创新创业宽容冒险是怎样的精神

整体而言，这公司不行。资产负债率太高，19年山西省组建山西燃气集团作为省内燃气行业平台企业，国新能源作为掌握着山西省内大部分管网的省属企业，居然因为包袱太重，被当做不良资产，人家都没带他玩，日后是否拆分重组，拭目以待。

待遇方面，较差。公司实行工资分级，以集团公司为例，校招进入的本科生和研究生，文职类转正后到手3500左右，五险一金齐全，太原市内管吃不管住，在太原属于国企中等水平，但各下属单位效益有好有坏。

工作氛围方面，较差。公司是老煤运公司重组而成，官僚主义严重，制度呆板，人力混乱，关系户横行。部门里充斥着大量的非正规途径招聘进入的人员，学历低，以专科和三本为主；能力差，人浮于事，缺少做实事的人。

题主毕业择业在即，如果有志投身山西燃气行业，鉴于目前省内国企正处于优质资产扎堆重组，不良资产关停并转的改革时期，19年新组建的山西燃气集团是省内较优选择，国新能源虽体量大，但遗留问题也多，接下来估计也有动作，若真要向新向好，一看省委统筹安排，二看领导者有没有刮骨疗伤的勇气。

祝好

山西省国新能源股份有限公司是1993-11-04在山西省注册成立的股份有限公司(台港澳与境内合资、上市)，注册地址位于山西省太原市高新技术开发区中心街6号。

山西省国新能源股份有限公司的统一社会信用代码/注册号是91140000607220384L，企业法人刘军，目前企业处于开业状态。

山西省国新能源股份有限公司的经营范围是：新能源企业的经营管理及相关咨询服务。（依法须经批准的项目，经相关部门批准后方可开展经营活动）。在山西省，相近经营范围的公司总注册资本为1907799万元，主要资本集中在 5000万以上 规模的企业中，共59家。本省范围内，当前企业的注册资本属于优秀。

山西省国新能源股份有限公司对外投资1家公司，具有0处分支机构。

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共有40家企业

分别为：

一、独资公司18家

1山西省国新能源发展集团同辉煤炭有限公司

2山西省国新能源发展集团洪鑫煤炭有限公司

3山西省国新能源发展集团玉鑫煤炭有限公司

4山西省国新能源发展集团胜达煤炭有限公司

5山西省国新能源发展集团汾河煤炭有限公司

6山西省国新能源发展集团炬鑫煤炭有限公司

7山西省国新能源发展集团晋东南煤炭有限公司

8山西省国新能源发展集团晋中煤炭有限公司

9山西省国新能源发展集团昌平煤炭有限公司

10大同亿鑫煤炭运销有限责任公司

11大同方威煤炭运销有限责任公司

12山西中发煤炭运销有限公司

13山西惠中煤炭运销有限公司

14山西恒普煤炭运销有限公司

15山西煤乡煤炭有限公司

16山西远东实业有限公司

17山西煤乡酒店有限公司

18山西省冶金物资总公司

二、控股企业20家

1山西省国新能源发展集团西海煤炭有限公司

2山西省国新能源发展集团鑫源煤炭有限公司

3山西省国新能源发展集团平遥煤炭有限公司

4山西省国新能源发展集团介休煤炭有限公司

5山西省国新能源发展集团晋城煤炭有限公司

6山西省国新能源发展集团长治煤炭有限公司

7山西省国新能源发展集团昌荣煤炭有限公司

8山西省国新能源发展集团宏达煤炭有限公司

9山西省国新能源发展集团恒源煤炭有限公司

10山西省国新能源发展集团瑞德煤炭有限公司

11山西省国新能源发展集团冷泉煤炭有限公司

12山西省国新能源发展集团下孔煤炭有限公司

13山西省国新能源发展集团孝西煤炭有限公司

14山西省国新能源发展集团岢岚煤炭有限公司

15山西省国新能源发展集团离柳煤炭有限公司

16山西众昌煤炭运销有限责任公司

17怀仁联顺玺达煤炭销售有限公司

18山西华泰国瑞能源有限公司

19山西汾河煤炭运销有限公司

20山西天然气股份有限公司

三、参股公司2家

1山西宁武榆树坡煤业有限公司

2山西右玉元堡煤业有限公司

山西省国新能源发展集团有限公司成立于1981年，是以燃气管网建设及资源综合开发利用、煤炭生产运销、焦炭、冶金产品等多品种进出口为主营业务的综合性、集团化、规模化经营的省属国有大型企业，是省国资委监管的33户企业之一，也是省政府扶持发展的21户重点企业之一。

十多年来，国新能源人秉承“学无止境、追求卓越”的企业精神，自强不息，奋力赶超，在开拓中求发展，在创新中谋壮大，创造了可喜的业绩，为企业的永续发展奠定了坚实的基础。公司总资产70.99亿元，下属41个子公司，拥有21亿立方米天然气在山西省的独家经营权及100亿混合燃气资源在山西省的主导运营权，年煤炭外运能力2000余万吨，煤炭资源整合后可实现近5000万吨的发运量。集团公司主营及其它业务实现销售收入由06年的不到9亿元增加到09年的88.11亿元，增长879 %。

2008年，集团公司主营及其它业务实现销售收入84亿元；实现利润总 山西省国新能源发展集团有限公司额1.45亿元；总资产44亿元，全系统共完成煤炭发运量2241万吨，比2007年同期增加633万吨，同比增长39.4%。集团公司绝对控购的山西天然气股份公司2008年销售天然气5.1亿立方米，较2007年同比增长45.7%。天然气管道铺设累计近1000公里，累计完成投资16.8亿元，覆盖全省9市40余县区，管输能力超过30亿立方米/年。形成了以太原、大同、阳泉、忻州、运城等市和管道沿线的县市为代表的城市燃气示范项目，阳泉、大同等地的压缩天然气母站已投入使用。重点服务供给太钢不锈、山西铝厂、玻璃制品、耐火材料、陶瓷加工、镁合金加工、碳素深加工，精密铸造、旺旺食品、城市用气、天然气压缩等十大新型产业集群。投资6000多万元的现代化天然气调控中心已经建成使用，和香港中港印、日本北川合作的氢能源研究中心正在注册。 2009年是集团公司发展历程中极不平凡、极不寻常的一年，是责任最重、压力最大、挑战最多的一年，也是各项工作取得显著成绩的一年。 从资产质量指标看，2009年集团总资产报酬率为4.28%，成本费用利润率为2.01%，总资产周转率和流动资产周转率分别为1.48次和2.55次，资本保值增值率为110.53%，整体状况呈现良好态势。 到2010年的三年来，我们一直在省属企业考核中名列前茅，在全系统员工的共同努力下，实现了公司的战略转移，完成了国资委三年的考核任务。三年来，集团公司营业收入从2006年的不足9亿元增加到2011年的219亿元；利润总额从2006年1563万元增加到2011年的3.45亿元；总资产由2006年的19亿元增加到2009年的71亿元，实现了跨越式增长。使集团作为山西九大集团之一成功入选2011年9月发布的中国企业500强，位列459名。2009年集团公司在全省“和谐发展与山西环保”高层论坛上荣获“山西省节能减排先进单位”；在晋商品牌文化发展高峰论坛“山西十佳品牌”评选上，荣获“山西十佳品牌”荣誉称号；被省国税局、省地税局纳税信用等级联合评审委员会授予“纳税信用等级A级”企业；被省国资委评为“省属企业审计工作先进单位”、“信息化工作优秀组织奖”以及“国资年鉴编纂先进单位”；被省文明办评为“省属企业文明单位一等奖”；被省工商局和省信用企业协会评为“山西首届百家信用示范单位”；被省科技厅评为“山西省第二批创新企业试点”；被中国（太原）煤炭交易中心评为“基金查验补征工作先进集体”。同时，公司主动履行企业社会责任，在冰雪灾害发生后，广大干部职工踊跃捐款捐物，为受灾群众提供了及时的救助，受到了省委、省政府有关领导的充分肯定和社会各界的广泛认同。山西国际能源集团有限公司是山西省属十二户特大型企业集团之一。业务领域以投资能源项目为主，包括电力、煤炭、气化、新能源、城市污水处理、垃圾发电、旅游及房地产等基础设施项目的投资开发，资产总额303亿元,拥有三十多家全资、参控股企业。 2007年12月，为进一步做强做大，实现转型发展和跨越发展，经国家商务部和山西省政府批准，山西国际能源集团和韩国电力公社、德意志银行两个世界500强企业，以及日本电源开发株式会社、中国电力株式会社共同出资组建中外大型合资能源企业—格盟国际能源有限公司，注册资本金100亿元。山西国际能源集团持股47%；韩国电力公社持股34%；德意志银行持股9%；日本电源开发株式会社持股7%；中国电力株式会社持股3%。 近年来，山西国际能源集团（格盟国际能源）在省委、省政府和有关部门的领导下，坚定“转型跨越”发展信念，大力实施“七大板块”战略，以发展绿色电力、奉献清洁能源为己任，不断做强做大。发电主业实现了安全、稳定、精细化管理，控股发电装机达到442万千瓦，在建8台300MW的机组，成为山西电力建设的主力军、领跑者。已投产、在建的控参股煤矸石发电装机275万千瓦，占总机容量的一半以上，成为全国装机容量和单机容量最大的煤矸石发电集团。“十二五”期间，还将开工建设高平2×600MW、古城2×1000MW、盂县2×1000MW等一批省外输电项目，将继续保持山西电力建设的领先地位。 煤炭、气化、新能源、水务、房地产、旅游等其他产业板块发展势头强劲。公司把握煤炭资源整合机遇，拥有6座煤矿；把握“气化山西”机遇，成为省政府授权与中石化对接的唯一主体，建设省网东部输气主干线“太原-长治输气管线”，从北到南500多公里途经14个县区，建设屯留-沁源、潞城-平顺、长治-壶关、黎城-东阳等长约300公里的8条输气支线；清洁能源风力发电已投运15万千瓦；成功运营我省第一座垃圾焚烧电站太原东山垃圾发电，年焚烧垃圾45万吨，占太原垃圾处理的一半以上；拥有9个运营和在建的城市污水处理项目，正在开发拥有国际先进水平和自主知识产权的污泥碳化技术，投产后将填补国内空白。此外光伏电站、IGCC、水电等清洁能源项目都将启动。 短短三年来，公司七大板块协调发展，资产总额实现翻番，营业收入大幅增长，管理体制不断完善，安全生产形势稳定，逐步成为具有竞争优势的特大型能源企业集团。“十二五”期间，山西国际能源集团将进一步引进世界优秀企业的先进技术、管理经验和国际资本，坚定不移地开创转型跨越发展的新格局，为实现集团公司宏伟蓝图，为全省经济社会和环境保护做出新的贡献。

