和頁(yè)巖氣一樣，俗稱(chēng)瓦斯的煤層氣也是非常規(guī)天然氣，但長(zhǎng)久以來(lái)，卻遠(yuǎn)沒(méi)有頁(yè)巖氣那么“受寵”。Why？開(kāi)發(fā)煤層氣不賺錢(qián)呀！目前，我國(guó)的煤層氣每立方米的開(kāi)采成本為2元，但售價(jià)僅為1.6-1.7元，即使加上財(cái)政補(bǔ)貼的0.2元，企業(yè)仍然虧損嚴(yán)重！

但是這種情況即將發(fā)生轉(zhuǎn)變！2016年2月財(cái)政部頒布新的能源補(bǔ)貼政策：煤層氣補(bǔ)貼從0.2元/立方米提高到0.3元/立方米。除此之外，根據(jù)國(guó)家能源局規(guī)劃，煤層氣還將獲得包括提高上網(wǎng)標(biāo)桿電價(jià)，優(yōu)先安排項(xiàng)目建設(shè)用地，完善煤層氣輸送基礎(chǔ)設(shè)施等等傾斜政策。

雖然相對(duì)于目前煤層氣每立方米2元左右的開(kāi)采成本而言，0.3元并不是大數(shù)目，但比財(cái)政支持更重要的是，這一舉措具有風(fēng)向標(biāo)的意義，煤層氣將有望成為“十三五”期間非常規(guī)天然氣資源開(kāi)發(fā)的主戰(zhàn)場(chǎng)。

<認(rèn)識(shí)煤層氣>

一、什么是煤層氣？

煤層氣俗稱(chēng)瓦斯，是在煤的形成過(guò)程中形成的，賦存在煤層中，吸附在煤基質(zhì)顆粒表面、游離于煤孔隙之中，主要成分為甲烷。

△1立方米純煤層氣的熱值相當(dāng)于1.13kg汽油、1.21kg標(biāo)準(zhǔn)煤

二、煤層氣是如何形成的？

植物體埋藏后，經(jīng)過(guò)微生物的一系列作用轉(zhuǎn)化為泥炭（泥炭化作用階段），泥炭又經(jīng)歷各種地質(zhì)作用，向褐煤、煙煤和無(wú)煙煤轉(zhuǎn)化（煤化作用階段）。在煤化作用過(guò)程中，都有氣體生成。根據(jù)氣體生成的機(jī)理不同，煤層氣的成因分為生物成因和熱成因。

△煤炭的形成

1.生物成因

當(dāng)溫度低于50℃時(shí)，有機(jī)質(zhì)在微生物一系列復(fù)雜的作用下發(fā)生降解，在煤層中生成以甲烷為主并含少量其他成分的氣體。

2.熱成因

隨著煤變質(zhì)程度不斷加深，煤化作用增強(qiáng)，高溫下，機(jī)酸的脫羥基作用生成甲烷和二氧化碳。

三、煤層氣賦存方式

生成的煤層氣以三種狀態(tài)賦存于煤層中，即：游離于煤的天然孔隙（割理）中，少量溶解于煤層的地層水中，大量吸附在煤的內(nèi)表面。

△煤的內(nèi)表面積每克可高達(dá)100-240平方米

<如何開(kāi)發(fā)煤層氣>

大量的煤層氣吸附在煤上，而煤層中的天然裂隙通常被水飽和，所以注定煤層氣的開(kāi)采方式與普通天然氣、頁(yè)巖氣的開(kāi)采都不同。

一、煤層氣產(chǎn)出過(guò)程

1.排水解吸

要想開(kāi)采煤層氣，首先要讓它從煤層中解吸出來(lái)。只有通過(guò)排水作用降低壓力，使得煤層壓力小于解吸壓力，氣體才能從基質(zhì)表面解吸出來(lái)。

