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俄罗斯煤炭开发利用现状

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2023-01-30 03:37:11

俄罗斯煤炭开发利用现状

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2026-03-30 00:46:08

126.俄罗斯煤炭资源的开发利用

几个世纪前,俄罗斯人即将煤炭用于生产和生活。18世纪初,沙皇彼得一世时期(1672~1725年)开展了煤田普查与勘探。此间俄罗斯在不同区域组织了地质考察队展开工作。

1721年发现了顿涅茨煤田,1722年发现了库兹涅茨煤田和莫斯科近郊煤田。几乎同时还发现了乌拉尔及其邻近地区的煤田。19世纪和20世纪上半叶,在俄罗斯欧洲部分的北部,在西伯利亚的西部和东部,以及在远东和库页岛上发现了煤田和煤炭资源。

19世纪中叶前,俄罗斯煤田的开发和煤炭工业的规模不大。第一次世界大战后,俄罗斯为了满足社会对煤炭日益增长的需求,煤炭产量持续增加。1928年俄罗斯境内煤产量为1030万吨,至1940年已为7280万吨。

卫国战争时期(1941~1945年),俄罗斯的煤炭工业开始了全新的发展阶段至1945年俄罗斯的煤炭产量达到了1.05亿吨。

1950年前,煤矿采煤工作面采用截煤机和风镐取代手工劳动,在巷道掘进中用钻孔爆破技术取代手工劳动,并扩大了井下的电机车运输,1950年的煤炭产量为1.6亿吨。1951~1960年间开始在采煤工作中推广采煤机械化,1960年俄罗斯的煤产量为2.94亿吨。

1960年后,煤炭工业技术发展的特征是强化采掘作业,其基础是在矿井回采工作面中推广综合机组和在巷道掘进中推广联合掘进机,以及在露天采煤中采用国内外高效率技术。

1988年俄罗斯达到最高煤产量4.254亿吨,其中露天采煤量为2.286亿吨,占53.7%。综合机械化采煤量占81.8%,巷道掘进的机械化装载量占84%,其中50.9%为掘进机掘进。1988年后,由于矿工罢工,恶化了苏联各企事业之间的经济与业务联系,俄罗斯各地区的煤炭产量开始下降,1993年煤产量降到的3.059亿吨。上述原因只是暂时造成煤产量的下降,而致使俄罗斯煤产量下降的长期因素是:第一,煤田的开采地质条件的恶化第二,大量减少新建采煤企业和现有采煤企业的技术改造,以及大量减少新的技术装备和行业生产技术水平的显著下降。

1991~1992年,俄罗斯煤炭工业产量的下降是与原定计划一致的。1993年的计划采煤总量比1992年降低5.4%,其中井工采煤降低6%,露天采煤降低5%。但1993年实际产煤量比1992年下降9.4%,其中井工采煤量减少9.3%,露天采煤量减少9.5%。

1993年俄罗斯采煤企业采煤2.966亿吨。2000年后,由于宏观经济形势转好,煤炭年产量增长了11%,达到2.6亿吨。2002年,俄罗斯煤炭供应量为2.344亿吨。2006年俄罗斯煤炭产量达3.085亿吨,同比增加了2.8%。其中由于钢铁企业需求减少,炼焦煤产量下跌0.7%,达7030万吨。而动力煤产量有较大增长2006年俄罗斯出口煤炭8800万吨(2005年出口8020万吨)。俄统计局公布信息,2008年上半年,俄煤炭产量增长6.1%,达1.61亿吨。其中,6月份煤炭开采比上年同期增长5.5%,比当年5月减少0.9%。

预测显示,俄罗斯对煤炭的需求将会有所增加,到2010年煤炭产量有望达到3.43亿吨,到2020年达到4.4亿吨,到2030年为5.25亿吨。

煤炭开采业在远东地区能源生产中所占比重为70.2%,具有极其重要的作用。煤炭工业遍布远东地区。在滨海边疆区、萨哈共和国和马加丹州,煤炭产量占燃料动力总量的比重分别为91.9%、81.6%和73.6%。采煤总量的80%集中在萨哈共和国(雅库特)、滨海边疆区和阿穆尔州。在煤炭开采业中,远东煤炭、滨海煤炭、萨哈林煤炭、雅库特煤炭、东北煤炭等联合公司占有主要地位。还有3个规模不大的露天采煤场,其中两个在萨哈共和国,一个在堪察加州境内。阿穆尔州的滨海边疆区一些煤矿经过多年的开采后,储量已接近枯竭,导致远东煤炭产量在1988年达到顶峰后即开始下降。在远东地区,煤炭是发电站、锅炉及民用的主要燃料。在锅炉用燃料的需求量中煤炭占60%,而电站用煤占煤炭总需求量的70%以上。

