中國煤層氣資源潛力究竟有多大

 煤層氣是煤層中吸附的甲烷，俗稱瓦斯。是優(yōu)質(zhì)的潔凈能源。在煤層氣資源豐富的美國、加拿大、澳大利亞等國，煤層氣開發(fā)已是成熟的產(chǎn)業(yè)。由于我國經(jīng)濟建設(shè)持續(xù)、快速發(fā)展，能源需求總量日益增加，自20世紀90年代中期后，油氣生產(chǎn)已遠不能滿足經(jīng)濟建設(shè)和人民群眾日益提高的生活對潔凈能源的需求。

 

　　在中國石油股份公司登記的煤層氣、石油、天然氣礦權(quán)區(qū)內(nèi)，大都蘊藏著豐富的煤層氣資源。據(jù)中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院專家估計，中國石油礦權(quán)區(qū)內(nèi)的煤層氣有利勘探面積近7萬平方公里，預(yù)測煤層氣資源量14.3萬億立方米，占全國煤層氣資源量的近二分之一。其中，大部分分布在山西、陜西、內(nèi)蒙古、新疆等地。在中國石油股份公司所屬長慶油田、新疆油田、吐哈油田、華北油田等油氣田及其鄰近地區(qū)，有比較成熟的石油天然氣管網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施和下游市場，十分有利煤層氣的開發(fā)。少部分煤層氣資源分布在東北、湘贛、滇黔及川南等地中國石油登記區(qū)，其中湘、贛、滇、黔都是能源匱乏地區(qū)和能源輸入大省，這些地區(qū)的煤層氣資源開發(fā)對經(jīng)濟發(fā)展、改善居民生活水平具有重要意義。

　　開發(fā)潛力巨大：煤層氣儲量1130億立方米

　　我國已成為世界第三大石油進口國，是世界排名第二的石油消耗大國，石油進口依存度達40％。據(jù)最新油氣資源評價顯示，我國2000米以上的煤層氣資源量約為36.8萬億立方米，與常規(guī)天然氣資源量基本相當(dāng)，煤層氣資源及開發(fā)潛力巨大，目前已經(jīng)探明煤層氣儲量1130億立方米，具備形成煤層氣產(chǎn)業(yè)的資源基礎(chǔ)。

　　美國經(jīng)過技術(shù)攻關(guān)和政策扶持，煤層氣產(chǎn)量從1980年的不足1億立方米，發(fā)展到2005年的520億立方米，煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的步伐遠遠快于常規(guī)天然氣的發(fā)展，這說明煤層氣的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展是可以在近期內(nèi)實現(xiàn)的。

　　國外煤層氣發(fā)展和我國煤層氣開發(fā)規(guī)劃顯示，在保證必要投入和扶持政策支持的條件下，2015年，我國煤層氣年產(chǎn)量將實現(xiàn)100億立方米，約占同期國內(nèi)天然氣年產(chǎn)量的12%%—13%%，可以實現(xiàn)對天然氣的有效補充。

　　煤層氣開發(fā)：能源戰(zhàn)略接替的選擇

　　我國是目前世界第一產(chǎn)煤大國，煤層氣資源也十分豐富。隨著經(jīng)濟持續(xù)快速增長，國內(nèi)能源短缺、尤其是潔凈能源緊張的狀況日益凸顯。開發(fā)國內(nèi)豐富的煤層氣資源，是實現(xiàn)我國能源戰(zhàn)略接替和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要選擇。同時還可以進一步保障能源安全、改善能源結(jié)構(gòu)，減少甲烷等溫室氣體排放，促進煤礦生產(chǎn)安全，變害為利，變廢為寶，是建設(shè)環(huán)境友好型和諧社會的重要舉措。

 

　　煤層氣開發(fā)近年來已受到政府和國內(nèi)大型能源企業(yè)的高度重視，中國石油天然氣股份公司做出很大努力并取得了顯著成效。作為大型國有企業(yè)的中國石油，正為承擔(dān)社會責(zé)任、國家責(zé)任作出自己的貢獻，充分體現(xiàn)了中國石油所倡導(dǎo)的“創(chuàng)造能源，奉獻和諧”的企業(yè)精神。