△煤層氣流動(dòng)過(guò)程示意圖

2.擴(kuò)散

在濃度差的作用下，氣體通過(guò)擴(kuò)散從基質(zhì)進(jìn)入微裂隙系統(tǒng)。

3.滲流

滲流流向井筒產(chǎn)出。

△煤層氣流向井筒

二、煤層氣開(kāi)采方式

井下抽采和地面鉆采是煤層氣開(kāi)采的兩種方式。

1.井下抽采

井下抽采就是借助煤炭開(kāi)采工作巷道，井下鉆孔，在地面建立瓦斯泵站進(jìn)行抽采的方式。

2.地面鉆采

地面鉆采就是從地面開(kāi)始鉆井，使用螺桿泵、磕頭機(jī)等設(shè)備進(jìn)行排水采氣的方式。具體布井方案有地面垂直井、地面采動(dòng)區(qū)井、叢式井、水平井、羽狀水平井和U型井等。

（1）地面垂直井

適用于地形平坦，厚度較大、構(gòu)造簡(jiǎn)單，含氣量與滲透率高的煤層，但單井產(chǎn)氣氣量低，采收率較低。

（2）地面采動(dòng)區(qū)井

地面采動(dòng)區(qū)井是在采煤之前由地面打垂直井進(jìn)入主采煤層頂板，用來(lái)抽放采動(dòng)影響范圍內(nèi)的不可采煤層及其中的煤層氣。工藝技術(shù)簡(jiǎn)單，無(wú)需壓裂等增產(chǎn)措施，產(chǎn)氣量較高，但受煤炭采掘部署影響顯著，適應(yīng)范圍小。

（3）羽狀水平井

適用于低滲透煤儲(chǔ)層開(kāi)發(fā)，但開(kāi)發(fā)成本較高。

（4）U型井

又稱(chēng)對(duì)接井，可以最大限度溝通割理，實(shí)現(xiàn)水平井排水和直井采氣同時(shí)進(jìn)行。適用于中高煤階、割理較發(fā)育、含水較高、具有一定傾角的厚煤層。

（5）叢式井

源自油氣田開(kāi)發(fā)，產(chǎn)量與地面垂直井差不多，目前應(yīng)用較少。

總而言之，地面鉆采煤層氣具有單井控制面積大，產(chǎn)能高，采收率高，地形適應(yīng)性強(qiáng)，管理與集輸成本低等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是工藝復(fù)雜，鉆井費(fèi)用高，對(duì)地質(zhì)條件要求高。適用于煤層穩(wěn)定、原生結(jié)構(gòu)發(fā)育的地區(qū)。

三、增產(chǎn)措施

為了能夠進(jìn)一步提高煤層氣產(chǎn)能，獲得工業(yè)氣流，在煤層氣開(kāi)采作業(yè)中會(huì)采取一些改善煤層氣天然裂隙系統(tǒng)、疏通煤層裂隙與井筒聯(lián)系等增產(chǎn)措施。 1.壓裂直井、水平井水力壓裂是煤層氣增產(chǎn)的首選方法。壓裂就是利用高壓泵將混合著支撐劑的液體加壓注入井底，支撐劑填充裂縫，不讓裂縫自然閉合，源源不斷地產(chǎn)出甲烷氣體。

2.注二氧化碳

二氧化碳對(duì)煤的吸附能力是甲烷的4倍，注入后可將甲烷置換出來(lái)。

3.微生物法

利用微生物與活性菌的結(jié)合提高對(duì)煤的降解能力，具體步驟為：（1）采集目標(biāo)煤層氣田資料，培養(yǎng)微生物菌群；（2）超臨界二氧化碳預(yù)處理；（3）微生物降解增產(chǎn)煤層氣。

超臨界二氧化碳預(yù)處理方法可以有效增加煤與微生物的相互作用，促進(jìn)煤的生物降解，提高甲烷的生成量，且成本低，可實(shí)現(xiàn)能源循環(huán)利用。

<煤層氣資源分布及開(kāi)采情況 >

人們最早認(rèn)識(shí)煤層氣是源于煤礦瓦斯事故的頻繁出現(xiàn)，直到后來(lái)才發(fā)現(xiàn)，該資源儲(chǔ)量驚為天人，全球煤層氣儲(chǔ)量達(dá)268萬(wàn)億立方米，是常規(guī)天然氣儲(chǔ)量的一半。

