1、第一章第一章 煤层气工业的发展历程煤层气工业的发展历程煤层气俗称煤层气俗称“瓦斯瓦斯”，是赋存于煤层及其，是赋存于煤层及其围岩中的与煤炭共伴生的一种天然气体，围岩中的与煤炭共伴生的一种天然气体，国际上惯称其为煤层甲烷国际上惯称其为煤层甲烷(Coal bed(Coal bed MethaneMethane，简称，简称CBM)CBM)。它是地史时期煤中有。它是地史时期煤中有机质的热演化生烃产物，它的生成是以煤机质的热演化生烃产物，它的生成是以煤岩有机组成为基础，以各种地质运动、构岩有机组成为基础，以各种地质运动、构造活动引起的沉积埋藏导致的煤化作用为造活动引起的沉积埋藏导致的煤化作用为辅助条件，内
2、外因共同作用的结果。辅助条件，内外因共同作用的结果。第一章第一章 煤层气工业的发展历程煤层气工业的发展历程煤层气是一种非常规天然气资源，也是一种战略性的后煤层气是一种非常规天然气资源，也是一种战略性的后备资源，由于能源危机和环保问题日益受到世界各国的备资源，由于能源危机和环保问题日益受到世界各国的重视，开发煤层甲烷逐渐提到议事日程上来。通过政策重视，开发煤层甲烷逐渐提到议事日程上来。通过政策扶持和科研投入成功地实现了从扶持和科研投入成功地实现了从“瓦斯灾害瓦斯灾害”到到“优质优质能源能源”的认识转变以及从的认识转变以及从“井下抽放井下抽放”到到“地面开发地面开发”的技术革新，特别是美国多年来在
3、煤层气勘探开发中所的技术革新，特别是美国多年来在煤层气勘探开发中所积累的技术和经验，以及所取得的显著效益，更促使了积累的技术和经验，以及所取得的显著效益，更促使了煤层气工业在世界范围内的蓬勃发展。煤层气工业在世界范围内的蓬勃发展。第一章第一章 煤层气工业的发展历程煤层气工业的发展历程第一节第一节 煤层气工业的萌芽煤层气工业的萌芽第二节第二节 煤层气工业的形成煤层气工业的形成第三节第三节 煤层气工业的蓬勃发展煤层气工业的蓬勃发展第四节第四节 中国的煤层气工业中国的煤层气工业第五节第五节 中美煤层气工业的比较中美煤层气工业的比较第一节 煤层气工业的萌芽一、煤层气开采的萌芽一、煤层气开采的萌芽瓦斯气
4、体是煤矿安全生产中最大的威胁之一，有瓦斯气体是煤矿安全生产中最大的威胁之一，有“煤矿第一煤矿第一杀手杀手”之称。人类最早开采煤层气是出于采煤过程中安全的之称。人类最早开采煤层气是出于采煤过程中安全的需要，采抽出的煤层气被排放到空气中或直接燃烧掉，并没需要，采抽出的煤层气被排放到空气中或直接燃烧掉，并没有加以利用。有加以利用。最早的有历史记载的瓦斯抽放可追溯到最早的有历史记载的瓦斯抽放可追溯到16371637年以前，我国年以前，我国天工开物天工开物一书记载了利用竹管引排煤中瓦斯的方法。一书记载了利用竹管引排煤中瓦斯的方法。早在早在17331733年，英国一家煤矿首次进行了煤矿瓦斯抽放和管道年，英
5、国一家煤矿首次进行了煤矿瓦斯抽放和管道输送的尝试。输送的尝试。18441844年，又有一个发生过瓦斯爆炸事故的矿井年，又有一个发生过瓦斯爆炸事故的矿井将采空区的瓦斯抽放至地面。将采空区的瓦斯抽放至地面。1919世纪的欧洲曾有过尝试钻入世纪的欧洲曾有过尝试钻入煤层抽出煤层气，以减少采矿危险。煤层抽出煤层气，以减少采矿危险。1919世纪后期，英国威尔世纪后期，英国威尔士开始进行从煤层中抽排瓦斯的试验。英国生产矿井中，士开始进行从煤层中抽排瓦斯的试验。英国生产矿井中，45%45%的甲烷通过管道抽排到地面进行利用。的甲烷通过管道抽排到地面进行利用。第一节 煤层气工业的萌芽二、煤层气开发的诞生二、煤层气
6、开发的诞生随着世界经济的发展，煤炭资源被大规模开发和利用，煤矿瓦随着世界经济的发展，煤炭资源被大规模开发和利用，煤矿瓦斯爆炸事故也频频发生。斯爆炸事故也频频发生。19071907年，美国发生了其历史上最致命年，美国发生了其历史上最致命的一次矿难，西弗吉尼亚的一次爆炸夺走了的一次矿难，西弗吉尼亚的一次爆炸夺走了362362个人的生命，该个人的生命，该年美国矿难死亡人数达年美国矿难死亡人数达32003200余人。余人。据专家统计，到据专家统计，到2020世纪初期，美国的矿难每年有近世纪初期，美国的矿难每年有近6 6的矿工葬的矿工葬身井下，近身井下，近6 6的工友落下终身残疾，的工友落下终身残疾，6
