煤層氣開發(fā)正處于快速發(fā)展拐點(diǎn)
煤層氣俗稱“瓦斯”，既是煤礦瓦斯爆炸事故的根源，也是溫室效應(yīng)強(qiáng)于二氧化碳的溫室氣體，還是高熱值的清潔能源，主要成分與天然氣相同。加快開發(fā)利用煤層氣，既有利于安全生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)碳減排，也能有效緩解我國對(duì)進(jìn)口天然氣的依賴，保障國家能源安全。
作為煤的伴生礦產(chǎn)資源，煤層氣的開采原理是通過降低煤儲(chǔ)層壓力，將“吸附態(tài)”甲烷抽采成“游離態(tài)”，再運(yùn)至井口。我國煤層氣開發(fā)，包括煤礦井下瓦斯抽采和地面鉆井煤層氣開發(fā)兩種方式。
長(zhǎng)期以來，國外對(duì)我國煤層氣鉆采技術(shù)實(shí)行嚴(yán)格封鎖和保密。經(jīng)過20多年探索，我國煤層氣開發(fā)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，初步形成了一系列勘探、開采的工藝技術(shù)，不少煤層氣企業(yè)找到了適合自己的開采方式。
位于山西東南部的沁水煤田，是我國探明儲(chǔ)量最多的煤層氣田，因抽采難度大，曾是世界公認(rèn)的煤層氣抽采“禁區(qū)”。山西晉煤無煙煤礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司副總經(jīng)理王保玉說，剛開始探索開采煤層氣時(shí)，大多交給外資公司或?qū)W習(xí)別人的經(jīng)驗(yàn)，不少外資公司的勘探開發(fā)技術(shù)遭遇“水土不服”，當(dāng)時(shí)沒有人相信中國能采出自己的煤層氣，連銀行都不愿貸款。
“瓦斯和煤炭的關(guān)系就像血與肉，割肉必然流血，采血也必然傷肉。”王保玉說，經(jīng)過探索，一套獨(dú)有的“井上井下聯(lián)合、采煤采氣一體化”模式應(yīng)運(yùn)而生。通過地面打井與煤礦井下抽取相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)煤炭和瓦斯的邊采邊抽，在保證煤礦安全生產(chǎn)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)煤層氣的開發(fā)利用。如今，沁水煤田已成為我國煤層氣開發(fā)程度最高、生產(chǎn)活動(dòng)最活躍的地區(qū)，擁有煤層氣生產(chǎn)井11000余口。
不同于沁水煤田大區(qū)塊滾動(dòng)式開發(fā)，遼寧阜新采用了“小步慢跑”的滾動(dòng)開發(fā)方式。阜新宏地勘新能源有限公司項(xiàng)目負(fù)責(zé)人陳兆山表示，他們一年只新開采兩口煤層氣井，邊施工邊研究，找到“甜點(diǎn)”(煤層氣行業(yè)將產(chǎn)氣量高的區(qū)塊稱為“甜點(diǎn)”)。目前，阜新煤層氣日產(chǎn)氣量大于3000立方米的井占總井?dāng)?shù)的56.3%，平均單井日產(chǎn)氣量3200立方米左右。
經(jīng)過多年實(shí)踐，全國煤層氣勘探開發(fā)投入已達(dá)800億元以上。國家重大煤層氣科技專項(xiàng)實(shí)施以來，已公布全國煤層氣發(fā)明專利1325項(xiàng)、已授權(quán)578項(xiàng)，授權(quán)實(shí)用新型專利892項(xiàng)，頒布了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等數(shù)百項(xiàng)。煤層氣勘探水平提升的同時(shí)，我國低濃度瓦斯提純、乏風(fēng)瓦斯氧化利用技術(shù)也初步取得突破。
適用不同地質(zhì)條件的勘探開發(fā)技術(shù)尚未形成
我國煤層氣勘探開發(fā)存在許多“先天問題”。國家能源委專家咨詢委員會(huì)專家孫茂遠(yuǎn)表示，與美國、加拿大、澳大利亞等煤層氣開發(fā)條件較好的國家相比，我國經(jīng)歷過多期次地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，煤層受到嚴(yán)重?cái)D壓破壞，七成煤層氣資源屬于難采資源。僅依靠引進(jìn)技術(shù)是不夠的，必須探索出一條中國特色的煤層氣勘探開發(fā)之路。
產(chǎn)能轉(zhuǎn)化率低、資源動(dòng)用率低、單井產(chǎn)量低，是我國煤層氣產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期面臨的困擾。北京奧瑞安能源技術(shù)開發(fā)有限公司總裁楊陸武說，2017年地面煤層氣產(chǎn)能已達(dá)132億立方米，但實(shí)際產(chǎn)量只有49.6億立方米，產(chǎn)能轉(zhuǎn)化率不足40%。且這些產(chǎn)量集中在山西晉城、離柳兩個(gè)區(qū)域，兩地含氣總資源量約3090億立方米，相比全國總量，資源動(dòng)用率不足0.1%。