127.西伯利亚煤炭能源公司

1998年俄罗斯金融危机爆发后,卢布大幅贬值。俄MDM银行创始人梅利尼琴科和波波夫借此机会大规模低价收购煤、铁、化工企业,从而构筑起MDM集团工业领域的两大支柱企业———西伯利亚煤炭能源公司和欧化公司(化肥企业)。目前,西伯利亚煤炭能源公司已成为全俄罗斯最大的煤炭企业,供应着全俄31%的煤炭市场和25%的煤炭出口。2006年公司产煤9000万吨,出口2400万吨。

西伯利亚煤炭能源公司在远东年采煤能力为800万~1000万吨,主要由哈巴边疆区的乌尔加尔煤炭公司和滨海边疆区的滨海煤炭公司完成。此外,西伯利亚煤炭能源公司还是远东多家电力能源企业的最大私人股东,持有滨海边疆区远东能源公司24.82%的股份、萨哈共和国雅库特能源公司25.48%的股份和南雅库特能源公司25.87%的股份。

自2005年起,西伯利亚煤炭能源开始在哈巴边疆区瓦尼诺港穆奇卡湾实施大型煤炭码头项目。2008年3月,西伯利亚煤炭能源公司出资8.4亿卢布收购了东方港20%的股份。

128.滨海煤炭公司

滨海煤炭公司2006年营业额15.5亿卢布,在远东煤炭企业中名列第三,在远东200强企业中位居第93位。截至2007年初公司资产29亿卢布,其中净资产26亿卢布。

公司年采煤能力300万~400万吨,其中绝大部分由下属的新矿井露天矿管理局完成,该管理局负责开发滨海边疆区的巴甫洛夫煤田(可采储量1.57亿吨)。此外,公司的东方矿井管理局每年有数十万吨的产量。

滨海煤炭公司同俄统一电力公司分别拥有滨海边疆区大型煤炭电力一体化企业卢泰克公司(全称为卢切格尔燃料能源综合体)43.7%和53.6%的股份。卢泰克公司成立于1997年,为卢切格尔煤炭公司(滨海煤炭全资子公司)和滨海国有地区发电站(远东能源公司子公司)合并的产物。主要开发卢切格尔露天煤矿,并利用自有煤炭进行发电。公司年采煤500万~600万吨,发电机组装机容量约150万千瓦,供应滨海边疆区60%的电力。

129.乌尔加尔煤炭公司

西伯利亚煤炭公司自2004年开始收购乌尔加尔煤炭公司,目前持股74%。

乌尔加尔煤炭公司成立于20世纪90年代末,是哈巴区最大的采煤企业。公司2006年收入10亿卢布,在远东煤炭企业中名列第五,在远东200强企业中排名第162位。

乌尔加尔煤炭公司主要开发位于哈巴边疆区西北部上布列雅区的乌尔加尔煤田,该煤田可采储量1.63亿吨。公司年采煤能力200万~300万吨,煤炭产品主要用于供应哈巴、滨海边疆区的热电厂。

公司目前正在实施大规模扩建项目,计划在2008~2012年期间投资44.6亿卢布,到2012年之前将产量提高至每年700万吨。

130.萨哈林煤炭公司

贝加尔煤炭公司(西伯利亚煤炭能源公司的前身)于2002年收购萨哈林煤炭公司80%的股份。

萨哈林煤炭公司成立于1997年,是萨哈林州最大的煤炭生产供应商。公司年开采能力约100万吨,占全州煤产量一半以上,保障着萨哈林40%的煤炭供应并出口日韩。旗下主要生产企业包括:太阳封闭股份公司(开发太阳褐煤田,年产煤能力20万吨,主要供应南萨哈林斯克第一热电厂)、莱蒙托夫股份公司(开发莱蒙托夫煤田,年产煤能力66万吨,主要供应萨哈林国有地区电站)、中央股份公司(开发吉赫梅涅夫褐煤田)、罗帕塔股份公司、帕雅尔科夫煤炭股份公司、诺维科夫股份公司。

