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我省煤层气开发利用前景分析
信息来源: 发布日期:[2014-08-08] 点击量::2821
总工程师 熊鹏辉
    煤层气俗称瓦斯,主要以吸附态储存于煤层中,成分以甲烷为主。从有利角度来说,煤层气是一种高效洁净的非常规天然气资源,是常规天然气最理想的接替能源。但对于煤矿安全生产来说,煤层气是煤矿瓦斯灾害事故的始作俑者;同时,煤层气也是一种温室效应气体,其温室效应是二氧化碳的21倍[1-3]。因此,开展煤层气开发利用对于优化国家能源结构、保障煤炭工业安全发展、减少温室气体排放、保护大气环境等都具有重要的意义。
    陕西省煤炭资源分布面积较广,煤层气资源丰富。根据预测,陕西省内2000m以浅煤层气资源量达1.31万亿方,居全国第四位;煤层埋深1000米以浅可采煤层气资源量约达1.02万亿方。陕西省“十二五”规划,拟实现煤层气年产13亿方的产能目标。此外,全省总体上煤矿防治瓦斯压力很大,煤矿安全生产形势非常严峻。2004年,焦坪矿区陈家山煤矿发生了瓦斯爆炸事故,造成166名矿工遇难;2013年,榆林市上河煤矿发生瓦斯窒息事故,造成3人死亡。作为能源大省之一,陕西省减排任务也十分艰巨,“十二五”期间节能减排目标为:单位国内生产总值能耗降低率为16%,二氧化碳等气体排放量降低17%。因此,加大煤层气开发利用和产业化发展的步伐,是我省能源、煤矿安全、环保等领域的重大之举。
    1. 煤层气(瓦斯)开发利用现状
    1.1 地面煤层气开发利用现状
    目前,美国是世界上率先实现煤层气规模性商业化开发的国家,加拿大和澳大利亚随后也实现了产业化生产,并走在了中国的前列。我国煤层气地面开发利用从20世纪50年代开始,直到2003年阜新刘家煤层气井组开始向6。5万居民供气,我国煤层气商业化才初步开始[4-6]。此后,沁水煤田、河东煤田等相继建立了规模化开发基地。截止2012年,地面抽采量达25。57亿方,利用量达20。06亿方。晋城矿区已基本实现了煤层气规模化商业化开发,煤层气日产气量约 220万方,当地民用气量约30万方/天,工业用气量约50万方/天;并建成了全国处理能力最大的煤层气压缩液化示范基地,日压缩能力约120万方,日液化能力约155万方。
    陕西省煤层气开发始于上世纪90年代,包括中石油、中石化、中联、省煤田地质局、陕煤集团等多家单位,先后在省内黄陇侏罗纪煤田、渭北石炭二叠纪及陕北石炭二叠纪煤田进行了地面煤层气勘探开发试验,主要集中在韩城矿区、彬长矿区、焦坪矿区。
    (1)黄陇侏罗纪煤田
    1996年,华北石油局与路伟尔公司在彬长地区施工了HWB1和HWB2井。2000年,中国石油天然气公司在黄陵矿区施工了黄试1井。2005年,陕煤集团在焦坪矿区陈家山煤矿开展了地面瓦斯抽采试验。2008年,黄陵矿业集团在黄陵煤矿施工了3口地面煤层气勘探井。2008~2013年,陕煤集团铜川矿业公司与中煤科工集团西安研究院先后在焦坪矿区下石节煤矿施工7口地面煤层气抽采井,取得了我国西北侏罗纪煤田低阶煤、低气含量煤层气井的产气突破,单井日产气量超过1500方。2009~2013年,陕煤集团先后在彬长矿区大佛寺、小庄、胡家河等煤矿实施了18组33口地面煤层气井的工程,水平井稳产期日产气量超过1万方。
    (2)渭北石炭-二叠纪煤田
    1993年~1994年,中石化华北石油地质局在澄合矿区合阳以北施工了1口煤层气勘探井。1996年,省煤田地质局在韩城矿区施工3口井,其中,韩试1井日产气量稳定在2700方左右,为韩城区块煤层气勘探工作奠定了基础。1997年,中联我是替换后在韩城南区块开展了煤层气勘探工作,共施工煤层气井14口,单井的最高日产气量达3500方;现已建成相应的集输管网和配套的煤层气处理站,可为韩城市区1000多户居民及出租车供气。
    2004~2007年,陕西港联煤层气有限公司在韩城矿区板桥区块施工3口试验井,日产气量最高达3800方。2007年9月,国土资源部认定韩城煤层气田新增探明地质储量50.78亿方,技术可采储量25.05亿方,经济可采储量22.55亿方。自2008年~2012年,中石油在韩城区块进行了地面规模化开发,施工煤层气井约1300口,日产气量已超过30万方。韩城经渭南至西安的煤层气输气管道等配套设施已经建立。截止目前,韩城已进入了煤层气商业化开发阶段。
    2012年9月,富平煤层气综合利用项目启动。项目总投资69。97亿元,第一期投资11。88亿元,建成后每年可利用煤层气3亿方,年产甲醇可达26万吨。
    (3)陕北石炭-二叠纪煤田
    1996年,中石油在吴堡矿区钻探了3口煤层气井,最高日产气量1129方。2007~2008年,榆神能源有限责任公司在吴堡已施工15口煤层气井。
    1.2 井下瓦斯抽采利用现状
    近年来,我国煤炭行业加大了煤矿瓦斯治理力度,瓦斯抽采量和利用量逐年增加,2004~2008年全国煤矿瓦斯抽采量增加了40亿方,利用量20亿方;2011年增长到115亿方,利用率基本维持在30%左右。