7、 6的从业者受到不同程的从业者受到不同程度的暂时性损害。英国煤矿历史上约有度的暂时性损害。英国煤矿历史上约有1500015000人死于瓦斯爆炸事人死于瓦斯爆炸事故，最严重的一次是故，最严重的一次是19131913年年1010月月1414日发生在日发生在SenghenyddSenghenydd煤矿的煤矿的瓦斯爆炸事故，死亡瓦斯爆炸事故，死亡439439人。人。我国瓦斯事故发生的频率更高，煤矿高瓦斯和瓦斯突出矿井占我国瓦斯事故发生的频率更高，煤矿高瓦斯和瓦斯突出矿井占总矿井数的总矿井数的46%46%。在中国煤矿重大恶性事故中，瓦斯爆炸引起的。在中国煤矿重大恶性事故中，瓦斯爆炸引起的事故约占事故约占
8、70-80%70-80%，造成的伤亡占到特大事故伤亡人数的九成。，造成的伤亡占到特大事故伤亡人数的九成。第一节 煤层气工业的萌芽瓦斯不仅是矿工的生命杀手，还是人类生存环境瓦斯不仅是矿工的生命杀手，还是人类生存环境的破坏者。甲烷是造成环境温室效应的的破坏者。甲烷是造成环境温室效应的3 3种主要气种主要气体体(甲烷、二氧化碳和氟利昂甲烷、二氧化碳和氟利昂)之一，如果以原子之一，如果以原子为基准，甲烷的加热效应是为基准，甲烷的加热效应是CO2CO2的的2121倍，以重量为倍，以重量为基准则达基准则达7070倍。甲烷排入大气层，不仅因其温室倍。甲烷排入大气层，不仅因其温室效应引起气候异常，而且消耗大气
9、平流层中的臭效应引起气候异常，而且消耗大气平流层中的臭氧，对臭氧层的破坏能力是二氧化碳的氧，对臭氧层的破坏能力是二氧化碳的7 7倍，严重倍，严重削弱了臭氧层对太阳紫外线侵袭的防护作用，危削弱了臭氧层对太阳紫外线侵袭的防护作用，危害人类健康。害人类健康。第一节 煤层气工业的萌芽在此期间，美国在不断探索中逐渐将常规油气钻井技术引在此期间，美国在不断探索中逐渐将常规油气钻井技术引进煤层气的开发中来，采用常规油气理论做指导进行钻井。进煤层气的开发中来，采用常规油气理论做指导进行钻井。19201920年和年和19311931年，美国在粉河盆地中部的怀俄德克煤层和年，美国在粉河盆地中部的怀俄德克煤层和阿巴
10、拉契亚北部比格郎气田的匹兹堡煤层先后打出阿巴拉契亚北部比格郎气田的匹兹堡煤层先后打出3 3口煤口煤层气自流井。层气自流井。2020世纪世纪5050年代以来，菲利浦石油公司参与圣胡安盆地的煤年代以来，菲利浦石油公司参与圣胡安盆地的煤层气开发，在水果地组煤层打出一大批气井，其中大多数层气开发，在水果地组煤层打出一大批气井，其中大多数井均获成功。井均获成功。19531953年，美国在圣胡安煤田钻了第一口地面煤层气井，产年，美国在圣胡安煤田钻了第一口地面煤层气井，产气量达气量达1.21.2万方万方/日。日。2020世纪世纪4040年代，德国的一座煤矿首次大规模开采煤层气，年代，德国的一座煤矿首次大规模
11、开采煤层气，排到地面并加以利用。排到地面并加以利用。第一节 煤层气工业的萌芽2020世纪世纪7070年代，美国的煤矿主为了寻求一条根治煤年代，美国的煤矿主为了寻求一条根治煤矿瓦斯事故的途径，尝试着利用石油天然气开发技矿瓦斯事故的途径，尝试着利用石油天然气开发技术进行煤矿瓦斯地面预抽试验。经过近术进行煤矿瓦斯地面预抽试验。经过近1010年的探索，年的探索，煤矿瓦斯地面抽采获得成功。之后，一些石油公司煤矿瓦斯地面抽采获得成功。之后，一些石油公司纷纷介入，在政府扶持下逐步形成了一个介于煤炭纷纷介入，在政府扶持下逐步形成了一个介于煤炭工业和石油天然气工业之间的新兴产业工业和石油天然气工业之间的新兴产业
12、煤层气煤层气开发。开发。第二节 煤层气工业的形成在在2020世纪世纪7070年代以前，美国煤矿抽放煤层气主要是为了煤年代以前，美国煤矿抽放煤层气主要是为了煤矿井下安全目的。矿井下安全目的。19941994年以前美国每年因采煤而排放的甲年以前美国每年因采煤而排放的甲烷总量达到烷总量达到4242亿立方米，不仅严重污染了大气层而且浪费亿立方米，不仅严重污染了大气层而且浪费了巨大的动力和资金。了巨大的动力和资金。进入进入2020世纪世纪7070年代，在全球能源危机的影响下，石油价格年代，在全球能源危机的影响下，石油价格一度高涨，美国首先意识到煤层气可以作为一种能源，能一度高涨，美国首先意识到煤层气可以
13、作为一种能源，能够有效缓解石油供需矛盾。美国能源部做出了开展包括煤够有效缓解石油供需矛盾。美国能源部做出了开展包括煤层气在内的非常规天然气回收研究的决定。层气在内的非常规天然气回收研究的决定。从从19781978年开始对全美年开始对全美1616个含煤盆地进行了长达个含煤盆地进行了长达8 8年的煤层年的煤层气研究。对煤层气的储集和运移机理、生产方式和开采工气研究。对煤层气的储集和运移机理、生产方式和开采工艺有了进一步的认识，先后对艺有了进一步的认识，先后对1414个盆地做出了资源量计算。个盆地做出了资源量计算。第二节 煤层气工业的形成19801980年，美国政府出台了年，美国政府出台了能源意外获