131.梅切尔公司

大型矿山冶金企业梅切尔公司(全称车里亚宾斯克钢铁集团)是全俄第五大钢铁生产商和第三大采煤企业,2008年公司市值178亿美元,其创始人和总经理伊戈尔·久津持有73%的股份。

梅切尔公司2007年煤产量2100万吨,主要由旗下的南库兹巴斯煤炭公司完成。2007年俄罗斯联邦资产基金会拍卖萨哈共和国两大煤炭企业———雅库特煤炭公司和埃里加煤炭公司股份,梅切尔公司在拍卖会上击败了实力强劲的竞争对手奥罗萨公司,以582亿卢布的出价收购两大企业,从而确立了在远东煤炭行业中举足轻重的地位。

在基础设施方面,梅切尔公司持有远东重要港口———特西耶港97%的股份。波西耶特港年吞吐量150万吨,99%的货物为煤炭。

132.雅库特煤炭公司

雅库特煤炭公司组建于1966年,总部位于萨哈共和国涅隆格里市,是远东最大采煤企业和全俄最大的炼焦煤出口商。2006年公司收入160亿卢布,在远东200强企业中排名第四。截至2007年初公司总资产120亿卢布,其中净资产90亿卢布。

雅库特煤炭公司2007年采煤1000万吨,其中一半以上的煤炭产品出口亚太地区,主要销往日本、韩国和中国,目前正试销印度和巴西。俄国内主要用户为远东能源企业和乌拉尔、西伯利亚地区的冶金企业。

公司拥有3处煤田:涅隆格里、堪加拉斯和杰巴里基海斯克。3处煤田总储量达2亿吨,以炼焦煤为主,具有灰分低、含硫少、湿度适中、热量高等优良特性。

公司自2002年起进入私有化程序。2005年1月,梅切尔公司在拍卖会上斥资4.11亿美元收购雅库特煤炭25%的股份。2007年10月,梅切尔公司又将剩余的75%股份收至囊中。

133.埃里加煤炭公司

埃里加煤炭公司成立于1998年,拥有远东最大煤田———埃里加煤田西北区块的开发权。埃里加煤田位于萨哈共和国东南部,已探明炼焦煤和燃料煤总储量高达22亿吨,可供开采100年以上,对保障远东煤炭需求和对亚太能源出口具有重大战略意义。公司制订了庞大的开发计划,拟到2020年将产煤能力提高至每年3000万吨,在萨哈共和国、阿穆尔州和哈巴边疆区铺设总长320千米的铁路,建设煤炭码头、选矿厂、热电站等设施。

埃里加煤炭公司原股东为萨哈共和国政府(持股39.4%)、俄罗斯铁路公司(持股29.5%)和东方建筑合同集团(持股28.8%)。在2007年的拍卖会上,梅切尔公司购得萨哈共和国政府和俄罗斯铁路公司持有的总计68.86%的股份,成为公司最大股东。

134.涅柳恩格里煤炭公司

俄大型矿山冶金企业、全球主要钢铁生产商之一欧亚控股集团于2003年创建涅隆格里煤炭公司,以开发萨哈共和国德尼索夫煤田的部分区块(储量6600万吨)。2005年,欧亚控股又出资3.3亿卢布为涅柳恩格里煤炭购得德尼索夫煤田东部区块的开发权,新购区块B+C1+C2炼焦煤储量高达1.9亿吨。公司自2004年起开发德尼索夫煤田,采、选矿项目总投资达2.4亿美元,目前煤炭年生产能力约300万吨。

2006年涅柳恩格里煤炭公司营业收入20亿卢布,在远东煤炭行业中排名第二位,在远东200强企业中排名第64位。截至2007年初公司资产48亿卢布,其中净资产10.5万卢布(公司注册资本10万卢布,欧亚控股集团主要以短期债务方式对其进行投资)。

135.阿穆尔煤炭公司

阿穆尔煤炭公司是俄罗斯煤炭公司在阿穆尔州的子公司,是阿穆尔州最大采煤企业。公司2006年采煤340万吨,营业额13.6亿卢布,在远东煤炭企业中名列第四位,在远东200强企业中排名第106位。

阿穆尔煤炭公司前身为远东煤炭公司。该公司成立于1932年,是远东地区历史最悠久的采矿企业之一,主要开发阿穆尔州莱其哈煤田,1977年曾创下年采煤1400万吨的惊人纪录。2002年初远东煤炭公司开始私有化。2004年,俄罗斯煤炭公司通过子公司阿穆尔煤炭公司以1.8亿卢布收购远东煤炭公司全部股份。