    截至2010年底,陕西省5个煤与瓦斯突出矿井和13个高瓦斯矿井,已建成地面瓦斯抽采系统32套,年抽采量约2.2亿m3。目前,通过建立井下瓦斯抽采系统,采用煤层瓦斯预抽、便采掘边抽和采后抽采等方法,解决煤矿瓦斯问题,减少瓦斯灾害。
    (1)彬长矿区各生产矿井除火石咀煤矿外,均已建立了地面永久瓦斯抽放泵站,个别矿井还配套建立了井下移动抽采系统,开展了井下瓦斯抽采。截止2012年,共建立永久抽采泵站17座,年瓦斯抽采量(折合纯甲烷)13630万方。
    (2)焦坪矿区陈家山井田先后建成6套地面瓦斯抽放系统,2011年瓦斯抽采量2635。7万方。下石节井田共有4套抽采系统,2012年完成抽采量1900万方。玉华井田建立了4套固定抽采系统,2012全年瓦斯抽采量达1250万方。
    (3)黄陵矿区的抽放系统由井下移动抽放和地面瓦斯抽放两大部分组成。一矿共有两套7台移动抽放泵站;地面安装抽放泵10台;二号煤矿有地面固定瓦斯抽放系统2套;井下移动瓦斯抽放系统4套。
    (4)韩城矿区瓦斯抽采系统19套,其中地面抽采系统8套,井下固定抽采系统4套,井下移动抽采系统7套。2011年,瓦斯抽采量为5150万方。
    井下抽采的瓦斯主要用于低浓度瓦斯发电,目前全省已建成瓦斯发电站6座,总装机容量2。75万kw,利用量1322万方。2008年建成的彬长矿区大佛寺瓦斯发电厂为国内最大的低浓度瓦斯发电厂,装机容量1。2万kw。

    2. 煤层气开发利用配套政策
    近年来,国家高度重视煤层气开发和煤矿瓦斯防治工作。按照保障煤矿生产安全、构建资源节约型、环境友好型和社会主义和谐社会的总要求,国家从不同的层面和角度制订出台了一系列煤层气产业发展扶持政策(表2)。
    国家能源局日前发布《煤层气产业政策》,明确了未来煤层气产业发展的政策导向;未来将加大资金投入,并鼓励社会资金参与,同时,将加大财税优惠力度,进一步调动企业开发煤层气的积极性。
    2013年9月14日国务院办公厅下发国办发(2013)93号文,共六章18条。主要提出:(1)加大财政资金支持力度;(2)强化税费政策扶持;(3)完善煤层气价格和发电上网政策;(4)加强煤层气开发利用管理;(5)推进科技创新;(6)加强组织领导。突出增加煤层气开发补贴,减化煤层气发电上网程序;加大科研投入,加强领导、严格考核等。
    陕西省人民政府办公厅也出台了贯彻国务院办公厅《关于加快煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用若干意见》的实施意见,进一步予以落实。

    3. 展望
    目前,全国的煤层气开发和利用尚在起步阶段,面临诸多矛盾和问题。开发利用煤层气具有资源、安全、环保三重效益集一体的特点。大力发展煤层气产业对保障煤矿安全生产,改善能源消费结构;缩小能源供需缺口,缓解我国能源紧张局面;发展我国低碳经济,实现节能减排,提高城乡居民生活质量,都具有极其重要的意义。
    从2009年起,陕西省投资59亿元启动“气化陕西”工程。这将为全省煤层气的开发利用提供更加完善的平台。我国正在建设的西气东输工程也为陕西省的煤层气开发带来了机遇,从西气东输主管道引出的天然气支线管道及由此新建的城市天然气管网,将为我省的煤层气的市场利用提供设备保障。同时,由于中国能源消费结构调整的大势所趋,以开发煤层气为代表的洁净能源产业,将得到国家更多的政策倾斜,我省煤层气商业开发的前景是乐观的。
    近年来,国际原油价格的不断攀升引发成品油价格不断高升,国家对煤层气等非常规天然气油气资源与可再生性能源将会加大开发利用。此外,随着近年来国家和地方政府优惠扶持力度加大,使得我省煤层气的开发利用将会迎来一个高速的发展机会,煤层气开发利用将会有一个广阔的前景。
    彬长矿区是我省黄陇侏罗纪煤田主要矿区之一,可采煤层厚度大,煤层气资源非常丰富,据预测主要煤层的煤层气资源为153.0亿方。2009年至今,陕煤集团我是替换后已在彬长矿区进行了大量的地面煤层气勘探试验工程,基本探明了彬长矿区煤层气开发地质条件,发现了矿区地面煤层气产气潜力;同时,在工程实践中,掌握了系列比较适用的煤层气开发关键技术体系,为今后彬长矿区煤层气地面规模化开发奠定了坚实的基础。2013年,陕煤集团提出煤矿区瓦斯“零排放”理念,拟在彬长矿区开展地面开发、低浓度利用等系列项目。目前,彬长矿区大佛寺井田已建成全国最大的低浓度瓦斯发电厂,目前正积极投建乏风瓦斯发电厂。因此,彬长矿区应作为今后我省地面煤层气规模化开发的一个主要方向。这也将为占有全国煤层气资源量40%低阶煤地区的煤层气高效开发利用、矿井瓦斯治理提供引领示范作用。
 
 
 

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