　　煤層氣：實現(xiàn)規(guī)�；�抽采

　　隨著我國煤炭產(chǎn)量的不斷增加，近年來，煤炭生產(chǎn)面臨重大瓦斯災(zāi)害的局面。據(jù)統(tǒng)計，我國百萬噸煤炭產(chǎn)量的死亡率是美國的100倍，瓦斯災(zāi)害不但成為制約我國煤炭高效開采的關(guān)鍵因素之一，同時，也帶來了嚴重的負面影響。如果不重視和解決“先采氣、后采煤”的各項技術(shù)攻關(guān)和合理開采模式的推廣應(yīng)用，探討在煤礦接替區(qū)內(nèi)，用地面鉆井的方法，提前實現(xiàn)煤層氣規(guī)�；�抽采，一旦煤礦向深部延伸，煤炭開采規(guī)模加大，高瓦斯礦井越多，瓦斯災(zāi)害必將嚴重，不利于和諧社會的發(fā)展。

 

　　據(jù)專家介紹，煤層氣的主要成分為甲烷，甲烷的溫室效應(yīng)是二氧化碳的20倍。據(jù)統(tǒng)計，2006年，我國每年因采煤直接釋放到大氣的甲烷量為200多億立方米，對大氣環(huán)境造成了相當(dāng)?shù)钠茐�。開展技術(shù)攻關(guān)，突破技術(shù)瓶頸，開發(fā)利用煤層氣保護大氣環(huán)境，是中國自身經(jīng)濟社會發(fā)展的需要，同時，也是國際社會對中國提出的要求。

 

　　基于此，以中國石油天然氣股份公司為代表的大型國有能源企業(yè)，通過十余年不斷探索，投入大量資金和科研力量，開展了煤層氣勘探和開發(fā)試驗。他們在山西南部、江西豐城、遼寧阜新等多個地區(qū)取得突破性成果，初步實現(xiàn)了規(guī)模開發(fā)和商業(yè)化銷售，煤層氣開發(fā)已邁出堅實的一步。

 

　　加快煤層氣勘探開發(fā)

 

　　中國石油天然氣股份公司從上世紀80年代開始，密切跟蹤研究國外煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并于1994年在其所屬石油勘探開發(fā)科學(xué)研究院廊坊分院成立專門機構(gòu)，專業(yè)從事煤層氣基礎(chǔ)理論研究、試驗分析、勘探開發(fā)技術(shù)研發(fā)和現(xiàn)場開發(fā)試驗活動。

 

　　截至2006年底，他們已累計投資6.6億元，基礎(chǔ)理論研究取得進展，完成了不同煤級煤層氣生成、富集成藏以及煤層降壓解吸產(chǎn)氣、低滲儲層煤層氣滲流機理研究。尤其是打破了國外“中煤階成藏優(yōu)勢論”，建立了我國“高煤階成藏理論”，這一理論，得到國內(nèi)外煤層氣學(xué)術(shù)界的一致認同。

 

　　科技人員還完成了我國煤層氣資源評價、高產(chǎn)富集區(qū)預(yù)測、重點目標(biāo)區(qū)開發(fā)前景等研究。制定了煤層氣產(chǎn)業(yè)“十一五”規(guī)劃和中國石油煤層氣業(yè)務(wù)中長期發(fā)展規(guī)劃。先后在河北大城、江西豐城、湖南冷水江、山西沁水、大寧-吉縣、寧武、新疆昌吉等地，開展煤層氣鉆探和試采。共鉆各類探井或井組65口；在沁水、寧武兩個地區(qū)成功完成2口多分枝水平井試驗井；在大城、沁水、大寧、吉縣、寧武等地區(qū)，獲得具有商業(yè)價值的穩(wěn)定氣流；探明煤層氣儲量460億立方米，控制煤層氣儲量近2000億立方米。同時，還確定了十余個近期勘探目標(biāo)區(qū)。

 

　　通過走引進消化與自主研發(fā)相結(jié)合之路，形成了煤層氣目標(biāo)評價技術(shù)、實驗室分析化驗系列技術(shù)、繩索取心技術(shù)、保護煤層不受傷害的欠平衡鉆井技術(shù)、煤層壓裂增產(chǎn)系列技術(shù)、壓裂裂縫診斷技術(shù)、煤層氣井產(chǎn)能數(shù)值模擬技術(shù)、多分枝水平井鉆井技術(shù)、煤層排水降壓產(chǎn)氣技術(shù)以及地面集輸儲運技術(shù)等適合我國地質(zhì)條件的勘探開發(fā)系列技術(shù)。十多年的探索，為我國煤層氣大規(guī)模開發(fā)奠定了資源和技術(shù)基礎(chǔ)。

