煤层气:新兴能源能否燎原?

   2013-08-02 中国化工报黎红

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   图为晋煤集团寺河煤层气发电厂。    

 

    在石化资源日趋紧张、天然气价格上涨、煤矿安全事故频发的大背景下,煤层气作为热值高、储量大、燃烧清洁的非常规天然气资源,受到了业界专家的青睐。然而,其实际开发的现状并不尽如人意,与国家既定目标相差甚远。根据国家能源局的数据显示,2012年全国煤层气产量125亿立方米,利用总量52亿立方米,未完成产量155亿立方米、利用量80亿立方米的年度目标。那么,制约我国煤层气发展的因素有哪些?今后应从哪些方面去努力,让这种新兴能源之火能够燎原?在不久前由中国石油企业协会与决策者会议策划集团共同举办的第五届中国非常规油气大会上,记者对此进行了深入采访。


    看前景:市场广阔潜力巨大


    煤层气俗称瓦斯,是一种与煤炭伴生的非常规天然气,其发热量与常规天然气相当,是赋存于煤层及煤系地层中的烃类气体。


    “这一常常引发煤炭事故的‘麻烦’气体,却蕴含着巨大的资源价值。作为一种新的洁净、高效、优质、安全的能源,发展煤层气产业对保障煤矿安全生产、优化能源结构、保护生态环境具有重要意义。”一业内专家介绍说。


    首先,煤层气的下游应用与天然气类似,可用作民用、工业、发电和汽车燃料等。


    其次,煤层气市场需求巨大。在中国的一次性能源消费结构中,煤炭约占74.6%,处于主导地位;石油占17.6%;而天然气仅占2%,远低于23%的世界平均水平。随着终端能源需求逐步向优质高效洁净能源转化,燃气的需求迅速增长,市场供应缺口较大。开发利用煤层气,可有效弥补我国常规天然气供用量的不足,优化能源结构。


    第三,煤层气适应低碳经济与环境保护的要求。煤层气与石油、煤炭相比,同样热值情况下,释放到大气中的CO2比石油少50%,比煤炭少75% ,每利用1亿立方米甲烷,相当于减排150万吨CO2。煤层气的开发利用不仅可以有效降低甲烷的排放量,而且能够大大减排温室气体CO2,保护大气环境,这正是目前低碳经济所倡导的。

 
    国家发改委能源研究所经济中心副主任姜鑫民告诉记者,近年来,美国在非常规天然气勘探开发方面取得突破,产量快速增长,增强了美国在能源外交、应对气候变化等方面的主导权,对全球天然气市场、能源供应格局、地缘政治等产生了重大影响。


    同时,姜鑫民指出,美国发展非常规天然气的经验对我国有重要的借鉴意义。加快推进煤层气等非常规油气资源开发利用,增加天然气资源供应,对于缓解我国天然气的供需矛盾,调整能源结构,促进节能减排具有重要的战略意义。目前我国煤层气直接商业利用率偏低,未来随着天然气的供不应求,煤层气或将作为有效补充加速融入常规天然气产业链。我国煤层气产业将进入快速发展的新时期。


    广发证券分析师真怡也预计,相对页岩气,我国煤层气的开发经验和技术储备较足,“十二五”期间其发展速度预计将快于页岩气。


    找差距:技术水平亟待提升

 



日前,彬长煤业集团新生能源公司第二口煤层气水平对接井实现了从近距离到远距离的对接。图为对接现场。  

 


    基于煤层气的广阔前景,国外很多国家早就开始了对煤层气的开采。据中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所工程师郭敏介绍,美国是世界上最早开始煤层气地面开发,且商业化开发利用最为成功、规模最大的国家。1983~1995年的12年间,美国的煤层气年产量从1.7亿立方米猛增到250亿立方米,2005年煤层气产量达500亿立方米。加拿大的煤层气资源量占世界第2位,拥有连续油管施工技术和煤层气液氮压裂关键技术。德国在煤层气发电利用上也较为成功,主要技术特点是模块化燃气发电机组,采用集装箱式设计,便于拆装、运输,对30%浓度以上甚至略低于30%甲烷浓度的气体进行发电利用,实现了电热联产。


    而从我国来看,煤层气资源也相对比较丰富。据相关资料显示,中国42个主要含气盆地埋深2000米以浅煤层气地质资源量为36.81万亿立方米,主要分布在华北和西北地区(占总资源量的84.4%),与陆上常规天然气资源量38万亿立方米基本相当。我国煤层气主要集中在沁水盆地南部、铁法和阳泉矿区。全国95%的煤层气资源分布在晋陕内蒙古、新疆、冀豫皖和滇黔川渝4个含气区。其中,晋陕内蒙古含气区煤层气资源量最大,占全国煤层气总资源量的50%左右。


    尽管我国具有丰富的煤层气资源,但在煤层气开采上起步较晚。据中国石油集团公司咨询中心勘探部高级主管许坤介绍,“十一五”期间,我国煤层气开发从零起步,施工煤层气井5400余口,形成产能31亿立方米。2010年,我国煤层气产量15亿立方米,商品量12亿立方米。


    此外,郭敏指出,我国在煤层气开发利用上也存在一定的问题:一方面,科研投入不足,技术创新不够。我国煤田地质构造复杂,煤层气赋存条件差,普遍存在低储层压力、低渗和低饱和度等不利条件,在理论和技术方面还有许多关键性难题待解,缺乏公益性、前瞻性、基础性、共性关键技术与装备等方面的安全技术研究。另外,我国煤层气开发资金、科研投入不足,使得煤层气开发利用与治理等方面技术研究工作和创新进展缓慢。