136.艾莱尔股份有限公司

俄韩合资企业艾莱尔股份有限公司是最后一家进入远东200强的煤炭企业。公司2006年营业额94亿卢布,在远东200强中排名第174位。

1993年,根据萨哈共和国总统尼古拉耶夫的命令,雅库特煤炭公司和韩国LG公司合资成立了艾莱尔公司。其中雅库特煤炭公司占股58.9%,LG占股34.2%,萨哈共和国资产关系部占股5.9%。自1995年艾莱尔公司相继开始开采楚尔马堪煤田的“伊纳格拉”、“东方”等区块。目前公司拥有煤炭储备约2000万吨,年采煤能力60万吨,出产煤炭中70%用于出口。

137.俄罗斯煤炭资源地区分布不平衡

俄罗斯煤炭资源地区分布不平衡,46.5%的储量在中部,即库兹巴斯煤田23%的储量在克拉斯诺亚尔斯尔斯克边疆区,几乎都是褐煤,适于露天开采。此外还有一部分动力煤分布在科米共和国(82亿吨),罗斯托夫州(65亿吨)和伊尔库茨克州(55亿吨)。近日俄罗斯政府决定修建一条459千米长的连接库那金罗和克孜勒的“煤炭铁路通道”,以促进俄罗斯重要煤田的战略性发展,打通并建立一条重要的煤炭运输通道。这条铁路和已建的西伯利亚铁路及贝加尔阿穆尔铁路已经构成了一条连接亚太地区的运煤通道。铁路修成后,俄罗斯的煤矿便能源源不断地集中运送到亚太地区,亚太地区的煤炭贸易将更加繁荣,该地区的市场格局也将发生巨大变化。俄罗斯艾利吉斯塔煤田是世界上最大的产炼焦煤的煤田之一,现已探明该煤田储煤量大约为90亿吨。2008年产煤约60万吨,到2010年预计产煤300万吨。预计在4年之内,产煤量将达1350万吨。根据专家的估计,随着艾利吉斯塔煤田的发展和俄罗斯政府宏伟的煤炭铁路计划的实施,俄罗斯将成为世界第三大炼焦煤出口国。

138.经济转轨中的俄罗斯煤炭工业

俄罗斯煤炭工业在向市场经济转轨过程中遇到了诸多困难。煤炭工业是俄燃料动力综合体的重要组成部分,是俄出口创汇的主要来源。煤炭的采掘量,1994年比1993年减少了3300万吨,下降了11%。例如,罗斯托夫煤炭综合体,在35个企业中有32个企业被迫减少采掘量。远东煤炭股份公司的采掘量减少了27%,萨哈林煤炭股份公司减少了25%,图拉煤炭联合公司减少了1/3。1997年全俄煤炭产量仅为23700万吨,同1994年相比,下降了11.1%,但是,露天产量却增长了61.6%。远东地区的煤炭产量下降幅度最大,1995年的煤炭产量仅为1990年的68%。

139.俄罗斯煤炭工业存在的问题

俄罗斯煤炭工业存在的主要问题是,井工矿和露天矿的生产能力在降低。从1993年至2000年报废生产能力1.6亿吨,而同期投产的生产能力仅3450万吨同时矿山设备损坏程度达到75%。在大量关闭矿井后,对煤炭开采经费未能给予足够补充,使得地区性问题更加尖锐化。由于俄罗斯采矿运输设备老化,煤炭行业的生产潜力年年下降,工矿采矿设备的磨损率达78%,运输设备的磨损率达72%。露天矿采矿运输设备的磨损率达75%~80%,这种更换采矿工艺设备的趋势注定了非盈利矿井的比例由13%增加到22%,1995年在232个生产矿井中仅有16个矿是1970年以后投产的,却有146个矿是1970年以前投产的。1995年俄罗斯仅有15%的煤矿的技术经济指标达到国外类似矿井的水平。俄罗斯大约20%的煤产量产自开采深度大于600米的矿井,80%的产量产自有煤气与瓦斯问题突出的矿井。必须指出,1993~1997年俄罗斯报废采煤生产能力约7800万吨,而投入的采煤生产能力仅为2760万吨。

140.俄罗斯对煤矿的技术改造

俄罗斯根据国外的经验,提出了在井工矿技术改造方面的建议,主要包括:

(1)在有发展前景的已改造的和较稳定的煤矿区必须改变开拓准备和生产工艺,以保证全面地采用综合机械化开采

(2)要研制和采用可自动控制某些工序的高效可靠的回采设备,这些设备可用于长250~350米的工作面,20~25千米长的采区,并且日产量为3000~10000吨

(3)采掘工作的集中化。对于年生产能力为150万~200万吨的矿井来说要改为一矿一个工作面的生产工艺,对于更大型的煤矿来说要一个水平一个面或一层煤一个面

(4)在有发展前途的煤矿和保证当地用煤的煤矿,为了开采某些区段,可采用最有发展前途的短壁和房柱式开采工艺,并采用美国和南非所使用的技术设备

(5)为了提高库兹巴斯普罗科彼耶夫斯克—基谢列夫地区急倾斜煤层的开采效率和安全性,可采用水平分层固体充填开采工艺和水力开采工艺。

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危机的冷风
朴素的钥匙
2026-03-30 00:46:08

全世界煤层气资源丰富。据国际能源机构(IEA)估计,全世界煤层气资源量达263.8×1012m3,主要分布在12个国家(表2-1)。目前,全世界每年因采煤向大气释放的煤层气达到353×108~587×108m3,既是能源的极大浪费,又对全球环境造成严重破坏。特别是中国、俄罗斯和美国煤矿煤层气释放量最大,其煤层气开发潜力也最大。

表2-1 世界主要产煤国家煤层气资源和释放量表

以前由于各国把煤层气看作是一种煤矿开采中的有害气体,大多进行井下抽放,利用较少。直到20世纪80年代末美国首先取得了煤层气地面开采的成功。世界各国逐渐开始重视煤层气,把其看作是一种宝贵的资源。

2009年美国的煤层气产量地面开采已达542.0×108m3,加拿大为60.0×108m3,澳大利亚为47.7×108m3,中国为10.5×108m3。英国、德国和波兰等国家在煤矿区的煤层气开发和废弃矿井煤层气的商业开发和利用方面也取得了很大成功。

一、国外煤层气井下抽采利用情况

(一)国外煤层气井下抽采利用简况

据不完全统计(表2-2),全世界有17个主要产煤国家,约有623个矿井在井下抽采煤层气,2006年抽采总量为73.53×108m3。美国、俄罗斯、澳大利亚、德国和波兰的矿井下抽采量分别为30.00×108m3/a、7.40×108m3/a、6.00×108m3/a、6.00×108m3/a和2.13×108m3/a。许多国家的矿井在回收和利用煤层气方面已经积累了很多丰富的经验,并开展了许多煤层气开发和利用项目。

表2-2 国外主要采煤国家煤矿瓦斯抽采利用情况表

(二)国外煤层气井下抽采技术简况

当用通风方法不能使回采工作面涌出的瓦斯稀释到《煤矿安全规程》规定的最高允许浓度时,就必须预先抽采瓦斯。在许多国家,瓦斯预抽已经成为降低工作面瓦斯涌出量和防止突出的一项主要措施。

回采工作面瓦斯防治措施有区域性措施和局部性措施两种。前苏联、波兰、德国、英国等国家采用的区域性措施主要有:瓦斯抽采、开采保护层、煤层大面积注水等;局部性措施主要有:松动爆破、超前钻孔、水力冲孔、卸压槽等。

二、国外煤层气地面勘探开发情况

(一)美国煤层气勘探开发简况

美国是世界上开采煤层气最早和最成功的国家。美国有较丰富的煤层气资源,估计资源量为21.19×1012m3,占世界第三位(图2-1)。美国现有14个主要的含煤盆地,1200m埋深以浅的煤层气资源量为11.00×1012m3。美国煤层气资源主要分布在西部的落基山脉中-新生代含煤盆地,在这一地区集中了美国85%的煤层气资源,其余15%分布在东部阿巴拉契亚和中部石炭纪含煤盆地中。目前,落基山脉中的新生代含煤盆地群不仅是美国煤层气资源最为富集的地区,而且是煤层气勘探开发最为活跃的地区。