隨后各國(guó)開(kāi)始大力發(fā)展煤層氣產(chǎn)業(yè)，目前全球煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展一般分為三個(gè)階段：
1.開(kāi)發(fā)前期準(zhǔn)備及小規(guī)?？碧皆囼?yàn)，如波蘭、智利、巴西等；
2.快速發(fā)展，部分區(qū)塊已初具商業(yè)開(kāi)發(fā)條件，如加拿大、澳大利亞、中國(guó)等；
3.規(guī)?；_(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)成熟商業(yè)化運(yùn)作，目前僅美國(guó)能做到。

各國(guó)之所以大力發(fā)展煤層氣產(chǎn)業(yè)，原因歸納起來(lái)可謂八個(gè)字：變廢為寶，轉(zhuǎn)危為安。為什么這么說(shuō)呢？

一 、煤礦廠的撒旦

開(kāi)采煤礦時(shí)，吸附在基質(zhì)上和游離在孔隙中的煤層氣將釋放出來(lái)，空氣中的瓦斯?jié)舛仍?%-16%之間都有可能發(fā)生爆炸。

△駭人聽(tīng)聞的瓦斯爆炸

△2001-2012年中國(guó)煤礦較大及以上瓦斯爆炸事故情況表

如果在采煤之前先采出煤層氣，煤礦生產(chǎn)中的瓦斯將降低70-80%，進(jìn)而降低發(fā)生瓦斯爆炸的幾率。

二、環(huán)境的潘多拉

大家都知道二氧化碳是造成溫室效應(yīng)的主要?dú)怏w，但甲烷對(duì)溫室效應(yīng)的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出想象，甲烷的溫室效應(yīng)是二氧化碳的25倍。

△煤礦巷道圖

許多煤礦在開(kāi)采時(shí)，將釋放出來(lái)的煤層氣直接通過(guò)巷道排出，白白浪費(fèi)資源。每年排放的煤層氣約200億立方米，折合標(biāo)準(zhǔn)煤2600萬(wàn)噸，相當(dāng)于三峽水電站一年的發(fā)電量，產(chǎn)生的二氧化碳相當(dāng)于20多萬(wàn)輛汽車(chē)一年的尾氣排放。

三、國(guó)家能源安全的定心丸

隨著全球能源需求的不斷增加，能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，天然氣在一次能源消費(fèi)中占比越來(lái)越大。據(jù)推測(cè)，2020年國(guó)內(nèi)天然氣的產(chǎn)量大約能夠達(dá)到1200億立方米，屆時(shí)的缺口將會(huì)達(dá)到1800-2000億立方米/年。巨大儲(chǔ)量的煤層氣將會(huì)承擔(dān)起填補(bǔ)氣源缺口的擔(dān)子。

下面讓我們一起來(lái)看看各國(guó)煤層氣開(kāi)采的具體情況：

俄羅斯

世界第一儲(chǔ)量大國(guó)是俄羅斯，保守估計(jì)84萬(wàn)億立方米，占到俄羅斯天然氣總資源的三分之一。

雖然是煤層氣第一大國(guó)，但俄羅斯對(duì)煤層氣的開(kāi)采卻一直不重視。直到2010年，在美國(guó)加快開(kāi)采頁(yè)巖氣后，俄羅斯也不甘示弱，展開(kāi)了大規(guī)模煤層氣的開(kāi)發(fā)。俄羅斯天然氣工業(yè)公司于2010年2月17日宣布將擴(kuò)產(chǎn)煤層氣，計(jì)劃在每年從Kuzbass盆地生產(chǎn)40億立方米的煤層氣。

加拿大

加拿大的煤層氣資源主要集中阿爾伯塔省，達(dá)到15.57萬(wàn)億立方米，占全國(guó)總量的78.6%，少量位于不列顛哥倫比亞省和東部的新斯科舍省。

在加拿大，煤層氣開(kāi)發(fā)是沒(méi)有特別補(bǔ)貼的，開(kāi)采主體為油氣公司，管理與天然氣相同，油氣管道非常發(fā)達(dá)，煤層氣通過(guò)管道與天然氣混輸利用。