14、利法能源意外获利法，鼓励非常规气体能源和低渗，鼓励非常规气体能源和低渗透气藏的开发，其中可适用于煤层气的鼓励政策是第透气藏的开发，其中可适用于煤层气的鼓励政策是第2929条的税收补贴政策。条的税收补贴政策。该税收优惠政策的出台在煤层气开发的初期起到巨大的推动作用。该税收优惠政策的出台在煤层气开发的初期起到巨大的推动作用。19801980年年1212月，全世界第一个商业煤层气田月，全世界第一个商业煤层气田黑勇士盆地橡树林煤层气开发黑勇士盆地橡树林煤层气开发区建成投产，标志着美国煤层气产业进入起步阶段。美国天然气研究所和许区建成投产，标志着美国煤层气产业进入起步阶段。美国天然气研究所和许多天然气公
15、司开始了大规模煤层气商业性开发，不久又在圣胡安盆地取得重多天然气公司开始了大规模煤层气商业性开发，不久又在圣胡安盆地取得重大突破，至此黑勇士盆地和圣胡安盆地成为美国现在煤层气生产的主要基地。大突破，至此黑勇士盆地和圣胡安盆地成为美国现在煤层气生产的主要基地。其产量占全美煤层气产量其产量占全美煤层气产量80%80%以上。以上。两大盆地的煤层气产量的主要增长期开始于两大盆地的煤层气产量的主要增长期开始于19861986年，这归结于煤层气勘探、年，这归结于煤层气勘探、生产技术的重大进步以及联邦减税政策的实施。自生产技术的重大进步以及联邦减税政策的实施。自19801980年该法出台以后的年该法出台以后
16、的1010年间，美国黑勇士盆地煤层气开采得到的税收补贴大约是年间，美国黑勇士盆地煤层气开采得到的税收补贴大约是2.72.7亿美元，圣胡亿美元，圣胡安盆地的税收补贴为安盆地的税收补贴为8.68.6亿美元。亿美元。第二节 煤层气工业的形成19831983年，阿拉巴马州颁布了煤层气产业法规，是最早颁布煤年，阿拉巴马州颁布了煤层气产业法规，是最早颁布煤层气产业法规的美国州政府，弗吉尼亚州和西弗吉尼亚州又层气产业法规的美国州政府，弗吉尼亚州和西弗吉尼亚州又相继颁布了煤层气法规。阿拉巴马州和弗吉尼亚州在颁布煤相继颁布了煤层气法规。阿拉巴马州和弗吉尼亚州在颁布煤层气法规后，煤层气产量大幅度上升，由此产生的经
17、济效益层气法规后，煤层气产量大幅度上升，由此产生的经济效益和社会效益非常明显。和社会效益非常明显。19861986年以后，美国在取得东部浅层含煤盆地煤层气开发经验年以后，美国在取得东部浅层含煤盆地煤层气开发经验的基础上，同时对西部深层含煤盆地展开了研究，并取得了的基础上，同时对西部深层含煤盆地展开了研究，并取得了明显的开发效果。明显的开发效果。9090年代晚期，怀俄明州和蒙大拿州粉河盆年代晚期，怀俄明州和蒙大拿州粉河盆地的煤层气产量迅速增长，随后一度成为美国煤层气开采最地的煤层气产量迅速增长，随后一度成为美国煤层气开采最活跃的地区之一。煤层气产地也从当初的圣胡安、黑勇士盆活跃的地区之一。煤层气
18、产地也从当初的圣胡安、黑勇士盆地拓展到粉河、拉顿、尤因塔和大绿河等含煤盆地，同时涌地拓展到粉河、拉顿、尤因塔和大绿河等含煤盆地，同时涌现一批优秀的煤层气生产企业。现一批优秀的煤层气生产企业。圣胡安、黑勇士、粉河、拉顿、尤因塔圣胡安、黑勇士、粉河、拉顿、尤因塔-皮申斯和大绿河皮申斯和大绿河第二节 煤层气工业的形成最初最初能源以外获利法能源以外获利法中第中第2929条的税收条的税收优惠政策的适用期为优惠政策的适用期为1010年，即到年，即到19891989年底。年底。而而19881988年美国政府又把该项优惠政策延迟年美国政府又把该项优惠政策延迟到到19901990年底，后来政府又第二次把截止期年
19、底，后来政府又第二次把截止期推迟到推迟到19921992年底。在年底。在19791979年年1212月月3131日至日至19931993年年1 1月月1 1日之间钻探的井中生产出的煤日之间钻探的井中生产出的煤层气产量，在层气产量，在20032003年年1 1月月1 1日以前都可以享日以前都可以享受到第受到第2929条税收政策规定的补贴。条税收政策规定的补贴。第二节 煤层气工业的形成美国第美国第2929条的税收补贴政策的截止日期的条的税收补贴政策的截止日期的2 2次推迟，极大次推迟，极大地促进了煤层气开发者在地促进了煤层气开发者在3 3个截止日期之前，以最大的努个截止日期之前，以最大的努力钻探最