美国煤层气工业起步于20世纪70年代,大规模的发展则是在80年代之后。已形成煤层气生产规模的有圣胡安、黑勇士两个早期开发盆地和粉河、尤因塔、拉顿、皮申斯、大格林河、切诺基、阿科马和阿巴拉契亚等新盆地。1980年美国煤层气生产能力尚不足1×108m3,1990年钻井增加到2982口,产量上升到100×108m3,1993~1994年稳定在200×108m3以上,2001年产量达到480×108m3,2008年煤层气生产井约3万口,产量超过557×108m3(图2-2)。

圣胡安、黑勇士盆地保持高产稳产,但产量比重下降;1995年占全美煤层气产量的94%,2000年占76%。新区(粉河、拉顿、尤因塔等)发展迅速,产量比重上升,1995年占全美2%,到2000年占19%。粉河盆地低煤阶洞穴完井技术,2006年产量140×108m3,占全美26%;中阿巴拉契亚高煤阶定向羽状水平井技术,2006年产量20×108m3,约占全美4%。

图2-1 美国的主要含煤盆地及其开发盆地示意图

图2-2 美国煤层气1989〜2008年年产量历年变化图

美国大规模开发煤层气的成功经验如下:

1.能源需求、经济效益和环保要求是美国煤层气产业发展的动因

美国陆上有14个主要的含煤盆地,煤层气资源量大约为21.9×1012m3。20世纪70年代末期,为缓解能源供需矛盾,减轻对外国能源进口的依赖性,美国政府于1980年出台了《能源意外获利法》,旨在对没有价格控制的石油市场造成的原油意外获利进行征税,并把税收收入用于建立能源信托基金,为非常规能源项目提供资金,鼓励非常规新能源的开发。

当时美国天然气需求量很大,每年需要从国外引进天然气600×108~800×108m3。美国是煤炭资源大国,每年因采煤向大气排放大量甲烷气,不仅污染大气,而且耗费劳动力和资金,因此美国联邦和地方政府对环保要求愈来愈严,并促使企业经营者减排降污。可见,能源需求、经济效益和环保要求成为美国煤层气产业发展的原动力。

2.制定优于常规天然气的经济扶持政策,以增强其市场竞争能力,是美国政府鼓励煤层气产业发展的出发点

20世纪70年代末,美国众、参两院举行听、证会,充分探讨煤层气开发利用的有关问题,并通过《能源意外获利法》的第29条非常规能源开发税收补贴政策,使煤层气成为政府鼓励和支持的主要清洁气体能源。考虑到煤层气开发初期具有产量低、投入大、投资回收期长的特点,无法与常规石油、天然气开发进行竞争,美国政府扶持煤层气开发的指导思想是以煤层气从开发成本、销售价格等方面可与常规天然气竞争为出发点决定税收补贴的程度;同时,补贴政策要有一个相当长的适用期,以培植煤层气产业的成熟。第29条税收补贴政策是用单位产量的所得税补贴值形式表示的,补贴值随着产量的增加而增加,并随着通货膨胀系数的变化而调整。

3.健全的法律为美国煤层产业发展提供保障

立法是煤层气生产的关键和保证,只有通过立法才能保证煤层气投资者的合法权益,从而提高煤层气投资者的积极性,最终促进煤层气产量的提高。美国联邦政府和州政府在煤层气勘探开发过程中的管理作用主要以法律、法规的形式体现出来。1983年,亚拉巴马颁布了煤层气产业法规,是最早颁布煤层气产业法规的州政府;1990年,弗吉尼亚颁布了煤层气法规;1994年,西弗吉尼亚也颁布了煤层气法规。亚拉巴马州和弗吉尼亚州在颁布煤层气法规后,煤层气产量大幅度上升,产生的经济效益和社会效益非常明显,说明了煤层气产业的快速健康发展离不开政府的宏观管理和相应的法规支持。

(二)澳大利亚煤层气勘探开发简况

澳大利亚是继美国之后另一个积极进行煤层气开发的国家。因其主要城市和工业区分布在东部沿海地区,目前的煤层气业务主要在东部沿海地区开展,煤层气的开发和利用具有巨大的潜在市场。澳大利亚煤炭可采储量为399×108t,平均甲烷含量为0.8~16.8m3/t,煤层埋深普遍小于1000m,渗透率多分布在1~10mD,煤层气资源量为8×1012~14×1012m3,列世界第四位。

澳大利亚的煤层气勘探工作始于1976年,1998年的产量只有0.56×108m3,2008年煤层气产量占天然气总产量的25%,约为36×108m3,煤矿瓦斯抽采达到6×108m3,与美国20世纪90年代初期一样,正处在煤层气产业快速发展的时期。