 

　　為煤層氣規(guī)�；�、

 

　　產(chǎn)業(yè)化探索新路

 

　　2006年，中國石油股份公司在山西沁水煤層氣田樊莊區(qū)塊投資1.5億元，開始探索井組和井網(wǎng)規(guī)模的開發(fā)試驗，取得一系列成功。通過樊莊煤層氣產(chǎn)業(yè)化示范基地建設(shè)，為我國煤層氣規(guī)�；�、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展探索一條新路。煤層氣勘探開發(fā)的實踐帶動了煤層氣科技的進步，以中國石油煤層氣以中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院為主的科學(xué)研究和攻關(guān)取得了如下顯著成效。

 

　　一是進一步探索我國煤層氣資源評價和選區(qū)的方法與理論，基本摸清了我國豐富的煤層氣資源總量。

 

　　二是初步建立了煤層氣實驗室和野外測試及分析方法、技術(shù)、指標(biāo)體系等。

 

　　三是建立企業(yè)級煤層氣垂直井鉆井、測井、完井、壓裂增產(chǎn)和排采生產(chǎn)的工藝技術(shù)體系和規(guī)范。

 

　　四是開展新型的煤層氣勘探開發(fā)技術(shù)的試驗。主要包括欠平衡鉆井技術(shù)、多分枝水平井技術(shù)、清潔壓裂液攜砂壓裂及氮氣泡沫壓裂技術(shù)和二氧化碳注入技術(shù)等。

 

　　沁水煤層氣田開發(fā)效果好

 

　　1995年，中國石油股份公司開始對沁水盆地煤層氣資源進行評價，并獲得鄭莊區(qū)塊煤層氣探礦權(quán)1090平方千米，該區(qū)預(yù)測煤層氣資源量3690億立方米。

 

　　1997年在該區(qū)樊莊區(qū)塊完成第一口煤層氣試驗井的鉆探，在埋藏深度480米的煤層內(nèi)，從厚度5.8米的煤層中獲得日產(chǎn)2800立方米以上的穩(wěn)定氣流，發(fā)現(xiàn)了沁水盆地煤層氣大氣田，揭開沁水盆地煤層氣勘探開發(fā)新的篇章。

 

　　其后幾年，中石油股份公司在該區(qū)樊莊區(qū)塊開展煤層氣試驗井組試驗，獲得單井日產(chǎn)氣2830—3050立方米的穩(wěn)定氣流。分布在西部鄭莊、東部樊莊區(qū)塊的12口探井也證實了上述兩個相鄰區(qū)塊的煤層氣資源富集、含氣量高（每噸原煤含煤層氣達到20—36立方米），而且，煤層埋藏淺、整體含氣開發(fā)條件好，是我國目前探明已知少有的高含氣煤層氣田。

 

　　通過勘探和開發(fā)試驗，中國石油在該區(qū)樊莊區(qū)塊獲得352億立方米煤層氣探明儲量、在鄭莊區(qū)塊獲得107.2億立方米探明儲量，2個區(qū)塊控制煤層氣儲量近千億立方米，獲得了國土資源部頒發(fā)的樊莊區(qū)塊110平方公里的煤層氣采礦權(quán)許可證，具備了煤層氣規(guī)模開發(fā)的資源基礎(chǔ)。

 

　　目前，中國石油股份公司已組織長期進行煤層氣研究與試驗的中國石油勘探開發(fā)研究廊坊分院完成沁水煤層氣田綜合開發(fā)方案，并在中國石油股份公司下屬的華北油田公司成立山西煤層氣勘探開發(fā)分公司，建立了煤層氣開發(fā)專業(yè)隊伍。

 

　　2006年，中國石油股份公司投資1.6億元，由上述2家單位合作，在沁水煤層氣田樊莊區(qū)塊開展煤層氣開發(fā)先導(dǎo)試驗工作，當(dāng)年共鉆煤層氣開發(fā)井230口，同時由廊坊石油分院在同一地區(qū)進行多分支水平井鉆井技術(shù)試驗，鉆樊平1—1水平試驗井1口，探索沁水高煤階低滲透煤層氣田的經(jīng)濟開發(fā)模式和實用開發(fā)技術(shù)。目前已完成的230口開發(fā)直井，已有60口井完成煤層壓裂改造，并于2007年初開始排采試氣。截至2月底，已有部分井將液面降至煤層臨界解吸壓力以下并開始產(chǎn)氣，近20余口井，單井日產(chǎn)氣達到1500—2500立方米，最高單井日產(chǎn)氣達到5245立方米。在該區(qū)已建成1座1200千瓦煤層氣燃氣發(fā)電站，架設(shè)高低壓輸電線20公里，鋪設(shè)集輸管網(wǎng)29公里，可為約200口井排采提供動力。