20、多的井以期获得最大限度的税收补贴。到力钻探最多的井以期获得最大限度的税收补贴。到19941994年年底，全美已有底，全美已有60006000多口煤层气井，正在生产的井超过多口煤层气井，正在生产的井超过55005500口，年产量逾口，年产量逾210108m3210108m3，占美国油气总产量的，占美国油气总产量的4.2%4.2%。美。美国的第国的第2929条的税收优惠政策有效推动了美国煤层气井数和条的税收优惠政策有效推动了美国煤层气井数和产量的增加，使美国煤层气产量从产量的增加，使美国煤层气产量从19831983年到年到19951995年的年的1212年年间，美国煤层气年产量从间，美国煤层气年产
21、量从1.71.7亿亿m3m3猛增到猛增到250250亿亿m3m3，基本形，基本形成产业规模。成产业规模。第二节 煤层气工业的形成煤层气的销售主要是通过管道输送到各类用户，因此天然气煤层气的销售主要是通过管道输送到各类用户，因此天然气管道政策直接影响着煤层气产业的形成与发展，是制约煤层管道政策直接影响着煤层气产业的形成与发展，是制约煤层气产业的重要政策因素。美国拥有完善的全国性天然气管道气产业的重要政策因素。美国拥有完善的全国性天然气管道系统。美国生产的煤层气主要通过天然气管道供应各类用户。系统。美国生产的煤层气主要通过天然气管道供应各类用户。因此，有关天然气管道输送的政策对煤层气产业具有直接影
22、因此，有关天然气管道输送的政策对煤层气产业具有直接影响。响。19921992年年5 5月，美国天然气管道向市场开放，美国能源管理委月，美国天然气管道向市场开放，美国能源管理委员会颁布了第员会颁布了第636636号法令，取消了管道公司对天然气购销市号法令，取消了管道公司对天然气购销市场的控制，实行了天然气管道的市场开放政策。美国联邦能场的控制，实行了天然气管道的市场开放政策。美国联邦能源管理委员会颁布的第源管理委员会颁布的第636636号法令和天然气工业的变化给煤号法令和天然气工业的变化给煤层气生产商带来的机会主要体现在以下几个方面：层气生产商带来的机会主要体现在以下几个方面：第二节 煤层气工业
23、的形成（1 1）煤层气生产商可拥有多种选择来出售煤层气。）煤层气生产商可拥有多种选择来出售煤层气。大多数矿区靠近主要的天然气消费区和市场，因此，大多数矿区靠近主要的天然气消费区和市场，因此，煤层气生产商可通过市场中间商销售煤层气，或直煤层气生产商可通过市场中间商销售煤层气，或直接销售给附近市场的分销商和终端用户。接销售给附近市场的分销商和终端用户。（2 2）由于存在运输容量二级市场和普遍开放规定，）由于存在运输容量二级市场和普遍开放规定，煤层气生产商可以自由地将煤层气输入天然气管道。煤层气生产商可以自由地将煤层气输入天然气管道。（3 3）煤层气生产商能获得较高的煤层气井口价。）煤层气生产商能获
24、得较高的煤层气井口价。第二节 煤层气工业的形成有人曾预言在有人曾预言在19931993年初停止减税政策之后，煤层气的产量年初停止减税政策之后，煤层气的产量将会减少甚至停止。然而这种情况并没有发生，或许是因将会减少甚至停止。然而这种情况并没有发生，或许是因为天然气被认为是一种理想的清洁能源，以及现在新的生为天然气被认为是一种理想的清洁能源，以及现在新的生产技术的发展已经不需要减税刺激政策就可以实现煤层气产技术的发展已经不需要减税刺激政策就可以实现煤层气的盈利性生产。的盈利性生产。19981998年全美煤层气产量已达年全美煤层气产量已达324324亿亿m3m3，约，约占当年天然气总产量的占当年天然
25、气总产量的7%7%。煤层气在美国能源结构中占据了举足轻重的地位，美国煤煤层气在美国能源结构中占据了举足轻重的地位，美国煤层气产业的成功发展已在保证美国能源供应安全和经济发层气产业的成功发展已在保证美国能源供应安全和经济发展方面起到了不可忽视的作用。展方面起到了不可忽视的作用。第三节第三节 煤层气工业的蓬勃发展煤层气工业的蓬勃发展世界上目前发现有世界上目前发现有7474个国家蕴藏着煤炭资个国家蕴藏着煤炭资源，同时也赋存着煤层气资源。根据国际源，同时也赋存着煤层气资源。根据国际能源机构能源机构(IEA)(IEA)估计估计,全球陆上煤田在深于全球陆上煤田在深于2000m2000m的煤层气资源量约为的