促使澳大利亚煤层气开发利用迅速发展的主要因素在于:澳大利亚是《京都议定书》的签约国,降低碳排放量是澳大利亚调整能源结构、发展洁净能源、培育市场发育的原动力;煤炭工业供过于求,竞争加剧,而天然气及其加工业的政策逐步宽松;澳大利亚东海岸人口密集,工业发达,发电业和加工业等对天然气的需求量迅猛增加,天然气供需缺口大。

澳大利亚煤层气开发利用的发展得益于政府政策的宽松和优惠。1997年,昆士兰州政府对煤层气的开发与管理出台了一系列规定与措施,主要包括:煤层气的开采权受《1989年的矿产资源法》和《1923年的石油法》保护;煤层气的产权管理保持与石油完全一致;现有的石油和煤炭租赁区内以及租赁申请中都将授权进行煤层气的开采权;在租赁申请方面,煤层气和煤炭开采将享有同等的优先进入权;在矿权审批时,将以垂向上的深度划分矿权,以避免地表矿权申请的冲突;当煤层气作为煤矿开采的副产品并用于煤矿当地的发电时,将免缴矿区使用费;煤炭与煤层气在地面允许同时作业,但应尽量避免相互间的潜在影响。

(三)加拿大煤层气勘探开发简况

加拿大早在20世纪80年代初期就开始在西部盆地从事煤层气勘探,90年代后由加拿大沉积和地质研究所组织对全国煤层气资源进行评价,同时一些公司在西部盆地及东部新斯科舍省部署了一批井,进行勘探和开采试验,近几年发展很快。据统计,加拿大17个盆地和含煤区煤层气资源量6×1012~76×1012m3,其中艾伯塔省是加拿大最主要的煤层气资源基地。

加拿大煤层气开发的起步时间基本与中国相当。1980~2001年,加拿大仅有250口煤层气井,生产井70口,其中4口单井达到2000~3000m3/d。之后,一些石油和能源公司开始加大对煤层气勘探和开发试验活动的投入,煤层气开发迅猛发展,仅2002~2003年,就增加1000口左右的煤层气生产井,使煤层气年产量达到5.1×108m3,煤层气生产井的单井日产量2830m3。截至2009年底共有煤层气生产井超过1万口,煤层气年产量达到60×108m3。

艾伯塔平原地区的煤层气资源量11.67×1012m3,丘陵地区约为3.7×1012m3。盆地东部煤变质程度低;盆地最西部由于埋藏深度增大,煤变质程度最大,镜煤反射率达到2.0%。

艾伯塔省煤层气快速发展的主要原因包括以下几个方面:

(1)广阔的西部平原分布着巨大而连续的煤层,形成了经济规模的煤层气资源,发现了马蹄谷组煤层气高产走廊。

(2)使用先进的连续油管作业技术,工程费用相对较低,还直接利用已有的天然气井重新完井,对原有的测井曲线重新评价,并且储层中没有水,这些均促成了成本的降低。

(3)紧邻完善的集输系统和压缩系统,具有良好的下游工程、合理的天然气价格、持续增长的市场需求和政府部门的有力保障。

三、国外煤层气勘探开发运作模式

国外煤层气区块由开始到商业生产,共分为6个阶段,分别是寻找区块阶段、定义阶段、勘探阶段、制订计划阶段、发展阶段和商业生产阶段。

寻找区块阶段主要是公司对煤层气开发有意向,着手寻求投资目标。在这一阶段,主要是对有煤层气商业开发潜力的区块进行筛分,确定一批可能具有商业利益的区块。

定义阶段主要是针对上一阶段筛选出来的具有商业开发潜力的区块进行收集资料,进一步评价其风险与收益,并提供数据给决策者,从中选出最大的一个或多个区块进行投标。

勘探阶段主要是对投标后所取得的区块进行具体的勘探。首先对区块进行评价,优选出煤层气勘探有利目标区,进行布井。在这一阶段一般要打一些勘探井。根据勘探的结果,进行经济分析,决定是否进入下一阶段。如果评价后具有开发价值,可以继续向下进行。

制订计划阶段主要是根据勘探阶段所获得的数据进行进一步分析,如果勘探失败则放弃区块。如果获得了一定的工业气流,则制订初步的开发方案。根据方案进行经济评价,根据评价结果来确定是否确定商业开发或将区块出售。如果评价后,经济效益较大,则根据公司状况,确定进行下一阶段。