 

　　隨著排采繼續(xù)，將會有更多的井煤層壓力降至解吸壓力以下并達到實現(xiàn)穩(wěn)定產(chǎn)氣。經(jīng)過排采試驗與產(chǎn)量數(shù)值模擬，該區(qū)平均單井日產(chǎn)氣將達到2000—2500立方米以上。全部開發(fā)直井投產(chǎn)將建成年產(chǎn)煤層氣1.5億立方米以上。

 

　　掌握多分枝水平井煤層氣

 

　　開發(fā)技術(shù)

 

　　水平試驗井技術(shù)實驗獲得圓滿成功。據(jù)介紹，這種水平試驗井由1口多分支水平井和1口洞穴直井共同組成。洞穴井與直井地面距離189米，洞穴位置位于水平井進入煤層后50米處，并與水平井主井眼連通，主要作用是用于生產(chǎn)階段排水降壓和作為煤層氣產(chǎn)出的通道；水平井眼穿過洞穴后分成2個主支，在主枝兩側(cè)共鉆七個分支，總進尺6084米，煤層中的水平進尺5158.5米。鉆水平分支的目的是盡可能多的揭穿煤層，增加煤層產(chǎn)氣和導(dǎo)流能力，達到提高產(chǎn)量和煤層氣采收率的目的。

 

　　這項技術(shù)在國際、國內(nèi)都處于領(lǐng)先水平，其中，洞穴井強磁導(dǎo)引技術(shù)、水平井煤層識別與跟蹤技術(shù)、欠平衡煤層保護技術(shù)是該井成功的關(guān)鍵。目前，該井排采已4個月，連續(xù)產(chǎn)氣2個月以上，日產(chǎn)氣已上升到5000立方米以上。預(yù)計穩(wěn)定產(chǎn)氣量可達到1—2萬立方米。

 

　　該井的鉆井和試采的成功，標(biāo)志著中國石油股份公司全面掌握了多分枝水平井煤層氣開發(fā)技術(shù)，為煤層氣的高效開發(fā)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

 

　　2007年，中國石油將繼續(xù)加大沁水煤層氣田樊莊煤層氣開發(fā)先導(dǎo)試驗區(qū)投資和建設(shè)力度，計劃鉆直井700余口，多分枝水平井2口，完成地面集氣管網(wǎng)與配套壓縮站建設(shè)項目，使產(chǎn)氣井達到千口以上，建設(shè)煤層氣產(chǎn)能5億立方米，煤層氣產(chǎn)量達到2億立方米以上。并在今年適時建設(shè)連接氣田與南部西氣東輸管道，促進沁水煤層氣田的規(guī)模開發(fā)。

 

　　2010年：實現(xiàn)煤層氣30億立方米生產(chǎn)能力

 

　　我國西氣東輸管線、陜京一線、二線等輸氣骨干管網(wǎng)的陸續(xù)建成投產(chǎn)，為沿線煤層氣資源開發(fā)提供了前所未有的契機。準噶爾盆地、吐哈盆地、鄂爾多斯盆地、沁水盆地、大同-寧武盆地等都位于上述管道沿線，煤層氣資源豐富，也為上述管線提供潛在的資源保障。隨著近年我國經(jīng)濟高速發(fā)展和城市化進程加快，城市輸氣管網(wǎng)逐步建設(shè)和完善，城鎮(zhèn)居民生活燃料逐漸“氣化”，為煤層氣資源開發(fā)提供了潛力無限的市場條件。中國石油股份公司根據(jù)我國政府煤層氣發(fā)展“十一五”規(guī)劃，制定了中國石油股份公司煤層氣業(yè)務(wù)發(fā)展規(guī)劃：立足沁水、大寧、寧武等已有重點煤層氣勘探目標(biāo)和開發(fā)有利區(qū)的煤層氣資源，建設(shè)山西煤層氣產(chǎn)業(yè)基地，完善煤層氣開發(fā)配套技術(shù)，實現(xiàn)年產(chǎn)煤層氣20億立方米，到2010年，實現(xiàn)煤層氣30億立方米生產(chǎn)能力，初步實現(xiàn)煤層氣產(chǎn)業(yè)化。