26、煤层气资源量约为260260万亿万亿m3,m3,是常是常规天然气探明储量的两倍多。其中，俄罗规天然气探明储量的两倍多。其中，俄罗斯、加拿大、中国、美国等国均超过斯、加拿大、中国、美国等国均超过1010万万亿亿m3m3。第三节第三节 煤层气工业的蓬勃发展煤层气工业的蓬勃发展美国煤层气工业在近几年来取得长足进步的关键是对煤盆美国煤层气工业在近几年来取得长足进步的关键是对煤盆地进行了系统全面的地质综合评价，尤其是在黑勇士盆地、地进行了系统全面的地质综合评价，尤其是在黑勇士盆地、皮申斯盆地、圣胡安盆地开展了大规模的研究和开发试验。皮申斯盆地、圣胡安盆地开展了大规模的研究和开发试验。根据他们的经验，在选
27、择勘探、开发煤层的有利区块进行根据他们的经验，在选择勘探、开发煤层的有利区块进行地质综合评价时，应考虑下列一些地质因素，即气含量、地质综合评价时，应考虑下列一些地质因素，即气含量、渗透性、煤阶、煤层的物理性质、煤层厚度、埋深、地温渗透性、煤阶、煤层的物理性质、煤层厚度、埋深、地温梯度、地应力、顶底板岩层特征、沉积环境及构造条件等。梯度、地应力、顶底板岩层特征、沉积环境及构造条件等。其中其中,煤层厚度、煤阶、气含量、渗透性、埋深和构造条件煤层厚度、煤阶、气含量、渗透性、埋深和构造条件是选择煤层气开发有利区块时必须优先考虑的因素。是选择煤层气开发有利区块时必须优先考虑的因素。第三节第三节 煤层气工
28、业的蓬勃发展煤层气工业的蓬勃发展美国煤层气总资源量美国煤层气总资源量2121万亿立方米。美国是世界上煤层气万亿立方米。美国是世界上煤层气商业化开发最成功的国家，也是煤层气产量最高的国家。商业化开发最成功的国家，也是煤层气产量最高的国家。美国煤层气主要赋存在美国煤层气主要赋存在1500m1500m以浅的煤层，近以浅的煤层，近85%85%分布在西分布在西部落基山脉中生代和新生代含煤盆地，其余部落基山脉中生代和新生代含煤盆地，其余15%15%分布在东分布在东部阿巴拉契亚含煤盆地和中部石炭纪含煤盆地。美国煤层部阿巴拉契亚含煤盆地和中部石炭纪含煤盆地。美国煤层气工业起步于气工业起步于2020世纪世纪70
29、70年代，大规模开发始于年代，大规模开发始于2020世纪世纪8080年年代。代。19901990年有煤层气井年有煤层气井29822982口，口，19951995年为年为72567256口井，口井，20002000年为年为1398613986口，口，20062006年则达到年则达到3000030000口口(图图1)1)，生产井数几，生产井数几乎每乎每5 5年翻一番。年翻一番。第三节第三节 煤层气工业的蓬勃发展煤层气工业的蓬勃发展煤层气探明剩余可采储量煤层气探明剩余可采储量19891989年仅有年仅有1041108m31041108m3，19911991年达到年达到2312108m32312108
30、m3，19991999年突破年突破4000108m34000108m3，20052005年为年为5633108m35633108m3。煤层气产量也直线上升，。煤层气产量也直线上升，19891989年为年为26108m326108m3，20052005年为年为491108m3491108m3，20062006年达到年达到540108m3(540108m3(图图1-4)1-4)，占美国天然气年总产量的，占美国天然气年总产量的10%10%。美国有完善的天然气管道系统，所生产的煤层气大部美国有完善的天然气管道系统，所生产的煤层气大部分进入天然气管网销售给燃气公司，矿井抽放煤层气分进入天然气管网销售给燃
31、气公司，矿井抽放煤层气有的直接供给坑口发电厂，有的则与煤混合燃烧作为有的直接供给坑口发电厂，有的则与煤混合燃烧作为锅炉燃料。锅炉燃料。图1-4 美国煤层气产量及钻井情况图第三节第三节 煤层气工业的蓬勃发展煤层气工业的蓬勃发展澳大利亚的煤炭资源量为澳大利亚的煤炭资源量为1.71012t1.71012t，煤层平均含气量为，煤层平均含气量为0.80.81 1 6.8m3/t6.8m3/t，煤层埋深普遍小于，煤层埋深普遍小于100Om100Om，渗透率多为，渗透率多为110-3110-31010-3m21010-3m2，煤层气资源量为，煤层气资源量为8101281012141012m3141012m3