△加拿大煤層氣年產(chǎn)量圖

美國(guó)（老美不光頁(yè)巖氣搞得響，煤層氣也是一頂一的厲害?。?/p>

美國(guó)煤層氣地面開(kāi)發(fā)1976年就已獲得工業(yè)氣流，至2012年，黑勇士、圣胡安、粉河、中阿巴拉契亞、尤因塔、拉頓等10個(gè)主要盆地均已進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)。

美國(guó)煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵在于針對(duì)不同盆地、不同地區(qū)，形成了與地質(zhì)特征相適應(yīng)的開(kāi)發(fā)技術(shù)，例如黑勇士、拉頓盆地等，煤層常壓或欠壓、低滲透，采用套管完井、壓裂工藝技術(shù)；粉河盆地，煤層厚、高滲透，采用鉆井-洗井技術(shù)；山地地形區(qū)采用羽狀水平井等等。

澳大利亞

澳大利亞是繼美國(guó)之后煤層氣勘探發(fā)展較快的國(guó)家，煤層氣開(kāi)發(fā)主要分布于5個(gè)盆地：鮑溫、加利利、蘇拉特、悉尼、佩斯盆地，2009年生產(chǎn)井達(dá)5200口，探明可采儲(chǔ)量4934億立方米。

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補(bǔ)充 | 知識(shí)

2014年中國(guó)海外首個(gè)世界級(jí)LNG生產(chǎn)基地柯蒂斯項(xiàng)目建成投產(chǎn)，項(xiàng)目位于澳大利亞昆士蘭州，項(xiàng)目煤層氣源探明和控制開(kāi)采儲(chǔ)量合計(jì)達(dá)3500億立方米。

△中海油是該項(xiàng)目第二大項(xiàng)目權(quán)益和投資方

中國(guó)

中國(guó)的煤層氣資源排名世界第三，埋深2000米以內(nèi)的淺煤層氣地質(zhì)資源量約為36.8萬(wàn)億立方米（高于我國(guó)頁(yè)巖氣36.1萬(wàn)億立方米的儲(chǔ)量）。

△全國(guó)64%的分布在中部地區(qū)，以鄂爾多斯盆地和沁水盆地為主，資源總量超過(guò)10萬(wàn)億立方米

我國(guó)煤層氣勘探開(kāi)發(fā)經(jīng)歷了20多年的探索和發(fā)展，已初步建成沁水盆地和鄂爾多斯東緣兩大產(chǎn)業(yè)發(fā)展基地，形成2個(gè)千億方大氣田。

<我國(guó)煤層氣產(chǎn)業(yè)的未來(lái)>

作為非常規(guī)能源的重要一員，煤層氣的儲(chǔ)量要遠(yuǎn)超頁(yè)巖氣，但為什么在全球并沒(méi)有掀起一場(chǎng)類(lèi)似頁(yè)巖革命那樣爆發(fā)式的增長(zhǎng)呢？我國(guó)煤層氣的抽采活動(dòng)可以追溯到1952年，多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)形成了成熟的配套技術(shù)，但為什么煤層氣的產(chǎn)量和利用量仍然與預(yù)期目標(biāo)相差甚遠(yuǎn)呢？

△2015年煤層氣實(shí)際年產(chǎn)量為171億立方米，僅完成規(guī)劃目標(biāo)的57%

盈利性差是制約我國(guó)煤層氣產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的最關(guān)鍵因素。2元/立方米的生產(chǎn)成本，1.6-1.7元/立方米的銷(xiāo)售價(jià)格，加之目前全國(guó)銷(xiāo)售氣價(jià)大幅下調(diào)，即使煤層氣補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)提升至0.3元/立方米，對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)也并不能起到太大作用。若想大力發(fā)展煤層氣產(chǎn)業(yè)，除了提高補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)，更重要的是解決制度性障礙。

一、礦權(quán)重疊

煤層氣與煤炭的開(kāi)采審批隸屬不同部門(mén)導(dǎo)致產(chǎn)權(quán)重疊問(wèn)題。舉個(gè)栗子：晉煤擁有采煤權(quán)，想要開(kāi)采煤層氣，奈何不擁有氣權(quán)，氣權(quán)已經(jīng)被國(guó)土資源部授予中聯(lián)煤，此時(shí)晉煤則無(wú)法開(kāi)采煤層氣。

