展阶段

1970~1988年，美国煤层气产业走过了资源调查与勘探开发试验、成藏条件探索与产业化启动2个发展阶段，从1989年起进入高速发展的第3个阶段。与此相应，我国煤层气产业的第一发展阶段历经23年，2003年进入商业化生产启动阶段，处于从煤层气资源大国转型为生产大国的关键时期。回顾历史，我国在20余年的探索历程中，极大地深化了对煤层气地质条件的基本认识，勘探与开发试验上取得了历史性突破。然而，放眼未来，中国煤层气产业发展仍面临着一系列问题需要思考。文章正是面向这一关键历史时期，简要分析了美国等煤层气产业的发展历程与现状，初步梳理了我国25年来煤层气勘探与开发试验的脉络与走向，指出了近期可能面对的挑战。     

辽宁煤层气资源赋存特征及开发利用

伴随全球性的能源紧缺及环境问题，煤层气开发利用将作为新能源产业支持辽宁产业结构调整，其对于寻找新能源、改善大气环境质量、煤矿安全生产、实现辽宁可持续发展战略都具有深远的意义。为此，依据辽宁省铁法、阜新等五个地区的煤炭、煤层气地质报告，分析了辽宁煤层气赋存特征、煤储层特征及区内煤层气资源状况，并对辽宁省主要煤田煤层气赋存特征及开发利用现状和开发潜力进行了研究评价，同时对辽宁省煤层气市场与煤层气开发效益进行了分析，进而提出了重点目标区和开发利用建议。结论指出：辽宁中部煤田煤矿区有较丰富的煤层气资源，应以多种方式进行开发（包括地面钻探、矿山井下抽放、利用报废矿井抽放等方法）。     

中国煤层气勘探开发战略接替区优选

现阶段中国煤层气探明储量及产量的增长主要依靠沁水盆地南部和鄂尔多斯盆地东缘等几个煤层气产业基地,急需寻找一批勘探开发战略接替区。为此,基于对我国煤层气资源、生储、保存、开发基础等条件的研究成果,总结了影响中国煤层气勘探开发的8个普遍因素(资源丰度、煤层厚度、含气量、原始渗透率、埋藏深度、水文地质条件、煤系沉积环境和地形地貌)和4个关键因素(成因类型、稳定性、后期储层改造和煤体结构破坏程度)。对比分析结果表明:中国西北低煤阶区、东北中低煤阶老工业区和西南中高煤阶构造复杂区,是我国继华北地区之后煤层气产业持续发展的重点区;上述3个重点区的煤层气赋存主控因素分别是成因类型+煤层稳定性、成因类型+岩浆侵入对煤储层改造、煤层稳定性+煤体结构破坏程度,并以此建立了中国煤层气勘探开发战略接替区的优选评价体系。采用多层次模糊数学的方法对上述3个重点区的15个区块进行了评价,共优选出了8个有利接替区和7个较有利接替区,预测煤层气地质资源总量达1.8×10~(13)m~3;8个有利区分别为西北的准东煤田五彩湾—大井地区、吐哈煤田哈密—大南湖地区和陇东煤田,东北的依兰煤田、鹤岗煤田和珲春煤田,西南的川南煤田和水城煤田,它们是近期可以进行煤层气勘探和试验开发的目标区。     

加快发展煤层气产业

中国能源结构状况是一方面以煤为主，造成严重的空气污染和温室效应，另一方面又对优质能源煤层气缺少有效的、规模化的开发利用，不仅浪费了大量洁净能源，且对后备资源安全形成威胁。文章分析了煤层气产业在中国能源结构优化调整及经济、能源和环境可持续发展中的作用,指出资金、关键技术、基础设施建设、管理政策等因素的制约严重阻碍了煤层气产业的发展。提出了中国煤层气开发利用的建议：政府应在掌握资源状况的基础上，制订好煤层气开发利用的规划；加大资金投入和先进技术的开发；提高相关政策扶持力度，将煤层气纳入全国燃气管网规划等。尽快发展规模化的煤层气产业是中国现阶段环境安全和资源安全的现实保障。     

煤层气利用新方案

在介绍煤层气的常规利用方案的基础上，提出了两种利用煤层气的新方案：一是采用变压吸附技术，纯化瓦斯气，将低浓度瓦斯气浓缩为高浓度瓦斯气，加压后成为CNG，用作CNG气源或较远距离城市的天然气气源；二是在第一种方案的基础上，将高浓度瓦斯气全部采用深冷法加以液化，生产LNG，并将LNG运送至更远距离用作LNG加气站、CNG加气站气源。最后还以松藻煤电公司为例，作了新方案的工程预算     