32、主要分，主要分布在东部悉尼、鲍恩和苏拉特布在东部悉尼、鲍恩和苏拉特3 3个含煤盆地。澳大利亚煤层气勘个含煤盆地。澳大利亚煤层气勘探始于探始于19761976年，年，2020世纪末以来，由于充分吸收美国煤层气资源评世纪末以来，由于充分吸收美国煤层气资源评价和勘探、测试方面的成功经验，针对本国煤层含气量高、含水价和勘探、测试方面的成功经验，针对本国煤层含气量高、含水饱和度变化大、原地应力高等地质特点，成功开发和应用了水平饱和度变化大、原地应力高等地质特点，成功开发和应用了水平井高压水射流改选技术，使鲍恩盆地煤层气勘探开发取得了重大井高压水射流改选技术，使鲍恩盆地煤层气勘探开发取得了重大突破。澳大
33、利亚的一些矿井已广泛应用水平钻孔、斜交钻孔和地突破。澳大利亚的一些矿井已广泛应用水平钻孔、斜交钻孔和地面采空区垂直钻孔抽放等技术。面采空区垂直钻孔抽放等技术。19981998年澳大利亚煤层气产量只有年澳大利亚煤层气产量只有0.56108m30.56108m3，20062006年钻井年钻井11001100口，产量达口，产量达18108m3(18108m3(图图1-5)1-5)，已进入商业化开发阶段。已进入商业化开发阶段。图1-5 澳大利亚煤层气产量及钻井情况图第三节第三节 煤层气工业的蓬勃发展煤层气工业的蓬勃发展澳大利亚的煤层气勘探主要集中在东部的几个二叠纪澳大利亚的煤层气勘探主要集中在东部的几
34、个二叠纪-三叠纪含三叠纪含煤盆地，包括悉尼煤盆地，包括悉尼(Sydney)(Sydney)、冈尼达、冈尼达(GunnedahGunnedah)、博恩、博恩(Bowen)(Bowen)等盆地，其中博恩盆地的一些井经过测试已经转化为生产井。等盆地，其中博恩盆地的一些井经过测试已经转化为生产井。20002000年到年到20012001年度，仅博恩盆地用于煤层气勘探的费用就达年度，仅博恩盆地用于煤层气勘探的费用就达44404440万美元，占该盆地全部万美元，占该盆地全部1.21.2亿美元勘探费的亿美元勘探费的37%37%。昆士兰天然气公。昆士兰天然气公司已经在靠近司已经在靠近ChianchillChi
35、anchill的的Argyle-1Argyle-1井成功进行煤层气生产，日井成功进行煤层气生产，日产量超过产量超过28230m328230m3。目前，煤层气的勘探开发已经成为昆士兰石。目前，煤层气的勘探开发已经成为昆士兰石油和天然气工业的基本部分。澳大利亚的煤层气勘探开发以井下油和天然气工业的基本部分。澳大利亚的煤层气勘探开发以井下定向井开发为主，借助比较发达的天然气管网系统，产量增长较定向井开发为主，借助比较发达的天然气管网系统，产量增长较快，煤层气产量已成为天然气产量的重要组成部分。快，煤层气产量已成为天然气产量的重要组成部分。第三节第三节 煤层气工业的蓬勃发展煤层气工业的蓬勃发展据估计，
36、加拿大据估计，加拿大1717个盆地和含煤区煤层气资源量为个盆地和含煤区煤层气资源量为17.9101217.91012761012m3761012m3，其中阿尔伯达省是加拿大最主，其中阿尔伯达省是加拿大最主要的煤层气资源区。加拿大煤层气开发起步比较晚，要的煤层气资源区。加拿大煤层气开发起步比较晚，20002000年以前由于市场价格、生产技术等原因，煤层气被列为无年以前由于市场价格、生产技术等原因，煤层气被列为无经济开采价值的资源。经济开采价值的资源。1987198720012001年，加拿大仅有年，加拿大仅有250250口口煤层生产井，其中煤层生产井，其中4 4口单井日产气量达到口单井日产气量达
37、到200020003000m33000m3。20002000年以来，在加拿大政府的支持下，一些研究机构根据年以来，在加拿大政府的支持下，一些研究机构根据本国以低变质煤为主的特点，开展了一系列技术研究工作，本国以低变质煤为主的特点，开展了一系列技术研究工作，多分支水平井、连续油管压裂等技术取得了重大进展，降多分支水平井、连续油管压裂等技术取得了重大进展，降低了煤层气开采成本；加上前两年北美地区常规天然气储低了煤层气开采成本；加上前两年北美地区常规天然气储量和产量下降，供应形势日趋紧张，天然气价格不断上升，量和产量下降，供应形势日趋紧张，天然气价格不断上升，给煤层气的发展带来了机遇。给煤层气的发展
38、带来了机遇。第三节第三节 煤层气工业的蓬勃发展煤层气工业的蓬勃发展20032003年，年，EnCanaEnCana和和MGVMGV公司合作，钻井公司合作，钻井10151015口，试采口，试采气气5.1108m35.1108m3，20062006年，钻井超过年，钻井超过30003000口，煤层气口，煤层气井累计超过井累计超过65006500口，产量达口，产量达55108 m3(55108 m3(图图1-6)1-6)。加拿大规划到加拿大规划到20102010年煤层气产量达到年煤层气产量达到140108m3140108m3，20202020年达到年达到280108280108390108m33901