1981年，成立山西省腐植酸办公室。

1981年5月，经省计委批准，登记注册山西省腐植酸公司，隶属于省乡镇局管理。

1991年10月，经省经委批准更名为山西省乡镇煤炭运销公司。

2000年7月，划归省委企业工委管理。

2000年12月，省经贸委同意进行企业改制。

2002年3月，整体改制成为有限责任公司。

2004年7月，组建山西省乡镇煤炭运销集团，更名为山西省乡镇煤炭运销集团有限公司。

2006年8月归省国资委监管。

2008年6月，经省国资委批准，更名为山西省国新能源发展集团有限公司。

徐凤银 刘 琳 曾雯婷 董玉珊 李延祥 周晓红

（中石油煤层气有限责任公司，北京 100028）

摘 要：“清洁化、低碳化” 是全球趋势。加快煤层气勘探开发步伐，对减少煤矿瓦斯事故、保护大气 环境、改善能源结构、保障能源安全具有重要战略意义。中国对煤层气开发力度不断加大，出台了价格优惠、 税收优惠、开发补贴、资源管理、矿权保护等一系列鼓励政策，形成中石油、晋煤集团、中联煤三大煤层气 企业，但目前产业整体规模较小。针对矿权问题，形成3种促进采煤采气协调发展的合作模式。即：沁南模 式、潞安模式和三交模式。在技术上已初步形成适合不同煤阶和不同地质条件下煤层气的勘探开发配套技术，建成了高水平的煤层气实验室，并在800m以深地区、低阶煤储层的开发等领域有实质性突破。

到2010年底，全国共钻煤层气井5426口，探明煤层气地质储量2900多亿立方米。累建产能超过30× 108m3/a，年产量15×108m3，商品气量11.8×108m3。建成管输、压缩/液化能力56×108m3/a。截至2011年 6月，全国煤层气日产量超过400×104m3。已建或在建了较完善的煤层气管网。沁南、韩城、大宁-吉县及 保德四个有利区都紧邻已有天然气主干管线。

中国煤层气资源丰富，潜力大、前景好，加大研发力度，依靠技术进步，特别建议加强四个方面的工作： 一是根据资源分布研究与调整对策；二是国家政策落实和企业间的相互合作须进一步加强；三是在提高单井 产量和整体效益方面强化技术攻关；四是建立统一的信息平台，避免无序竞争和重复性投资。这将会大大促 进煤层气产业快速发展。

关键词：中国；煤层气；开发；产业；技术；现状；前景

Exploration ＆ Development Status and Prospects For China's Coal Bed Methane

Xu Fengyin，Liu Lin，Zeng Wenting，DongYushan，Li Yanxiang，Zhou Xiaohong

（PetroChina CBM Co.，Ltd，Beijing 100028，China）

Abstract：A global trend of ＂Clean and low-carbon＂ has been formed.To speed up CBM exploration and development is of significant importance to reduce coal mine gas accidents，to protect atmospheric environment and to improve energy structure.Greater efforts have been exerted to CBM development，given a series of encouraging policies，i.e.favourable price，tax preferences，development subsidy，resource management and mineral right protection.Three major CBM enterprises emerged including PetroChina，JAMG，and CUCBM，while the current industrial scale is relatively small.Considering the exploration right issues，3 cooperation modes are developed to promote the coordinated development of gas extraction and coal mining such as Qinnan mode，Lu'an mode and Sanjiao mode.Regarding technologies，a couple of exploration and development technologies are developed，tailored for various rank coal methane and for different geological conditions，and a high-profile CBM lab was built.Besides，some substantial breakthroughs have been made in exploring CBM buried deeper than 800m and in low-rank coal bed methane development.

By the end of year 2010，5，426 CBM wells have been drilled，about 290 bcm of the geological reserves proved.An annual production capacity of over 3 bcm were accumulatively built for surface extraction，producing 1.5 bcm/a，with 1.18 bcm of commercial production and 5.6 bcm/a for pipeline transportation，CNG and LNG capacity.The nationwide CBM yield has exceeded 4 million cubic meters per day by June，2011.Four favorable blocks，like Qinnan，Hancheng，Daning-jixian and Baode all get close to the major existing pipelines.

China is rich in CBM resources，with great potentials and promising prospects.Thus，the following four suggestions are proposed：to work out proposals based on resource distribution；to further coordinate governmental policies and entrepreneur performance；to strive to make technological breakthroughs in increasing single well yield and in promoting integrated economic efficiency；to establish a unified information platform to avoid disorderly competition and repeated investment.All these four proposals are likely to stimulate the progress of CBM industry.

Key words：China；CBM；development；industry；technology；status；prospects

引言

煤层气俗称瓦斯，成分主要是甲烷，形成于煤化过程中，主要有吸附在煤孔隙表面、分布在煤孔隙 及裂隙、溶解在煤层水中三种赋存形式，以吸附状态为主。当煤层生烃量增大或外界温度、压力条件改 变时，三种赋存形式可以相互转化。“清洁化、低碳化” 是全球趋势，能源转型和低碳经济已成为世界 各国经济社会发展的重要战略。

煤层气开发利用具有“一举三得” 的优越性。首先它是一种清洁、高效、安全的新型能源，燃烧 几乎不产生任何废气，有利于优化能源结构，弥补能源短缺；再者，瓦斯是煤矿安全“第一杀手”，它 的开发有利于煤矿安全生产，减少煤矿瓦斯事故；同时它也是一种强烈温室效应气体，温室效应是CO2 的20倍，开发煤层气可以有效减少温室效应。总体体现出经济、安全和环保三大效益。加快煤层气勘 探开发步伐，对减少煤矿瓦斯事故、保护大气环境、改善能源结构、保障能源安全具有重要战略意义。煤层气的开采方式分为井下抽采与地面抽采两种方式。地面抽采在钻完井、测录井、压裂、排采、集输 工艺上与常规油气开采技术基本相同。

1 世界煤层气资源及产业现状

1.1 资源分布

全世界埋深小于2000m的煤层气资源量约为260×1012m3，主要分布在俄罗斯、加拿大、中国、美 国、澳大利亚等国家（图1）。

图1 全世界煤层气资源分布情况

1.2 产业现状

目前，美国、加拿大、澳大利亚等 国家煤层气产业发展趋于成熟。美国自 20世纪80年代以来，有14个含煤盆地 投入煤层气勘探开发，现已探明可采储 量3×1012m3。2009年，煤层气生产井 5万余口，产量542×108m3。煤层气产 量占天然气总产量比重日益增大，2009 年煤层气产量比例达到9％。加拿大煤 层气产业发展迅猛。1987年开始勘探，2002年规模开发，2009年生产井7700 口，产量达60×108m3。澳大利亚也已 形成工业规模。主要分布在东部悉尼、苏拉特、鲍恩三个含煤盆地，2005年生产井数1300口，产量 12×108m3，2009年产量达48×108m3。