 

　　在此基礎(chǔ)上，加大整個沁水盆地、鄂爾多斯盆地以及西北地區(qū)準噶爾盆地、吐哈盆地的煤層氣資源勘探和可采性評價，尋找5個以上有利開發(fā)目標(biāo)，力爭探明煤層氣儲量3000億立方米，保障煤層氣開發(fā)資源接替。到2030年，中國石油實現(xiàn)煤層氣年產(chǎn)量200—400億立方米，為我國能源可持續(xù)發(fā)展、支援國家經(jīng)濟建設(shè)做出應(yīng)有的貢獻。

 

　　■數(shù)字鏈接

 

　　最新油氣資源評價：

 

　　2000米以上的煤層氣資源量約為36.8萬億立方米

 

　　已經(jīng)探明煤層氣儲量1130億立方米

 

　　煤層氣資源分布：

 

　　主要在山西、陜西、內(nèi)蒙古、新疆等地長慶油田、新疆油田、吐哈油田、華北油田所屬油氣田及其鄰近地區(qū)

 

　　少部分分布在東北、湘贛、滇黔及川南等地

 

　　煤層氣富集含氣量高：

 

　　每噸原煤含煤層氣達到20—36立方米

 

　　煤層埋藏淺、整體含氣開發(fā)條件好

 

　　已知少有的高含氣煤層氣田

 

　　宏偉目標(biāo)：

 

　　“十一五”實現(xiàn)年產(chǎn)煤層氣20億立方米

 

　　2010年實現(xiàn)煤層氣30億立方米

 

　　探明煤層氣儲量3000億立方米

 

　　2015年實現(xiàn)年產(chǎn)量100億立方米

 

　　2030年實現(xiàn)煤層氣年產(chǎn)量200—400億立方米

 

　　■技術(shù)指南

 

　　勘探開發(fā)系列技術(shù)

 

　　煤層氣目標(biāo)評價技術(shù)實驗室分析化驗系列技術(shù)繩索取心技術(shù)

 

　　保護煤層不受傷害的欠平衡鉆井技術(shù)

 

　　煤層壓裂增產(chǎn)系列技術(shù)壓裂裂縫診斷技術(shù)煤層氣井產(chǎn)能數(shù)值模擬技術(shù)多分支水平井鉆井技術(shù)煤層排水降壓產(chǎn)氣技術(shù)地面集輸儲運技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)先世界洞穴井強磁導(dǎo)引技術(shù)水平井煤層識別與跟蹤技術(shù)欠平衡煤層保護技術(shù)

 

　　■名詞解釋

 

　　水平試驗井技術(shù)

 

　　水平試驗井由1口多分支水平井和1口洞穴直井共同組成。洞穴井與直井地面距離189米，洞穴位置位于水平井進入煤層后50米處，并與水平井主井眼連通，主要作用是用于生產(chǎn)階段排水降壓和作為煤層氣產(chǎn)出的通道。

 

　　水平井眼穿過洞穴后分成2個主支，在主枝兩側(cè)共鉆7個分支，總進尺6084米，煤層中的水平進尺5158.5米。

 

　　鉆水平分支的目的，盡可能多地揭穿煤層，增加煤層產(chǎn)氣和導(dǎo)流能力，以達提高產(chǎn)量和煤層氣采收率。

 

　　用此技術(shù)對該井排采4個月，連續(xù)產(chǎn)氣2個月以上，日產(chǎn)氣上升5000立方米以上。穩(wěn)定產(chǎn)氣量可達到1—2萬立方米。

 

　　■理論方法

 

　　五大進展

 

　　●探索煤層氣資源評價和選區(qū)的方法與理論，基本摸清了煤層氣資源總量

 

　　●初步建立煤層氣實驗室和野外測試及分析的方法、技術(shù)、指標(biāo)體系

 

　　●建立企業(yè)煤層氣垂直井鉆井、測井、完井、壓裂增產(chǎn)和排采生產(chǎn)的工藝技術(shù)體系和規(guī)范

 

　　●開展新型的煤層氣勘探開發(fā)技術(shù)試驗

 

　　●樊莊區(qū)塊煤層氣獲單井日產(chǎn)氣2830—3050立方米的穩(wěn)定氣流