    另一方面,我国煤层气抽采难度大、利用率偏低。我国煤层气抽采环境千变万化,抽采技术与装备不够先进,抽采难度很大。随着矿井开采深度的加大,地应力和压力的增加,煤层气抽采难度还会进一步增大。此外,我国煤层气抽采率偏低,平均仅为23%,而美国、澳大利亚等主要产煤国家煤层气抽采率均在50%以上。


    促发展:扶持政策提供保障

 

 


    面对当前存在的一些问题,国家也出台了一些政策、法规,以利于科学高效开发利用煤层气资源,促进产业快速健康可持续发展。


    据记者了解,今年2月22日,国家能源局正式公布了《煤层气产业政策》(以下简称《政策》),明确了当前和今后一个时期煤层气产业发展的政策导向。《政策》提出了新输送理念,确立滚动开发原则;把煤层气产业发展成为重要的新兴能源产业,“十二五”期间,建成沁水盆地和鄂尔多斯盆地东缘煤层气产业化基地,再用5~10年时间,新建3~5个产业化基地,培育一批具有市场竞争力的煤层气开发利用骨干企业和工程技术服务企业。


    姜鑫民为记者解读了我国煤层气的扶持政策。他指出,在市场准入方面,鼓励具备条件的各类所有制企业参与煤层气勘探开发利用,鼓励大型煤炭企业和石油天然气企业成立专业化煤层气公司,培育一批具有市场竞争力的煤层气开发利用骨干企业和工程技术服务企业,形成以专业化煤层气公司为主体、中小企业和外资企业共同参与的产业组织结构。


    在产业布局方面,加快沁水盆地和鄂尔多斯盆地东缘等煤层气产业化基地建设,大幅度提高煤层气产量;加大新疆、辽宁、黑龙江、河南、四川、贵州、云南、甘肃等地区煤层气资源勘探力度,建设规模化开发示范工程;在河北、内蒙古、吉林、安徽、江西、湖南等地区开展勘探开发试验。统筹规划建设区域性输气管网,鼓励煤层气进入城市公共供气管网和天然气长输管网。输气管网运营企业应为煤层气用户提供公平、公正的管道运输服务。 


    在技术政策方面,坚持自主研发和引进相结合、基础研究和技术创新相结合,加大科技研发投入,实施国家科技重大专项、科技支撑计划、“863”计划、“973”计划和产业化示范工程,鼓励企业、科研机构和高等院校联合开展科技攻关,加强工程(技术)研究中心、重点实验室等创新平台建设,发展技术咨询服务,提升煤层气产业科技创新能力。鼓励开展煤层气开发利用重大装备自主研发,推进高性能空气钻机、连续油管成套设备国产化,提升水平井钻完井、压裂排采设备性能,研制高效压缩、液化设备和燃气发动机。


    在保障措施方面,加强节能降耗,推进煤层气产业绿色发展、循环发展、低碳发展。煤层气建设项目应依法开展节能评估,推广使用高效节能设备,降低煤层气开发利用过程中的能源消耗。坚持最大化利用原则,加强勘探试采期煤层气的回收利用,鼓励余热余压再利用。 


    在补贴安排方面,为鼓励煤层气利用,煤层气抽采补贴为每立方米0.2元,瓦斯发电上网电价政策是在标杆电价基础上加0.25元/千瓦时。 


    真怡认为,一直掣肘煤层气发展的问题,有望在政策扶持下逐渐好转。“政策支持或将力推‘十二五’煤层气产量超预期,煤层气将成为最先规模化量产的非常规天然气。”真怡充满信心地表示。


    献良策:专家建言努力方向


    虽然有政策支持,产业前景也被看好,但我国煤层气开发利用过程中,一些实际问题还要靠业界自己解决。为此,业内专家从安全、能源、环保要求3个方面综合考虑,提出了不少可贵的建议。


    郭敏指出,煤层气产业发展应实行资源先行,上游开发与下游利用相结合,煤层气开发利用与煤矿安全、环境保护相结合,煤层气开发利用与天然气相结合,按照先浅后深、先富后贫的顺序积极推进,把煤层气开发利用打造成我国新的支柱产业。今后,应从几个方面去努力:


     一是落实和完善优惠政策,加大扶持力度。美国煤层气产业化成功的经验表明,在煤层气产业发展初期,政策的扶持和税收政策的补贴是煤层气发展的主要推动力。我国支持煤层气发展的政策体系已基本形成,关键要把这些政策落实好、完善好,逐步引导企业成为煤层气发展的主体。


    二是立足科技创新和技术进步,增强煤层气的科技保障能力。加强煤层气开发利用基础理论研究和科技攻关加强煤层气抽采利用重大问题的科技攻关,加快实施煤层气开发科技重大专项,加大煤层气开发利用关键技术、重点装备研发和推广应用力度,扎实推进煤层气开发利用示范工程建设,鼓励煤层气开发利用企业积极开展技术创新,攻克技术难题,逐步建立健全以企业为主体,市场为导向,产学研相结合,适合我国煤层气勘探开发、抽采利用的技术体系。


    三是加强国际合作交流,完善煤层气抽采利用标准。借鉴美国、加拿大、澳大利亚和俄罗斯等煤层气利用技术发展较快国家在开采利用方面的经验,利用国外资金和先进技术,结合我国实际情况,提高煤层气的抽采利用率和开发利用水平。进一步完善煤层气抽采利用标准,借鉴国际标准,加强研究,加强沟通,努力使煤层气的安全生产标准、抽采利用标准、减排标准协调起来,确保煤矿安全生产和资源的有效利用。


    “作为国内非常规天然气开发领域的‘急先锋’,煤层气产业的黄金发展期正在来临。我们有理由相信,随着《煤层气产业政策》的出台,相关产业的发展也将迈出更大的步伐。”郭敏满怀信心地表示。
 

 
 
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