1.3 技术现状

通过长期的理论与技术研发，目前国际上形成4大主体技术，4项工程技术。4大主体技术包括： 地质选区理论和高产富集区预测技术，煤层气储层评价技术，空气钻井、裸眼洞穴完井技术，多分支水 平井钻井技术。

4项工程技术包括：连续油管钻井、小型氮气储层改造技术，短半径钻井和U形水平井技术，注氮 气、二氧化碳置换煤层气增产技术，采煤采气一体化技术。

2 中国煤层气产业现状

2.1 勘探开发现状

受美国、加拿大、澳大利亚等国家煤层气快速发展的影响，加之国家出台一系列优惠政策，中国煤 层气开发规模和企业迅速发展，已形成中国石油、晋煤集团、中联煤三大主要煤层气生产企业。

到2010年底，全国共钻煤层气井5426口，探明煤层气地质储量2900多亿立方米。累建产能超过 30×108m3/年，地面抽采实现年产量15×108m3，商品气量11.8×108m3。建成管输、压缩/液化能力 56×108m3/a。截至2011年6月，全国煤层气日产量超过400×104m3。

中国石油：2010年12月，商务部等四部委宣布为进一步扩大煤层气开采对外合作，新增中国石 油、中国石化以及河南省煤层气公司三家企业作为第一批试点单位。目前中国石油登记煤层气资源超过 3×1012m3，探明地质储量占全国64％，重点分布在沁水、鄂东两大煤层气盆地。近几年来，积极开展 煤层气前期评价、勘探选区及开发先导试验，投资力度大幅度增加，发现沁水、鄂东两大千亿立方米规 模以上煤层气田，逐步形成沁南、渭北、临汾与吕梁四个区块的开发格局。截止到2010年底，商品气 量近4×108m3。

通过几年的探索，与煤炭企业和地方政府合作，形成3种促进采煤采气协调发展的合作模式。即： 沁南模式：矿权重叠区协议划分，分别开发，双方开展下游合作；潞安模式：整体规划、分步实施，共 同维护开采秩序，避免重复性投资；三交模式：先采气、后采煤，共同开发。这些模式得到张德江副总 理和国家有关部委的肯定。

已建或在建了较完善的煤层气管网。沁南、韩城、大宁-吉县及保德四个有利区都紧邻已有天然气 主干管线（图2）。

建成了高水平的煤层气实验室，测试样品涵盖全国绝大多数煤层气勘探开发区，工作量占全国 80％，技术水平居国内领先。

主要实验技术包括：含气量测试技术，等温吸附测试技术，煤储层物性分析技术，煤层压裂伤害测 试技术等。

晋煤集团：到2010年底，完成钻井2510口，地面抽采产量达到9×108m3。建成寺河-晋城10× 108m3/a输气管线；参股建成晋城-博爱输气管线。与香港港华共同投资组建煤层气液化项目日液化量 可达25×104m3；投产120兆瓦煤层气发电厂。开发地区涉及山西沁水、阳泉、寿阳、西山，甘肃宁 县，河南焦作等。

中联煤并中海油：中联煤目前有矿权面积2×104km2，其中对外合作区块面积达1.6×104km2。截 至2010年底，在沁水盆地潘河建成国家沁南高技术产业化示范工程，以及端氏国家油气战略选区示范 工程。

目前完成钻井672口，投产230口，日产气50×104m3。2010年，中海油通过收购中联煤50％股 份，成功介入煤层气勘探开发，为发展煤层气产业打下了基础。

图2 中国石油天然气主干管网示意图

阜新煤业：阜新煤炭矿业集团与辽河石油勘探局合作，开展了三种煤层气合作开采模式，显著提高 了整体开发效益。三种开发模式包括：未采区短半径水力喷射钻井见到实效；动采区应用地面负压抽采 技术，实现了煤气联动开采；采空区穿越钻井取得成功。2010年已钻井52口，日产气10×104m3，商 品气量3226×104m3，建成CNG站3座，主要供盘锦、阜新市CNG加气站。

中石化：煤层气矿权区主要为沁水盆地北部和顺区块及鄂东延川南区块。2010年完成钻井34口，产气84×104m3，目前日产气近3000m3。2010年，华东局与淮南矿业签署了 “煤层气研究开发合作意 向书”，在淮南潘谢矿区优选出100km2有利区块，共同开发煤层气资源。2011年，与澳大利亚太平洋 公司在北京签署了一项框架协议，双方确立了非约束性关键商务条款。

其他：龙门、格瑞克、远东能源及亚美大陆等合资公司及其它民企纷纷介入煤层气勘探开发，加大 产能建设规模，其中亚美大陆目前日产气19.7×104m3。

总体来看，沁水盆地南部成为我国煤层气开发的热点，共建产能近25×108m3/a，目前日产气近 380×104m3，实现大规模管网外输和规模化商业运营，初步形成产运销上下游一体化的产业格局。

2.2 政府优惠政策与技术支持

为了鼓励煤层气产业发展，中国政府出台了一系列优惠政策，包括价格优惠、税收优惠、开发补 贴、资源管理及矿权保护等等（表1），取得了明显效果。

表1 中国政府鼓励煤层气产业发展的优惠政策

与此同时，在技术层面也给予了强有力的支持。2007年以来，国家发改委专门组建了煤层气开发 利用、煤矿瓦斯治理两个国家工程研究中心，科技部设立了 “大型油气田及煤层气开发” 国家科技重 大专项。中国石油成立了专业煤层气公司，并设立“煤层气勘探开发关键技术与示范工程” 重大科技 专项。这些都为煤层气产业发展与技术进步创造了条件。

2.3 技术现状

我国的地质条件和美国等有所区别。目前，煤层气开发都源于美国最早的理论。随着规模化深入开 发，现场实验了很多不同类型煤阶和煤体结构、构造条件、水文地质条件下的煤层气储存特点。已经证 明，这套理论是否完全适合中国煤层气地质条件还有待进一步证实。针对中国不同盆地地质条件研发的 不同的勘探开发技术，有些已经取得了突破性进展。

2.3.1 地质上有新认识

有利区评价方法有新突破：通过煤岩特征、含气量、渗透率、产气量等地质综合研究，建立起富集 高产区评价标准，提出了产能建设区开发单元的划分标准和方法。

800m以深煤层气井产量有突破：一般认为，随着煤层埋深的增加压力随之增大，渗透率急剧减小、 产气量也随之减少。目前国内商业开发深度都在800m以浅地区。随着勘探开发的深入推进，800m以 深井也获得了工业气流（最高产气量2885m3/d）（图3），但煤层产气规律尚不清楚，正在通过加强研 究及大井组排采试验得以证实。

图3 800m以深井排采曲线

煤储层渗透率普遍较低，储层保护是关键：煤储存条件的研究是煤层气开发关键的制约因素。沁水 盆地3＃煤渗透率（0.013～0.43）×10-3μm2，平均0.112×10-3μm2；鄂东（0.22～12）×10-3μm2，平均1×10-3μm2。总体来看，煤层物性差、非均质性强，因此，钻井过程中加强储层保护是关键。钻 井、压裂过程中应尽量采用对井筒周围煤储层的危害小的欠平衡钻井及低伤害压裂液。

2.3.2 现场管理有新措施

高煤阶开发井网井距有新探索。由于我国高煤阶煤层气储层物性与外国有较大差异，开发证实一直 沿用的300m×300m井距不完全适合，主要表现在高产井数少，达产率低，产量结构不合理。为此，通 过精细地质研究，以提高单井产量为目标，对不同井距产气效果数值模拟并进行先导试验，探索了高煤 阶煤层气开发的200m×200m井网和井距。与此同时，在水平井的下倾部位实施助排井也初见成效。

2.3.3 工程技术配套有新进展

三维地震勘探：韩城地区实施100km2三维地震，资料品质明显好于二维，小断层的刻画更加清晰（图4），有效地指导了井网部署。

图4 韩城地区三维与二维剖面对比

羽状水平井钻井：通过市场化运作，打破了 外国公司在羽状水平井施工领域的垄断地位，摆 脱了羽状水平井钻井完全依赖外国公司的局面，成本大幅度降低。

压裂配套工艺：在对煤层实验分析的基础 上，结合大量的压裂实践，形成以 “变排量、低 伤害” 为原则，“高压井处理技术、分层压裂技 术” 等新工艺，采用低密度支撑剂、封上压下、 一趟管柱分压两层等工艺技术。