王保玉表示，目前，無論是煤層氣總產(chǎn)量，還是單井產(chǎn)氣量方面，均未能扭轉(zhuǎn)長(zhǎng)期偏低的現(xiàn)狀，主要原因在于技術(shù)的“適應(yīng)性”不足。以山西、貴州為例，山西煤層較厚，貴州幾乎都是淺層煤，且層數(shù)多。加之貴州地表、地下地質(zhì)復(fù)雜，針對(duì)不同地質(zhì)條件，目前仍缺乏成熟的煤層氣開發(fā)技術(shù)。
貴州省能源局石油天然氣處處長(zhǎng)張棟說，貴州煤層氣利用絕大部分采取井下抽取，而不是地面打井鉆采，技術(shù)是制約煤層氣開發(fā)利用的重要因素。盤江煤層氣開發(fā)利用有限公司副總經(jīng)理周建軍說，公司煤層氣開發(fā)主要是煤礦瓦斯治理以及瓦斯發(fā)電，地面抽采還處于辦理手續(xù)階段。由于成本高、技術(shù)不成熟，采出來的氣提取完試驗(yàn)參數(shù)后，只能點(diǎn)燃燒掉。
技術(shù)制約也體現(xiàn)在收益上。“按目前單方氣1.74元的收入計(jì)算，我們的利潤(rùn)只有6分錢。”中石油華北油田分公司副總經(jīng)理朱慶忠指出，受工程技術(shù)不適應(yīng)等影響，區(qū)域內(nèi)不同產(chǎn)氣井的日產(chǎn)氣量差別大，單井產(chǎn)量遲遲難以提升，這也導(dǎo)致整體盈利水平較低，抗風(fēng)險(xiǎn)能力差。
去年下半年在阜新召開的2018年全國煤層氣學(xué)術(shù)研討會(huì)上，學(xué)界業(yè)界專家提到，因?yàn)橘Y金投入不足，一些新理念和新技術(shù)面臨難以利用和推廣的問題。
緊扣技術(shù)“適應(yīng)性” 因地制宜技術(shù)創(chuàng)新
孫茂遠(yuǎn)等專家建議，應(yīng)堅(jiān)持“低成本”戰(zhàn)略，突出科技創(chuàng)新引領(lǐng)，提升天然氣保供能力。
一方面，加大基礎(chǔ)研究投入，針對(duì)不同地質(zhì)條件研發(fā)不同的煤層氣開發(fā)科技成果。數(shù)據(jù)顯示，“十三五”期間，國家重大科技專項(xiàng)中，煤層氣的項(xiàng)目數(shù)量和中央財(cái)政資金投入較“十二五”期間分別下降37.5%和49%。
孫茂遠(yuǎn)指出，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，科技進(jìn)步和市場(chǎng)化是推動(dòng)我國煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的兩個(gè)重要引擎。要聚焦煤層氣科技瓶頸問題，加強(qiáng)基礎(chǔ)研究和示范工程攻關(guān)，逐步探索適用于我國各類煤層氣資源的系列技術(shù)、工藝、裝備，培育和支持有條件的煤層氣企業(yè)上市，有效提高煤層氣產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
阜新市國土資源局地質(zhì)勘查科科長(zhǎng)戴曉燕說，作為資源枯竭型城市，阜新需要充分利用有效資源。在煤層氣開發(fā)上，一方面是“老井增產(chǎn)”，利用重復(fù)壓裂、注熱蒸汽及其他新技術(shù)增產(chǎn)，達(dá)到增加產(chǎn)氣量，提高采收率的目的;另一方面，阜新很多廢棄礦井采空區(qū)內(nèi)還有大量的瓦斯存在。此前經(jīng)過核算，總儲(chǔ)量達(dá)99.03億立方米，可采儲(chǔ)量49.5億立方米。“無論是老井增產(chǎn)還是在不同地質(zhì)條件下采氣，都需要成熟穩(wěn)定的技術(shù)和財(cái)政支持。”
另一方面，以示范工程引領(lǐng)技術(shù)研發(fā)方向，提升裝備水平。中國工程院院士、中國石油大學(xué)副校長(zhǎng)李根生指出，除基礎(chǔ)理論亟待突破外，當(dāng)前亟須研發(fā)新的高效經(jīng)濟(jì)的開發(fā)技術(shù)。
晉城市能源局有關(guān)負(fù)責(zé)人建議，國家層面設(shè)立煤層氣勘探開發(fā)創(chuàng)新專項(xiàng)基金，支持煤層氣勘探開發(fā)的基礎(chǔ)理論研究和開發(fā)利用工藝的探索和研究。依托國家煤層氣質(zhì)檢中心和煤與煤層氣共采國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室牽頭承擔(dān)國家煤層氣重大科技研發(fā)任務(wù)，加快推動(dòng)煤層氣技術(shù)創(chuàng)新。增加國內(nèi)外相關(guān)企業(yè)之間的相互交流，對(duì)于共性問題加快實(shí)踐研究，分享經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)并協(xié)同進(jìn)行技術(shù)突破。