39、08m3，煤层气产量将，煤层气产量将占其天然气总产量的占其天然气总产量的15%15%左右，形成与美国规模相近左右，形成与美国规模相近的煤层气产业。的煤层气产业。图1-6 加拿大煤层气产量及钻井情况图第三节第三节 煤层气工业的蓬勃发展煤层气工业的蓬勃发展煤炭储量居世界第二位的俄罗斯煤炭储量居世界第二位的俄罗斯20022002年开采煤炭年开采煤炭2.82.8亿吨，比亿吨，比20032003年增长年增长1.3%1.3%。但随着煤矿开采量的增。但随着煤矿开采量的增长，煤层气也被大量排入大气。因而俄煤田正尝试长，煤层气也被大量排入大气。因而俄煤田正尝试对煤层气进行回收利用。据悉，库兹巴斯煤田每年对煤层气
40、进行回收利用。据悉，库兹巴斯煤田每年排出的煤层气中有排出的煤层气中有1 1亿到亿到2 2亿立方米是通过抽气管道亿立方米是通过抽气管道排出矿井的，这部分煤层气便于回收。俄专家认为，排出矿井的，这部分煤层气便于回收。俄专家认为，利用煤层气发电有广阔前景，所产生的电能可用于利用煤层气发电有广阔前景，所产生的电能可用于煤矿生产或向外供应。除了发电，从煤矿抽出的煤煤矿生产或向外供应。除了发电，从煤矿抽出的煤层气在去掉煤颗粒和水分并提高浓度之后，还可用层气在去掉煤颗粒和水分并提高浓度之后，还可用于工业生产或居民采暖，也可用作汽车燃料。于工业生产或居民采暖，也可用作汽车燃料。第三节第三节 煤层气工业的蓬勃发
41、展煤层气工业的蓬勃发展库兹巴斯煤田范围内的别洛沃煤矿是俄罗斯煤层库兹巴斯煤田范围内的别洛沃煤矿是俄罗斯煤层气含量最高的煤矿。气含量最高的煤矿。19991999年，该煤矿的年采矿量年，该煤矿的年采矿量为为5050万吨，而煤矿的煤层气排放量却高达每分钟万吨，而煤矿的煤层气排放量却高达每分钟5050到到7070立方米。该煤矿早在立方米。该煤矿早在20002000年前就建成了全年前就建成了全俄惟一的利用煤层气的设施。据了解，目前别洛俄惟一的利用煤层气的设施。据了解，目前别洛沃煤矿每分钟可以压缩沃煤矿每分钟可以压缩5 5至至6 6立方米从矿井中抽出立方米从矿井中抽出的煤层气并利用其发电。由于从矿井回收煤
42、层气的煤层气并利用其发电。由于从矿井回收煤层气的成本只有煤开采成本的的成本只有煤开采成本的30%30%到到35%35%，煤层气所发，煤层气所发电力的价格比煤电价格要低得多。电力的价格比煤电价格要低得多。第三节第三节 煤层气工业的蓬勃发展煤层气工业的蓬勃发展京都议定书京都议定书生效后，该议定书框架下的生效后，该议定书框架下的“清洁发展清洁发展机制机制”允许就温室气体减排配额进行买卖。经合组织成允许就温室气体减排配额进行买卖。经合组织成员国通过这一机制在发展中国家投资做项目实现其部分员国通过这一机制在发展中国家投资做项目实现其部分温室气体减排承诺。温室气体减排承诺。京都议定书京都议定书规定了各国的
43、温室气体减排量。如果某规定了各国的温室气体减排量。如果某个国家达不到这一规定，它可以向额度尚有富余的发展个国家达不到这一规定，它可以向额度尚有富余的发展中国家购买剩余配额从而保证全球总体减排量达标，而中国家购买剩余配额从而保证全球总体减排量达标，而支付的资金可以作为国际基金，帮助这些发展中国家实支付的资金可以作为国际基金，帮助这些发展中国家实施具有环保意义的项目。被称为施具有环保意义的项目。被称为“清洁发展机制清洁发展机制”。第三节第三节 煤层气工业的蓬勃发展煤层气工业的蓬勃发展更加具体的操作是，煤矿公司回收煤层气将其用于发电。由于更加具体的操作是，煤矿公司回收煤层气将其用于发电。由于煤层气主
44、要成分为甲烷，燃烧后产生水蒸气和温室气体二氧化煤层气主要成分为甲烷，燃烧后产生水蒸气和温室气体二氧化碳，比起燃煤发电其二氧化碳排放量大为减少。由该项目产生碳，比起燃煤发电其二氧化碳排放量大为减少。由该项目产生的温室气体减排量被核实后，将由专门的国际基金收购。掌握的温室气体减排量被核实后，将由专门的国际基金收购。掌握基金的组织采用政府与私营部门合作机制由多国政府和多家私基金的组织采用政府与私营部门合作机制由多国政府和多家私营公司组成。这一组织可授权世界银行等国际组织作为托管方，营公司组成。这一组织可授权世界银行等国际组织作为托管方，代表该组织各参与方从项目中购买温室气体减排量。正是在这代表该组织