排采技术：形成缓慢、稳定、长期、连续八 字原则；为培养高产井形成三个关键环节：液面 控制、套压控制、煤粉控制；针对低成本战略，形成井口排采设备的两种组合：电动机＋抽油 机，气动机＋抽油机。

地面集输处理：标准化设计、模块化建设、 自动化管理，基本实现低成本高效运营。

2.4 利用现状

2009年全国建成6家煤层气液化厂，液化产能260×104m3/d，2010年为300×104m3/d，2020年 可达到700×104m3/d。除此之外，还主要用于低浓度瓦斯发电，居民生活，合成氨、甲醛、甲醇、炭 黑等化工原料，已逐步建立起煤层气和煤矿瓦斯开发利用产业体系。

2.5 存在问题

技术上：技术是制约目前产业进展缓慢的主要问题。目前存在的主要问题包括：煤层气高渗富集区 的控气因素，符合我国煤层气地质条件、用以指导生产实践的开发理论，适合我国地质条件的完井、压 裂、排采等关键技术与相应设备等。

管理上：主要包括：煤层气、煤炭矿权重叠，先采气、后采煤、发电上网等政策实施困难较多，对 外合作依赖程度高，自营项目受到限制，管道规模小，市场分散、不确定性大等。

3 煤层气发展前景与建议

随着国民经济的发展，天然气需求快速增长为煤层气发展提供了机会。2000年以来，天然气年均 增长速度达到16％（图5），2009年底，全国天然气消费总量875×108m3，2010年，天然气需求量超 过1400×108m3，供应能力约1000×108m3。2015年，预计天然气需求量2600×108m3，供应能力只有 1600×108m3，到2020年，天然气缺口将超过1000×108m3，这就为煤层气等非常规气的发展提供了 空间。

3.1 发展前景

据有关规划，到2015年，全国地面开发煤层气产量将达到100×108m3；2020年，天然气产量约 2020×108m3，其中非常规天然气产量达到620×108m3，地面开发煤层气将达到200×108m3。

图5 2000～2008年中国天然气消费量变化趋势

与此同时，各相关企业也制定了 “十二五” 发展目标（表2）。

表2 全国重点地区及企业煤层气地面开发预测表

上述目标能否顺利实现，前景如何，勘探开发及产业规模能否迅速发展，主要取决于国家政策的进 一步落实以及几大主要企业的投入。尤为重要的是这些企业针对煤层气赋存条件的技术进步与突破，而 非资金问题，这一点必须引起高度重视。中国石油将会进一步加大投入，促进煤层气产业快速发展。主 要加大沁水盆地南部和鄂尔多斯盆地东部两个重点产业基地的勘探开发力度，积极探索外围盆地煤层气 开发配套技术。预计：2012年新增探明煤层气地质储量2000×108m3，为建产能提供资源保障；2013 年建成生产能力45×108m3/年，2015年产量达到45×108m3，商品量40×108m3，成为国内第一煤层气 生产企业。同时，成为业务技术主导者、规范标准制定者、行业发展领跑者。到2020年，煤层气商品 量预计达到100×108m3，成为中国石油主营业务重要组成部分和战略经济增长点。

3.2 对策与建议

3.2.1 根据资源分布研究与调整对策

全国埋深小于2000m的煤层气总资源量为36.8×1012m3，可采资源量约10.8×1012m3。资源量大 于1×1012m3盆地有8个，资源量合计28×1012m3，占全国76％，主要分布于中西部地区。埋藏深度小 于1000m的资源量为14×1012m3，是目前开发的主要资源。低阶煤煤层气资源量占43％，但目前主要 开发的是中高阶煤煤层气资源。因此，现在必须加强对西部地区中深层（埋深大于800m）和中低阶煤 煤层气开发的研究与开发试验力度，力求更大范围的实质性突破。

3.2.2 国家政策落实和企业间的相互合作须进一步加强

完善相关政策措施，制定煤层气、煤炭开发统一规划，做到无缝衔接，切实落实“先采气、后采 煤”，实现资源充分利用。采煤采气3种合作方式还需要进一步扩展；积极推进煤层气产业发展与煤矿 瓦斯防治一体化合作。

3.2.3 在提高单井产量和整体效益方面强化技术攻关

针对煤层气勘探开发关键技术需要加强攻关。进一步研发针对煤层气地质特点而形成配套合适的钻 探、压裂、排采、管输等专有设施和设备，加大发展羽状水平井开发关键技术力度。

3.2.4 建立统一的信息平台，避免无序竞争和重复性投资

强化信息渠道，实现资源共享，避免无序竞争和重复性投资。建立煤层气行业统一的信息管理系统 是一项非常重要的基础工作。包括两方面内涵：企业内部应加强煤层气田的数字化建设，国家层面应加 强行业技术与产业信息的统计和交流发布，为煤层气行业提供统一的信息化建设标准。

结束语

低碳经济是我国能源经济发展的必由之路。为了从源头上减少碳排放，引领能源结构和产业多元 化，天然气供需缺口将长期存在，对煤层气需求会不断增加。中国煤层气资源丰富，目前产业整体规模 小，但潜力大、前景好。加大研发力度，依靠技术进步，将大大促进煤层气产业快速发展。

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王明寿1　王楚峰1　魏永佩2　张心勇1　徐文军1

（1.中联煤层气有限责任公司 北京 100011；2.美国远东能源公司 北京 100016）

作者简介：王明寿，男，1966年出生，高级地质师，在职博士生，矿产普查与勘探专业，现在中联煤层气有限责任公司工作，多年从事煤炭、煤层气勘探、生产及科研工作。

摘要 煤层气的富集与储层特征密切相关，并受地质条件的制约。本文在详细研究煤储层特征及煤层气富集机制的基础上，分析和总结了沁水盆地北端寿阳区块煤层气的勘探开发现状，并对开发前景进行了初步评价。基于煤岩、煤质、煤体结构及孔渗性、吸附性的观察和测试，该区煤层表现为厚度大、热演化程度高，局部发育构造煤、裂隙较发育，吸附性能力强、含气量高，含气饱和度偏低。总体来说，适合煤层气的开发。该区煤层气的富集主要受控于热演化史和埋藏史。在区域变质的背景上，叠加了岩浆热变质作用，生气强度大；另外，煤层的埋深、顶底板封闭性及水文地质条件都会影响含气量的大小，煤层气富集是多因素有效配置的结果。

关键词 煤储层 含气量 热演化 羽状水平井 寿阳区块

Analysis on Status，Geology Features and Prospects of CBM Exploration and Development in Shouyang Block

Wang Mingshou1，Wang Chufeng1，Wei YongPei2，Zhang Xinyong1，Xu Wenjun1

（1.China United Coalbed Methane Corporation，Ltd.，Beijing 10001 1；2.Far East Energy Company，Beijing 100016）

Abstract：Coalbed methane（CBM）enrichment depends on reservoir characteristics，and it is also conditioned by geologic setting.On the basis of detailed study on the reservoir physical characteristics and CBM enrichment mechanism，exploration and development actuality was summarized and foreground was prospectedresearch findings in Shouyang Block，northern Qinshui Basin.According to observation and test for coal type，coal quality，coal structure and porosity-permeability，adsorbability，some characteristics of coal bed are displayed as follows：thick reservoir，high thermal evolution，local structural coal，developed fracture，noticeable adsorbability，high gas content，low gas saturation.In one word，research area fits for CBMexploitation.The CBM enrichment is controlled by thermal evolution history and burial history.Owing to magma thermal metamorphism superimposing on the regional metamorphosis，the intensity of gas generation is higher；Moreover，burial depth，closure property of adjacent rock，and hydrologic geology also affect gas content，CBM enrichment is the result of sound multifactorial matching.