針對(duì)這種割肉不能流血的窘?jīng)r，礦權(quán)重疊最嚴(yán)重的三交地區(qū)首創(chuàng)了“三交模式”：讓煤層氣公司和煤炭公司合作，聯(lián)合勘探、聯(lián)合開(kāi)發(fā)、聯(lián)合利用等方式各取其利，實(shí)現(xiàn)采氣采煤協(xié)調(diào)發(fā)展。

二、管網(wǎng)建設(shè)滯后

大規(guī)模的商業(yè)開(kāi)發(fā)必然要依托管道運(yùn)輸，而煤層氣長(zhǎng)輸管網(wǎng)建設(shè)滯后，管道短、管徑細(xì)、分布碎，開(kāi)發(fā)與輸送銜接不暢，且多是局部聯(lián)網(wǎng)，難以形成規(guī)模。

△中國(guó)輸氣管道主干線僅有1.2萬(wàn)公里，含支線3.8萬(wàn)公里（美國(guó)47.8萬(wàn)公里）

2011年煤層氣抽采量為115億立方米，利用量為53億立方米，利用率為46.09%；2012年抽采量達(dá)到125億立方米，利用量為52億立方米，利用率為41.53%。煤層氣產(chǎn)量提升，但是利用率卻明顯下降，關(guān)鍵因素在于配套管網(wǎng)缺失。

因此，在規(guī)劃天然氣常規(guī)管線建設(shè)時(shí)應(yīng)充分考慮和煤層氣的可混輸性及煤層氣資源分布的地域特點(diǎn)，盡可能讓常規(guī)天然氣管線靠近煤層氣生產(chǎn)基地。

三、缺乏社會(huì)資本

目前，國(guó)內(nèi)煤層氣的采礦權(quán)主要集中在中石油、中石化和中聯(lián)煤（中海油控股），但由于盈利性差的問(wèn)題，絕大多數(shù)都處于未抽采狀態(tài)。加之，國(guó)家尚未出臺(tái)煤層氣融資政策，企業(yè)只能利用自身資金進(jìn)行開(kāi)發(fā)，建設(shè)1億立方米煤層氣產(chǎn)能需要4.5億元，這使煤層氣開(kāi)發(fā)項(xiàng)目雪上加霜。

針對(duì)這一問(wèn)題，只有開(kāi)放更多的煤層氣區(qū)塊，讓更多的社會(huì)資本涌入，真正發(fā)揮市場(chǎng)調(diào)節(jié)的力量。只有這樣才能形成良性競(jìng)爭(zhēng)，進(jìn)一步促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新，降低開(kāi)采成本，形成規(guī)?；?yīng)，提升煤層氣的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

四、先天性夭折

作為全球最大的煤炭生產(chǎn)國(guó)，我國(guó)的煤炭開(kāi)采已經(jīng)有了悠久的歷史，并且目前在我國(guó)一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中煤炭資源仍占有70%。在大量開(kāi)采煤炭的過(guò)程中，究竟“廢棄”了多少煤層氣，這一數(shù)據(jù)將無(wú)從考證。若能提早將煤層氣的開(kāi)采作為一種新能源、新產(chǎn)業(yè)來(lái)對(duì)待，又怎會(huì)讓煤層氣“先天夭折”，被扼殺在“襁褓”之中了？！

<結(jié)束語(yǔ)>

任何事物的發(fā)展都是舉步維艱、曲折回環(huán)的，成功的花兒必然浸透著奮斗的淚泉與犧牲的血雨。我們的頭頂是亟待改善的霧霾天氣，降低煤炭消費(fèi)比重，提高天然氣消費(fèi)比重迫在眉睫，幸運(yùn)的是，我們的腳下蘊(yùn)藏著豐沛的頁(yè)巖氣、煤層氣資源，但其大力發(fā)展仍需要政府、企業(yè)、各方從業(yè)者痛下決心，克服困難以壯士斷腕的勇氣去推動(dòng)行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展，技術(shù)不斷創(chuàng)新，只有這樣才能激發(fā)行業(yè)的潛在活力，迎接更為廣闊的明天。