45、各参与方从项目中购买温室气体减排量。正是在这种运作方式下种运作方式下.煤矿企业获得了资金，可以继续推广抽取煤层煤矿企业获得了资金，可以继续推广抽取煤层气的做法，不但发了电，还解决了安全问题和减少温室气体排气的做法，不但发了电，还解决了安全问题和减少温室气体排放问题，因此它对煤矿企业是很有益的。放问题，因此它对煤矿企业是很有益的。第三节第三节 煤层气工业的蓬勃发展煤层气工业的蓬勃发展开发利用煤层气是一个开发利用煤层气是一个“变废为宝变废为宝”的过程，能够的过程，能够实现社会效益、环境效益和经济效益的统一。通过实现社会效益、环境效益和经济效益的统一。通过对煤层气的开发将煤层中的瓦斯气体分离出来，对
46、对煤层气的开发将煤层中的瓦斯气体分离出来，对于煤矿开采极其重要。煤层中的瓦斯气体是煤矿爆于煤矿开采极其重要。煤层中的瓦斯气体是煤矿爆炸的祸根，去除瓦斯气体可以从根本上避免采煤工炸的祸根，去除瓦斯气体可以从根本上避免采煤工人受矿井瓦斯爆炸的威胁；煤矿瓦斯气体中人受矿井瓦斯爆炸的威胁；煤矿瓦斯气体中95%95%的成的成分为甲烷，它直接排放到大气中会对空气造成严重分为甲烷，它直接排放到大气中会对空气造成严重污染。现在，可以将钻井取出的瓦斯气体进行回收，污染。现在，可以将钻井取出的瓦斯气体进行回收，经过处理之后即可作为新的替代能源再利用。经过处理之后即可作为新的替代能源再利用。第四节 中国的煤层气工业
47、一、我国煤层气工业的发展历程一、我国煤层气工业的发展历程我国是世界上第一产煤大国，煤炭资源量巨大，我国是世界上第一产煤大国，煤炭资源量巨大，煤层气资源十分丰富。由于中国经济的迅速发展，煤层气资源十分丰富。由于中国经济的迅速发展，对能源的需求也越来越大，有必要开发新的能源。对能源的需求也越来越大，有必要开发新的能源。并且煤层气是煤矿事故的罪魁祸首，国内煤矿矿并且煤层气是煤矿事故的罪魁祸首，国内煤矿矿难难70708080都是由瓦斯爆炸引起，开发煤层气都是由瓦斯爆炸引起，开发煤层气可以有效预防事故发生，改善矿山生产工作条件，可以有效预防事故发生，改善矿山生产工作条件，保护环境。因此开发煤层气对中国来
48、说十分必要。保护环境。因此开发煤层气对中国来说十分必要。第四节第四节 中国的煤层气工业中国的煤层气工业我国的煤矿井下瓦斯抽放始于我国的煤矿井下瓦斯抽放始于2020世纪世纪5050年代。年代。19521952年，煤炭年，煤炭部率先在辽宁抚顺矿务局龙凤煤矿进行了井下瓦斯抽放试验，部率先在辽宁抚顺矿务局龙凤煤矿进行了井下瓦斯抽放试验，并获得成功。并获得成功。19571957年，阳泉矿务局四矿试验成功了邻近层抽年，阳泉矿务局四矿试验成功了邻近层抽放煤层气的方法。放煤层气的方法。2020世纪世纪7070年代末至年代末至8080年代初我国煤层气进年代初我国煤层气进入地面开发阶段，原煤炭工业部煤炭科学研究院
49、抚顺煤研所入地面开发阶段，原煤炭工业部煤炭科学研究院抚顺煤研所曾在抚顺、阳泉、焦作、白沙、包头等高瓦斯矿区施工了曾在抚顺、阳泉、焦作、白沙、包头等高瓦斯矿区施工了2020余口地面瓦斯抽排试验井，用于解决煤矿瓦斯突出问题。这余口地面瓦斯抽排试验井，用于解决煤矿瓦斯突出问题。这批地面瓦斯抽排钻孔可谓是我国采用地面垂直井进行煤层气批地面瓦斯抽排钻孔可谓是我国采用地面垂直井进行煤层气开采的最先尝试。然而，由于当时井位选择和技术、设备等开采的最先尝试。然而，由于当时井位选择和技术、设备等条件的限制，试验未达到预期效果。条件的限制，试验未达到预期效果。19851985年国家经委修订年国家经委修订资源综合利
50、用目录资源综合利用目录，把瓦斯列入废弃能源。，把瓦斯列入废弃能源。第四节 中国的煤层气工业9090年代初，我国开始研究煤层气地面开发技术，年代初，我国开始研究煤层气地面开发技术，当时已有近当时已有近7070口煤层气试验井，尤其是辽宁铁法、口煤层气试验井，尤其是辽宁铁法、山西晋城以及安徽淮北等矿区的煤层气开发试验山西晋城以及安徽淮北等矿区的煤层气开发试验已显示出良好的前景，有的单井日产气量达已显示出良好的前景，有的单井日产气量达7 0007 000方，全国煤层气产量近方，全国煤层气产量近6 6亿方。我国煤层气资源的亿方。我国煤层气资源的大规模开发计划引起了世界的关注，联合国大规模开发计划引起了世