Key words：CBM reservoir；Gas content；Thermal evolution；Multilateral horizontal well；Shouyang Block

引言

寿阳区块位于山西省北中部、沁水盆地北端（图1），相邻的阳泉矿区是我国著名的无烟煤生产基地之一，也是典型的高瓦斯矿区，从1957年就开始煤矿瓦斯抽放与利用工作[1]。在多年的煤矿生产实践中，积累了丰富的煤矿瓦斯抽放经验，是我国煤矿瓦斯抽放和利用最成功的矿区。现建有8座瓦斯抽放站，抽放历史长，目前年瓦斯抽放量达2×108m3，占全国第一位[2]。20世纪80年代初，随着我国煤层气勘探开发的兴起，寿阳区块以其良好的资源条件及开发条件成为我国煤层气开发的热点。从1996年中国煤田地质总局在韩庄区施工HG1井开始，近十年来先后有多家单位在区内开展煤层气基础研究和煤层气勘探开发试验工作，施工了10口煤层气参数井或生产试验井（包括远东能源公司施工的3口煤层气羽状水平井），煤层气的勘探开发工作取得了阶段性进展。本文对近年来该区块的煤层气勘探开发活动进行了总结，针对该地区煤层气勘探实践过程中遇到的一些地质技术问题，对该区煤层气的富集机制和控气因素进行了探讨，以期指导勘探工程部署，从而实现该地区煤层气开发的突破。

图1 研究区交通位置图

1 勘探开发历史及现状

研究区煤层气勘探开发的历史可追溯到20世纪70年代，1975年，原煤炭部在阳泉矿区施工了一些煤层气地面抽放井，有的井还进行过井下压裂以提高产量，但限于当时的技术条件和认识水平，未取得预期的目的[3]。

1995年由联合国开发计划署（U N DP）利用全球环境基金资助、煤科总院西安分院承担的《中国煤层气资源开发》项目，《阳泉矿区煤层气资源评价》专题科研报告，对阳泉矿区（包括生产区、平昔区和寿阳区）煤层气资源开发进行了评价和研究，其中重点对寿阳区的煤层气资源开发进行了评价和研究。

中国煤田地质总局于1996～1997年在韩庄井田施工了HG1、HG6、HG3、HG2等煤层气勘探参数井，获得了该区有关的煤储层参数。其中对HG6井的主要煤层进行了压裂改造和排采试验，取得了该井合层排采的一整套生产数据。

1996年阳泉矿务局与煤炭科学研究总院西安分院合作，针对阳泉矿区寿阳区煤层气资源进行了评价研究，并且共同完成了《阳泉矿区寿阳区煤层气勘探开发可行性研究报告》。

中联公司1997～1998年在寿阳区块施工了4口煤层气井，其中1口探井，3口生产试验井，获得该区宝贵的煤储层参数和生产数据。1998年完成了四条二维地震勘探线，共计167km，获得了较丰富的地质成果；

2002年4月16日，美国康菲公司与中联公司正式签订PSC合同；2003年6月，康菲公司与远东公司签订寿阳项目转让协议，由远东公司接任作业者，根据对寿阳区块以往勘探资料的分析，项目联管会认为常规的垂直井压裂完井技术在该区效果不太理想，决定在该区块实施羽状水平井，以期取得开发的突破。2005年，远东公司在该区施工了3口羽状水平井，其中2口在煤层段进尺超过3000m，目前，3口井均在进行生产。

2 地质背景

沁水盆地北端位于北北东向新华夏系第三隆起带太行山隆起以西，汾河地堑东侧，阳曲—孟县纬向构造带南翼。总体形态呈现走向东西、向南倾斜的单斜构造。区内构造简单，地层平缓，倾角一般在10°左右。

寒武纪至中奥陶世，本区地壳稳定沉降，在古老结晶基底上形成了浅海相碳酸盐为主的沉积。中奥陶世以后，由于加里东地壳运动，华北断块上升，全区遭受长期剥蚀。到中石炭世，本区地壳再次沉降，沉积了石炭二叠纪海陆交互相含煤地层，奠定了形成煤层气的物质基础。随着上覆三叠系地层的沉积，石炭二叠纪煤层的埋深增加，地温、压力的增高，煤层发生深成变质作用。印支运动使本区整体抬升，广泛遭受剥蚀。早中侏罗世，发生了强烈的燕山运动，形成了北有孟县隆起，南有中条山隆起，东有太行山隆起，西有吕梁山隆起的沁水盆地。由于喜马拉雅运动的再次改造，沁水盆地被晋中断陷和霍山隆起分割为三个部分，即沁水煤田、西山煤田和霍西煤田。沁水向斜构成了一个独立的小构造盆地，本区即处于沁水向斜的北部转折端。

燕山运动和喜马拉雅运动期间，由于较大规模的岩浆侵入活动，大地热流背景值升高，本区石炭二叠纪煤层在原来深成变质作用的基础上，又叠加了区域岩浆热变质作用，致使煤化作用大大加深，形成了本区高变质的瘦煤、贫煤以及少量无烟煤。

3 煤储层特征

3.1 主要煤层及其特征

主要含煤地层为上石炭统太原组及下二叠统山西组，含煤10余层，其中3＃、15＃煤为主力煤层。

上主煤层（3＃煤层）：俗称七尺煤，位于山西组中上部，距下石盒子组与山西组分界砂岩（K8）20～30m左右，全区煤层厚0～3.78m，煤层较稳定，寿阳矿区西部和阳泉三矿矿区煤层较厚，其他地区煤层变薄，甚至尖灭。结构简单，有时含一层夹矸，顶底板为泥岩，砂质泥岩、粉砂岩，局部为炭质泥岩和细砂岩。

下主煤层（15＃煤层）：位于太原组下部，石灰岩标志层（K2）底部为其直接顶板，煤厚0.27～6.48m，全区稳定，是研究区煤层气开发的主力煤层。在寿阳县城附近存在一潮道砂体，出现走向近南北，长10km，宽4km的无煤带。15号煤层含夹矸1～3层，结构中等，底板为泥岩、砂质泥岩，局部为细砂岩和炭质泥岩。

3.2 煤储层裂隙特征

从研究区内生产矿井井下观测，以及定向块样显微镜下观察裂隙密度和间距定量统计，煤中规模小的裂隙比规模大的裂隙发育，从中型、小型到微型，裂隙的密度增加，间距减小。裂隙的发育程度还与煤岩组分有关，从暗淡型煤、半暗型煤、半亮型煤到光亮型煤，裂隙的密度增大，间距减小。

镜煤中裂隙一般平直，垂直层理面，少数斜交层理面，显微镜下观察裂隙宽度为2～15μm；亮煤和暗煤中裂隙形态比较复杂，有锯齿状、分叉状、阶梯状、雁行状等，显微镜下测量裂隙宽度一般为8～45μm。

煤中裂隙常见矿物质充填，充填物多为方解石、黄铁矿及粘土矿物等。方解石多呈脉状充填，黄铁矿呈莓状或结核状，有时黄铁矿分布于方解石脉中，形成混合状填充。

3.3 煤层含气量及赋存规律

3＃煤层甲烷含量在寿阳勘探区介于5.05～27.15m3/t，平均为11.99m3/t，主要集中在8～12m3/t范围内；15＃煤层甲烷含量介于4.6～27.48m3/t，平均12.00m3/t。煤层解吸气成分以CH4为主，一般为70.63%～99.87%；其次为N2和CO2，N2浓度为0～27.47%，平均4.90%，CO2为0～3.00%，平均1.62%；个别样品有C2出现。

煤层含气量的平面分布特征与煤层埋藏深度变化相关，总体表现为自北向南随着埋藏深度的增加，含气量增大。该区埋深为300m 以浅的煤层，含气量一般小于10.00m3/t；在300～600m 埋深线之间，含气量为9～12m3/t；600～1000m 埋深线之间，含气量变化为12～16m3/t；1000～1400m 埋深线间，含气量为16～22m3/t；1400～1800m 埋深线附近，含气量为22～26m3/t；至最南部的煤层1800～2000m 埋深线附近，含气量最大可达26m3/t[4]。

3.4 煤储层等温吸附性能及含气饱和度

煤的吸附性能决定着煤层气的储集能力和产出过程，通常用吸附常数和等温吸附曲线来描述，含气饱和度是指在一定的储层压力、温度条件下煤层气的吸附饱和程度[5]。研究区内施工的10口煤层气井均进行了等温吸附试验，试验结果表明：寿阳地区煤的吸附能力较高，3号煤原煤的饱和吸附量（VL）为 24.04～37.65m3/t，平均 28.29m3/t；Langmuir压力（PL）为1.69～2.98MPa，平均2.41MPa。15号煤原煤的饱和吸附量（VL）为31.55～34.93m3/t，平均 33.31m3/t；Langmuir 压力（PL）为 1.79～2.74MPa，平均2.31MPa。

从SY-XX井的等温吸附曲线（图2）可见，在0～8MPa区间内，随压力增高，吸附增量变化比较明显，其中以0～3MPa间变化最显著，平均吸附增量为6.42m3/t.MPa；3～8MPa间的平均吸附增量为1.66m3/t.MPa；8～11MPa间的平均吸附增量为0.69m3/t.MPa；11～15MPa间仅为0.42m3/t.MPa。这说明煤层气井在排水降压过程中的产气高峰期应该是3MPa至煤层排采废弃压力之间，含气饱和度总体偏低。