我国煤矿井下煤层气抽采利用现状及问题

为了更好地利用井下煤层气资源，通过统计分析我国历年井下煤层气抽采情况，认识到：我国的抽采总量逐年增加，但抽采率低、抽采效果不佳；我国目前煤矿井下抽采煤层气利用情况为：井下抽采尚处于起步阶段，利用量小、利用率低，没有形成规模，利用项目主要集中在瓦斯抽采量较高的国有重点煤矿区，尤其是45户安全重点监控企业。从客观和主观两个方面分析了抽采率低下的原因，并结合国内外的最新研究进展，最后提出了解决问题的对策：①在高产高效工作面试验、推广应用综合抽采煤层气的方法；②转变对瓦斯抽采的观念；③研究瓦斯抽采技术，提高瓦斯抽采水平；④加强瓦斯浓缩技术和储运技术的研究，消除矿井瓦斯抽采量和抽采浓度不稳定、储存和远距离输送成本高等不利因素的影响；⑤研究和开发瓦斯利用的新途径，扩大利用范围， 瓦斯利用要适应瓦斯抽采的规模和浓度，最终在保障煤矿安全生产和尽可能扩大瓦斯利用上达到统一，确保瓦斯资源的充分合理利用。     

煤层渗透率敏感性及其对煤层气开发效果的影响

煤层由裂隙和基质组成，为双重孔隙系统。前者由割理和后生裂隙组成，为煤层气的渗流通道；后者是煤层气的主要储集空间。煤层渗透率是进行煤层气商业开发的重要评价参数，而渗透率变化规律及其对煤层气动态开发效果的影响情况则亟待进一步研究和验证。在总结分析前人研究的基础上，对煤层气有效应力变化模型进行了研究和验证，进而分析了渗透率动态变化对煤层气开发效果的影响。结果表明：在煤层气开发过程中，煤层渗透率受裂隙压缩和基质收缩的双重影响，渗透率呈现先降低后升高的特点；基质收缩起到改善煤层气渗透率的效果，能够有效地提高煤层气开发效果，故在煤层气开发中不能忽视其影响。     

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根据中国石油天然气股份有限公司煤层气10年勘探经验教训，借鉴国外成功实例，总结了中国煤层气生气、成因、成藏模式，进行了煤层气勘探目标评价参数分类；提出了不同煤阶区的煤层气勘探新认识；梗概阐述了利用以上理论认识发现沁水煤层气田和大宁含气区的基本地质条件。最后分析了煤层气未来勘探新领域。     

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由于煤层气项目投资大,建设周期长,生产过程复杂,是一个复杂的系统工程,因此存在很大的风险性,使经济评价成为煤层气项目立项的前提,风险性分别则是煤层气项目成功的保证,文章根据煤层气项目的特点,研究了煤层气项目风险性分析的现代数学方法,利用模糊概率评价方法建立了煤层气项目风险评价模型,结合实际例子,分别对煤层气价格,成本和投资等单因素,作－20－20％范围内变化时,财务内部收益率,动态投资回收期和财务净现值等指标的敏感性分析,以财务内部收益率作为风险性评价指标,煤层气价格,成本和和投资为风险因素变量,对项目的风险性进行评价,研究结果表明,价格是影响项目经济性的最敏感因素,评价区煤层气项目风险程度中等,评价结果可为决策部门提供参考依据。     

煤层气水力压裂工艺技术

针对煤层气压裂储层选择和压裂施工的问题,从煤层地质力学角度,提出了煤层气压裂储层选择的评价指标及分级条件。结果表明,采用评价指标优选出3个主力煤层,根据煤心特征进行了室内压裂液优化实验,煤层物性和裂缝发育情况选用高排量(7~9 m~3/min)、低砂比(8%~9%)的缝网压裂方式进行施工。压裂结果显示施工中地表压力平稳,未发生砂堵,压裂后实际排采最高日产气量达2 470 m~3。     

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煤层气成藏研究包括煤层气从煤层气生成、储集、运移到聚集的整个过程。通过对国内外近十年来的勘探研究成果进行分析，从煤层气资源、生成、物性、保存、解吸、地压等6个成藏基本条件进行研究，总结出我国煤层气富集的基本规律。指出研究煤层气生成、储层非均质性、煤层气富集成藏机制、分布规律和高效勘探开发技术是我国煤层气近期研究的发展方向。     

活跃地下水对煤层气藏的破坏及其物理模拟

水文地质条件是影响煤层气富集成藏的重要因素之一，但是目前与之相关的研究却比较薄弱。为此，通过研究活跃的地下水不仅使煤层含气性降低，同时也导致煤层甲烷碳同位素值变轻的现象，应用FY-Ⅱ型煤层气成藏模拟系统，探讨了活跃的地下水对煤层气藏的破坏作用。结果显示，活跃的地下水会破坏煤层气富集成藏，对煤层气的保存不利，而地下水滞留区才是煤层气勘探的有利区域。     

煤层气成藏模拟技术及应用

煤层气作为一种非常规天然气,其运聚机制和成藏模式与常规天然气不同。认为应以高温、高压岩心测试分析技术为基础,充分考虑煤层气的吸附和解吸特性,嫁接常规天然气成藏模拟技术来建立煤层气成藏模拟装置,这也是国家 "973" 煤层气项目的重要研究内容。煤层气成藏模拟装置能模拟煤层气储层特征,能探索煤层气运聚机制,特别是能探索煤层气藏是如何形成的和煤层气系统是如何被打破的和恢复的,还能模拟地层水流动对煤层气的溶失作用;在诸多单因素模拟的基础上,该装置能开展综合模拟,最终进行量化分析、级别划分和建立煤层气成藏模式。