图2 SY—XX井3号煤层原煤等温吸附曲线

3.5 煤的渗透性

研究区有8口煤层气参数井和生产试验井16层煤进行了注入/压降测试，取得了较多的煤层渗透率数据，总体来讲，煤储层的渗透性相对较好，介于0.0352～82.84mD，取得的煤层渗透率相差在几至几十倍以上，这也从一个侧面说明了煤层的非均质性[6]。

4 煤层气的富集机制

4.1 煤的热演化史和埋藏史是煤层气富集的主要控制因素

大量资料表明，该区煤层气的富集主要受控于该区煤的热演化史和埋藏史[7]，沁水煤田石炭纪、二叠纪时期，该区处于台型稳定均衡沉降阶段，沉降速率22.82m/Ma。至三叠纪，地壳沉降速度加快，最大沉降速率达65m/Ma，侏罗纪仅有短暂的微弱沉降，总体以褶皱抬升为主。根据现有资料估算，三叠纪末，该区下煤组埋藏深度约3400m左右，地温达154℃左右，煤化程度为肥、焦、瘦煤阶段，处于生气高峰期，平均生气速率为0.8978×108m3/km2·Ma，白垩纪变慢为0.018×108m3/km2·Ma，白垩纪之后，生气作用基本终止。由于研究区处于纬度34°带，在区域变质的背景上，叠加了岩浆热变质作用。因此，该区生气强度大，阳泉、寿阳、昔阳一带，生气强度一般90×108m3/km2以上。综上所述，研究区于成煤期后，曾有两次大的热演化阶段，一次为印支期，主要是快速沉降堆积增温阶段。这一阶段使石炭纪、二叠纪煤层煤化作用加强，煤级增高，区内大部分区段的煤层都跨越了生气“门槛”值，进入主要生气阶段（R°max＞1.0%），大部分地区的煤层达到生气高峰期（R°max=＞1.35%），因此，印支期是煤层气主要生成期。另一次为燕山期，主要为岩浆区域热增温阶段。

4.2 煤层埋深对煤层气富集的影响

一般来讲，随着煤层埋深的增加，含气量增加。表现在平面上由北往南含气量增加，而在钻孔中，下组煤含气量高于上组煤。该区的煤层气风化带深度在300m，即在300m以浅，煤层气成分中甲烷含量一般小于80%。

4.3 煤层顶、底板封闭程度对含气量的影响

研究表明：煤储层的顶底板岩性和封盖性能对含气量的影响很大，顶底板岩性致密、封盖性能好的区域，含气量高，否则相反，在平面上含气量低的区域和煤层顶板砂岩带基本上是重合的。

4.4 水文地质条件对含气量的影响

煤系地层水在煤层气的生成、储集（吸附）和产出的全过程中都起着重要的作用。在控制煤层气赋存、产出的主要地质因素（含气量、临界解吸压力、储层压力、渗透率、内外生裂隙等）中，煤层水作为客观载体通过与诸多因素的相互作用实现对煤层气赋存、产出能力的影响[7]。煤岩储层压力表现为煤层水压力，而常规砂岩储层压力则表现为气体压力。因此，煤层水压力的高低反映了煤岩储层能量的大小。煤岩对甲烷分子的吸附能力主要与温度和压力在煤层水压力作用下，埋深变浅的煤层仍保持了较高的原始含气量，煤岩储层中“圈闭”了一定数量的气体，形成煤层气藏[8]。

在研究区，主煤层高含气量区域与地下水等水位线的局部低洼地带较吻合。如韩庄井田主煤层含气量在研究区内是最高的地带，对比之下，该地带中奥陶统、太原组、山西组含水层的等水位线均呈现出低洼状态，地下水明显滞流是导致韩庄井田主煤层含气量高的重要原因。

上述规律得到了地下水矿化度、水质类型等分布规律的进一步佐证。韩庄井田一带存在着中奥陶统灰岩含水层高矿化度中心，矿化度在2000mg/L 以上：太原组含水层中，这一地带矿化度最高，在1500mg/L 以上；在山西组含水层中，这一地带矿化度最高，在1000mg/L 以上。这一高矿化度区带与主煤层高含气量地带在空间分布上高度一致的规律，进一步揭示出地下水缓流或滞流对煤层气保存富集的重要作用[2]。

需要指出的是，沁水盆地北端煤层气的富集，是以上诸因素综合作用的结果，只有多种因素的有效配置，才能形成富集的煤层气藏，在进行选区评价和勘探部署时，一定要全面考虑可能影响含气量的各种因素。

5 勘探中存在的问题及对策

从1997年中国煤田地质总局施工HG1号煤层气探井揭开该区的煤层气勘探序幕至今已有10年的里程，目前可以说取得了阶段性进展，但客观地讲，该区勘探开发的进程缓慢，究其原因，除和近年来煤层气产业发展的大气候有关外，还和对该区的地质规律认识水平以及采取的煤层气完井方式及工艺有一定的关系。

1996～1997年由中国煤田地质总局施工的4口井均布置在韩庄精查区内，由于韩庄精查勘探就是由煤炭队伍完成的，对地质资料的占有和研究程度都很高，因此在井位选择上非常成功，煤层厚度、含气量等主要参数都非常乐观，特别是生产试验井HG6井压裂后，单井排采最大日产气量达到1300m3，现在回过头看，该井应该是比较成功的，但限于当时对煤层气理论的认识水平和工程技术的局限，如钻井过程中对储层污染的重视不够，排采中没建立合理的排采制度造成煤层吐砂、埋泵等事故。中联公司施工的1号探井由于选在煤田勘探空白区内，加上由于地层涌、漏水等原因，并未达到预期目的，而3口井的小井组由于受当时勘探思路的影响选择在构造高点，加上对该区的水文地质条件研究不够，正好打在了富水区内，在排采过程中由于裂隙水补给充分，液面长期稳定，加上当时其他因素，最后不得不终止作业。

水平井技术是最近几年在美国、加拿大、澳大利亚等国家兴起的一项有效的煤层气增产技术，远东公司在分析总结了该区以往地质和勘探资料的基础上，决定实施羽状水平井以期取得突破，从完成的3口井的情况看是比较成功的，但由于羽状水平井作业成本高，因此在实施之前对综合地质的研究，包括煤层的机械物理性能、可钻性、水文地质特征等非常重要，同时对井眼轨迹区构造的控制（如实施三维地震勘探等）也非常重要。此外，由于涉及多个工种，煤层气羽状水平井的施工也是一个系统工程，有效科学的组织管理将会事半功倍。

6 结论

沁水盆地北端煤储层厚度大，埋深适中；煤的热演化程度较高，已进入生气高峰，煤层顶底板封闭性能好，含气量高；煤储层裂隙较发育，孔隙以小孔和微孔为主，渗透性较好；煤的吸附性能强，但含气饱和度偏低。总体来讲，该地区煤层气开发条件良好。

煤层气的富集受诸多地质条件的控制，是各种因素有效配置的结果，在这些地质因素中，煤的热演化史和埋藏史起着主导作用。其他因素如顶、底板的封盖性能、水文地质条件、埋深等也都影响着气的富集，在选区和勘探部署时要综合考虑各种因素。在增产措施的选择上，建议采用传统垂直井压裂和羽状水平井并用的方针，同时尝试近年来效果好的清洁压裂液、氮气泡沫压裂等先进的工艺和技术。

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叶建平

作者简介:叶建平,男,1962年生,教授级高工,中联煤层气有限责任公司总经理助理,中国煤炭学会煤层气专业委员会秘书长,主要从事煤层气勘探开发科研工作。地址:北京市东城区安外大街甲88号(100011),电话:(010)64265710,E-mail:yejp01@163.com

(中联煤层气有限责任公司 中国煤炭学会煤层气专业委员会 北京 100011)

摘要:分析了煤层气勘探、开发、利用现状,梳理了煤层气勘探开发技术进展,对我国煤层气产业发展进行了基本评估。认为当前我国煤层气勘探快速推进,探明储量显著增长煤层气产能规模扩大,产销量同步上升煤层气产业初步形成,煤层气成为天然气的最现实的补充能源煤层气技术有力支撑产业发展,技术瓶颈依然存在。

关键词:煤层气 勘探开发技术 产业发展

China's Coalbed Methane Industry Development Report

YE Jianping

(China United Coalbed Methane Co., Ltd., Beijing 100011, China)

(Coalbed Methane Specialized Committee, China Coal Society)

Abstract: This report analyses the current situation of CBM exploration, development and utilization,combs the technical progress of CBM exploration and development,meanwhile,it makes basic assessment of China's CBM industry development. China's CBM exploration has been making rapid progress at present. The proved reserves has increased notably. The CBM production capacity scale has enlarged. Both production and sales have risen. CBM industry has formed preliminarily. CBM has becomeg the most realistic supplement energy of natural gas. CBM technology gives strong support to CBM industryhowever,technical bottlenecks still exist.

Keywords: Coalbed Methanetechnology of exploration and developmentindustry development

我国煤层气开发已经步入产业化初期阶段。煤层气地面开发产量2005年达到1.7亿m3,2009年达到10.1亿m3,预计2015年将达到100亿m3,因此煤层气产业步入快速发展轨道,成为现实的天然气的补充资源。本文简要报告近年来我国煤层气勘探、开发、利用发展情况和技术进展状况。

1 煤层气勘探快速推进,探明储量显著增长

近两年,我国煤层气勘探进度明显加快,探明储量显著增长。据不完全统计,到2011年6月底,全国煤层气钻井总数5942口。到2010年底为止,我国已累计探明煤层气储量2902.75亿m3,新增探明储量近1121.55亿m3,占总量的39%。“十一五”探明了千亿立方米大气田。我国煤层气探明储量区分布较集中,共11个区块,主要分布在沁水盆地南部和鄂尔多斯盆地东南部,如沁水盆地南部潘庄、成庄、樊庄、郑庄、枣园、长子等区块,鄂尔多斯盆地东缘三交、柳林、乡宁-吉县、韩城等区块。如表1,沁水盆地探明储量2007.69亿m3,占69.17%鄂尔多斯盆地煤层气探明储量817.76亿m3,占28.17%。其他地区占2.66%。探明储量成为这些地区煤层气产业发展强大的基础。但是,相对全国36.81万亿m3的资源量而言,我国煤层气资源探明率很低,仅8‰。广大地区煤层气勘探潜力尚不明朗。

表1 全国煤层气探明储量分布情况

沁水盆地作为我国特大型煤层气田,勘探潜力巨大。山西组3号煤层和太原组15号煤层厚度大,分布稳定,含气量高,渗透性在全国相对最好,煤层气可采性良好。除了已探明的南部区块以外,柿庄南和柿庄北、马璧、沁南、沁源、寿阳、和顺、上黄崖等区块均属于煤层气富集区和极有利目标区。寿阳区块不同于晋城地区,它以太原组15号煤层作为目的层,经过多年勘探,已获得经济单井产量的突破,韩庄井田多口煤层气井产量达到1000m3/d以上,近期将可以提交探明储量。阳泉钻井461口,日产量15万m3,获得商业化生产的产能。

鄂尔多斯盆地东缘具有较好的含煤性、含气性和可采性,渭北区块的韩城—合阳井区、临汾区块的午城—窑渠井区、吕梁区块的柳林—三交井区、吕梁区块的保德—神府井区是4大煤层气富集区,也是鄂尔多斯盆地东缘煤层气勘探开发有利区。鄂尔多斯盆地东缘资源探明率和资源转化率、勘探程度均较低,煤层气勘探开发前景广阔,具有商业化产气能力和形成大型煤层气田的条件,必将成为全国煤层气规模化、产业化、商业化运作的“甜点”区。

除了上述地区以外,在黑龙江依兰、云南老厂、贵州织金、四川綦江、安徽淮北、新疆准噶尔盆地南部、陕西彬县等地区相继取得勘探突破。

黑龙江伊兰区块煤层埋深700m左右,厚16m,含气量8~10m3/t,长焰煤,盖层油页岩厚80m。黑龙江煤田地质局2011年在伊兰区块钻井4口,YD-03、YD-04两口煤层气生产试验井,经排采,两口井日产气量均在1500m3/t左右,达到了工业气流的标准,标志着黑龙江低阶煤煤层气开发的有效突破。

彬长煤业集团在鄂尔多斯盆地中生界彬长区块钻1口水平井,日产气5600m3。

内蒙古霍林河地区中石油煤层气经理部在华北二连盆地霍林河地区施工霍试1井,日产气约1300m3进行了勘查研究,取得一定的进展。

依兰、彬长和霍林河区块的勘探成功,标志着低阶煤煤层气勘探取得了初步的成功,意义深远。

四川川南煤田古叙矿区大村矿段煤层气地面抽采试验取得了历史性突破。DCMT-3煤层气试验井平均产量1160m3/d,一年多累计产气超过50万m3。之前的DC-1井、DC-2井产气量均达到了500~1000m3/d。初步认为大村矿段煤层气具有较好的商业开发前景。该区煤层气井的排采试验成功,意义重大,将为川南煤田低渗透、薄煤层、大倾角、高应力等特点地区的煤层气勘探开发提供技术和经验。

云南老厂施工5口井先导性试验井组,压裂后,发生自流现象,经过初期排采,产量逐步上升,显示良好勘探潜力。

安徽淮北矿业集团2008年以来在芦岭淮北Ⅲ1、Ⅲ2采区共施工12口“一井三用”井的压裂阶段试验,各井大部达到800m3左右,也有个别高产井,如LG-6井最高日产量曾到3000m3以上,稳产1200m3左右。中联公司对外合作项目和煤炭科工集团西安研究院分别在淮北宿南向斜的先导性试验相继取得商业产量,预示着具有良好的勘探潜力。

全国其他地区的煤层气勘探工作也如火如荼地展开。如贵州织金—纳雍、陕西延川南、山西和顺、山西沁源新疆准噶尔盆地南部等地区,初步勘探实践表明具有良好的煤层气勘探潜力。

上述可知,在沁水盆地南部高阶煤煤层气开发成功后,中阶煤和低阶煤煤层气勘探也正在逐步取得成功。

在煤层气勘探同时,广大研究人员开展了大量的煤层气富集规律和地质控制因素研究,进行了煤储层孔隙性、渗透性、吸附解吸扩散、力学特性、变形特性等广泛研究,进行不同煤级煤的煤层气成藏特征和选区评价研究。这些地质和储层特征的基础研究有力支撑了煤层气基础理论的形成和发展。

2 煤层气产能规模扩大,产销量同步上升

“十一五”期间,煤层气进入产业化发展阶段,煤层气产能规模扩大,产销量同步上升。以中联公司沁南煤层气开发利用高技术产业化示范工程、中石油华北煤层气分公司沁南煤层气田煤层气开发项目和晋城煤业集团煤矿区煤层气开采项目等商业化开发项目竣工投产为标志,我国煤层气开发快速步入产业化初期阶段,煤层气开发处于快速发展阶段。我国现有生产井3200口,到2010年全国地面煤层气产能达到25亿m3,产量15.7亿m3,利用量11.8亿m3,利用率78%。井下煤层气抽采量69.6亿m3,利用量21.9亿m3,利用率相对较低,31.5%。2011年地面开发产量将达18~22亿m3,见表2。地面煤层气产量在近五年呈数量级增长,2005年1亿m3,2009年达到10.1亿m3,预计2015年将达到100亿m3。煤层气产量主要来自沁水盆地南部,占96%,少量产自韩城、阜新和柳林、三交地区。

目前进入商业性开发地区包括山西沁水盆地南部、陕西韩城、辽宁阜新。具备进入商业性开发地区包括山西三交、柳林、大宁—吉县、阳泉、寿阳。

表2 全国主要煤层气田煤层气生产情况(不完全统计)

说明:投产井数包括已产气井和未产气井。

3 煤层气技术有力支撑产业发展,技术瓶颈依然存在

技术进步是煤层气发展的源动力,这已被国内外的勘探开发实践所证实。“十一五”期间在煤层气增产改造技术的试验和研究取得了有效突破,针对不同储层参数研制了适宜的压裂液、压裂工艺等。钻完井技术、地面集输技术、煤矿区煤层气抽采技术等方面均有创新性成果。当前最显著的技术进展就是煤层气水平井钻完井技术、煤层气水平井分段压裂技术发展。

3.1 煤层气水平井钻完井技术

煤层气水平井地质和工程影响因素认识显著提高。煤层气水平井、多分支水平井的地质条件局限性强,要求构造相对简单,断层少、地层平缓起伏小煤层发育稳定、煤层硬度大结构完好煤层钻遇率高,避免钻探沟通含水层水平井眼轨迹按上倾方向布置,有利排水降压产气水平井眼长度尽量长,分支水平井间距适中,与煤层渗透性相匹配。

煤层气水平井井型设计多样。根据地形地貌、地质条件和储层渗透性,设计“U”型井、“V”型井、川字型井、丛式井(两层煤层的双台阶水平井)等,在柿庄南、柳林获得成功。

多分支水平井的工艺技术、关键工具实现国产化。多分支水平井钻井实现一个井筒钻多翼分支井,提高了钻进效率和有效排泄面积。在“863”项目支持下,地质导向装置实现国产化,并取得良好应用效果。

借鉴页岩气完井技术,开始进行了煤层气水平井分段压裂技术的试验,并在三交区块获得成功。目前在柿庄南区块继续进行该项技术的试验应用。

煤层气多分支水平井修井一直是一项难题,现在开始探索性试验,包括分支井段井眼坍塌的诊断、二次钻井导向和储层伤害控制等。

研究结果表明:水平井煤层段采用PEC筛管完井能有效保护井壁稳定性,减少井眼坍塌,即便排采过程中井眼发生局部垮塌,筛管仍能为煤层气、水提供良好的流动通道充气欠平衡钻井技术可有效减少煤储层的污染和损害,保护煤储层沿煤层顶/底板钻水平井可有效避免粉煤、构造煤等井壁稳定性问题,定向射孔分段压裂可有效沟通煤储层,释放储层应力,实现煤层气的开采。通过对井眼轨迹和钻井工艺参数进行优化设计,可增大煤层气降压解吸范围,加快煤层气解吸,并减少煤储层伤害。

3.2 新型压裂液研究方兴未艾,成果丰硕

研究压裂液对储层伤害机理,根据煤中化学元素组成,研制含有粘土防膨剂的压裂液及活性水,降低对煤层气解吸附伤害。

研究认为嵌入伤害和煤粉堵塞裂缝是影响煤储层长期导流能力的主要影响因素,施工中可采取增加铺砂浓度、加大支撑剂粒径、加入分散剂悬浮煤粉等方法。

通过重大专项攻关研制了新型低伤害高效清洁压裂液,特点是分子量小,300~400粘度较高,15.0mPa·s残渣较少煤层伤害率低,11.5%摩阻低,约为清水的30%。研制了新型煤粉分散活性水压裂液,煤层伤害率低,11.8%,使煤粉在压裂液中均匀分布,避免施工压力过高,在返排时,煤粉随着液排出,避免堵塞裂缝通道。研制了高效适宜的氮气泡沫压裂液。

3.3 低密度固井液减少了固井水泥对储层的伤害

通过重大专项攻关,针对煤储层井壁易坍塌、钻井液易污染煤储层等难题,研发出了中空玻璃微球低密度钻井液体系。该钻井液具有良好的流变性和滤失性,泥饼薄而致密。同时具有很好的抗温性、抗污染性能、防塌性能、沉降稳定性和保护储层作用。研制了超低密度水泥浆体系:确定了超低密度水泥浆体系配方。该配方在40℃,24h时抗压强度达到8.04MPa(超过预期7MPa指标)。在沁南柿庄南区块成功进行了现场试验,有效防止了液体对煤储层的污染。

研制了一种应用于煤矿井下瓦斯抽采孔的可降解钻井液,生物酶降解加盐酸酸化的双重解堵措施可有效地清除可降解钻井液对煤层气储层的伤害,并能恢复甚至提高煤岩气体渗透率。

开展了煤层气钻井井壁稳定机理及钻井液密度窗口的确定的研究。

3.4 地面集输工程技术有效增大集输半径,实现低成本建设

沁南煤层气开发利用高技术产业化示范工程,研究设计了“分片集输一级增压”煤层气田地面集输技术,亦称“枝上枝阀组布站”工艺技术,使煤层气集输半径增大到13km以上。新技术的应用取消了传统技术中需要建设的无数个有人值守的站,最重要的是极大地改善了流体流动环境,简化了工艺流程,节省了投资成本。采用汽油煤层气两用燃气发动机新装置,代替抽油机动力系统,采气管线采用聚乙烯管(PE管)新材料,节省了工程建设投资。

沁水盆地煤层气田樊庄区块采用单井进站方式、增压工艺及压力系统优化等地面集输工艺的优化技术。煤层气水合物防治技术、低压输送不注醇集气工艺、多井单管串接技术、低压采气管网管径的确定、新型材料聚乙烯管(PE管)和柔性复合管的应用等采气管网优化技术。提出煤层气田“标准化设计、模块化建设”,煤层气田集气站建设核心是“四统一、一和谐”,即:统一工艺流程、统一设备选型、统一建设标准、统一单体安装尺寸,保持平面布置与当地环境的和谐发展,实现集气站功能统一,操作统一。

数字化气田建设,实现了基于无线、光缆、电缆等多种通讯方式在SCADA系统中的融合,成功地降低了煤层气田信息化建设和维护过程中自控系统的投资,适合了煤层气井地处偏远、井多、井密、低压、低产等特点。

3.5 煤层气排采生产技术

实践表明,合理的排采制度和精细的排采控制是煤层气井排采技术的核心,定压排采制度适用于排采初期的排水降压阶段,定产排采制度适宜于稳产阶段,分级平稳连续降压是精细的排采控制的核心。

通过对柳林煤层气井的井下管柱及地面流程设计,引入无级数控抽油机、永久监测压力,较好地完成了排采的施工及资料录取的要求,为该区的大规模开发奠定了基础。

研究煤层气动液面高度的合理区间及降低速率对开采过程中有效保持井周应力的合理分布,维持或提高储层渗透率,具有十分重要的意义。

煤层气井不同阶段的产能方程和煤层气藏井底流压修正后的计算公式,确定煤层气井的生产压差,为煤层气井合理生产压差的确定和正常排采提供了技术支撑。

3.6 煤层气利用技术

煤矿开采过程中排放出大量低浓度煤层气,提纯利用这部分煤层气对我国能源开发利用和环境保护意义重大,其难点是如何经济高效地分离CH4和N2。

采用低温精馏法分离提纯,分离低浓度含氧煤层气中氧气、氮气,在阳泉石港矿建成年产2万吨液化(LNG)瓦斯的工厂,在阳泉新景矿神堂嘴建设年产2000万m3低浓度提纯压缩(CNG)瓦斯工厂,为阳泉市公交车、出租车提供城市低成本压缩瓦斯,以气代油。

采用变压吸附法实现低浓度瓦斯的分离和净化。该技术2011年3月已在阳泉进行试生产,2011年底5000万m3CNG工业化生产线将投产。

在国家科技重大专项支持下,中科院理化所和中联煤层气公司合作成功研制了10000m3撬装液化装置,该项成果适合煤层气单井产量低特点,将直接在煤层气井场实现煤层气液化利用。

3.7 技术仍然是煤层气勘探开发的瓶颈

煤层气高渗富集区预测缺乏成熟理论指导,或者说我国煤层气勘探开发理论还不成熟。

除了沁南以外,我国大部分勘探区煤层气单井产量低,同一地区单井产量差异大,除了地质和储层条件外,钻完井技术和增产改造技术有待试验形成。如何针对复杂多裂缝煤层特征,增大铺砂面积,有效提高储层导流能力,提高单井产量,是面临的增产改造的关键问题。

水平井、多分支水平井如何控制保持井壁稳定、防止井眼坍塌,高地应力、松软储层条件的钻井完井技术,有待进一步探索试验。

深煤层高地应力、低渗条件下储层物性变化,以及由此带来的钻井、完井、增产改造技术和工艺参数的一系列变化,是亟待研究的方向。

4 煤层气产业初步形成,煤层气成为天然气的最现实的补充能源

煤层气主要通过管道输送到用户,约占85%~90%,少部分采用液化天然气和压缩天然气形式输送。目前建成煤层气管道包括端氏—博爱管道、端氏—沁水八甲口管道、晋城煤业集团西区瓦斯东输管道等,年输送能力50万m3。正在建设的韩城—渭南—西安管道、昔阳—太原管道,输送能力30万m3。

煤层气用户主要为西气东输管道用户,其次向山西省内及沁水煤层气田周边省份河南、河北等省供气,以及韩城、阜新等煤层气所在地城市供气。广泛用于城市燃气、工业锅炉燃气、汽车加气等天然气市场。2010年底,我国井下、地面煤层气产量达到85.3亿m3,约占天然气产量946亿m3的9%。煤层气已成为当地天然气的最现实的补充能源。

5 煤层气产业发展展望

根据我国“十二五”煤层气(煤矿瓦斯)开发利用规划,“十二五”末,我国煤层气产量将达200亿~240亿m3,其中,地面开采煤层气100亿~110亿m3,井下瓦斯抽采量110亿~130亿m3。煤层气探明地质储量将进入快速增长期,到2015年,新增探明地质储量10000亿m3。因此煤层气将在“十二五”进入快速发展轨道。一是通过“十一五”发展,积累了较好的技术基础和储量基础二是中石油、中石化、中海油等大公司的积极投入,勘探和开发资金有了根本保证三是国家科技重大专项的持续支持,为煤层气勘探开发利用科学技术攻关奠定了坚实基础,为产业目标实现提供了有力的技术支撑。

感谢赵庆波教授提供相关统计资料。

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