发展阶段主要是在上一步确定开发后的基础上进行详细开发方案的设计,确定开发井的布井方案、煤层气的集输设施和下游工程。

商业生产阶段主要是继续打一些开发井,对煤层气井的开发进行制度管理,对气井进行增产等。

四、国外煤层气勘探开发对中国的启示

以美国为代表的几个国家经过20多年的煤层气勘探开发工作,取得了令世人瞩目的成就。究其原因,首先是全面系统地对煤层气成藏机理和开发特点进行研究,加深了对煤层气资源的认识,并且发展了一系列勘探开发新技术。另外,良好的经济效益对煤层气勘探也起到了巨大的促进作用。

(一)重视选区评价研究工作

煤层气勘探要取得突破,前提是选区要准。煤层气勘探实践表明,地下煤层含气是普遍的,但富集程度和开采条件是不均一的。美国已在十几个盆地进行煤层气勘探,效果好的主要有圣胡安、黑勇士、阿巴拉契亚、拉顿、尤因塔、粉河等几个盆地,并且每个盆地均打了几百口井才认识到煤层气高产富集控制因素,才选准了目标。美国正是以坚实的理论研究为基础,对含煤盆地进行综合地质评价后选出适合开采的盆地,再优选目标,即确定最佳远景区,在远景区内圈定煤层气潜力最好的生产试验区。一般是在低位沼泽环境条件下由木本植物形成的厚度大、分布稳定、产状平缓的镜煤与亮煤区中,找含气量大、裂缝发育、渗透性好的大型线性构造的最大曲率部位优先勘探。煤层厚度、含气量和渗透率是煤层气选区中最为重要的评价参数,要对它们做出可靠的评价,必须准确确定含煤盆地沉积相带特征,圈出盆地沉积中心及煤层厚度分布,弄清盆地区域构造特征及沉积后的构造演化和封盖条件。煤阶也是煤层气选区评价中必须考虑的因素,中煤阶区无疑是煤层气勘探最好的地区,但煤层巨厚的低煤阶区和构造裂隙发育的高煤阶区同样能够形成煤层气工业性产能。

(二)因地制宜,发展先进的工艺技术,加快勘探步伐

煤层气藏是一种特殊的气藏类型,其勘探开发技术在很多方面有别于常规油气勘探。美国经过20多年的煤层气勘探开发实践,已经形成了配套的工艺技术,为其煤层气勘探开发总体水平的提高起到了巨大的推动作用。中国煤层气勘探技术经过近10年的技术应用与改进,得到了长足发展,在煤层气钻井完井、压裂测试和排采技术等方面初步形成了配套的工艺技术系列,但在浅层空气钻井、沿煤层水平井钻井、高压高渗区裸眼洞穴完井、造长缝压裂技术和其他增产措施等方面与国外先进技术仍有很大差距。选择适宜的地质条件,借鉴国外先进技术,努力提高单井产气量,是中国煤层气勘探取得新突破的必经之路。一般来讲,中、低煤阶煤层渗透率大于5mD,采用裸眼洞穴完井技术开发效果最佳;中、高煤阶煤层稳定性好,采用多分支水平井开发效果最佳;中煤阶中渗区采用水力压裂增产技术;中、低煤阶高角度煤层可沿煤层钻进1000m,单井产量明显增高;对于低煤阶高渗区的多煤层,采用油管冲刷非常有效。

(三)煤层气勘探具有良好的经济效益

国外煤层气开发的成功经验证实,煤层气勘探开发可获得明显的经济效益,主要反映在以下几个方面。

1.勘探费用低,获利大,风险小

煤层气勘探比常规油气勘探耗资低。1987年美国一口抽样煤层气井的勘探费用只占开采总成本的0.6%。这是由于探区内煤层的有关资料已经掌握,并且地质因素的不确定性比常规油气勘探低。美国黑勇士盆地Brookwood气田煤层气勘探结果为,勘探费用1000万美元获得10亿万美元的煤层气储量,平均每产1000m3煤层气可获利89美元,年纯利润820万美元。由于勘探费用低,因而勘探失利造成的风险也不会太大。

2.生产成本低,生产期长

由于煤层气埋藏浅,并且产气量稳定,因此煤层气生产成本较低。美国黑勇士盆地和圣胡安盆地每口煤层气井的勘探、开发、生产平均费用分别为32万~38万美元和62万~72万美元,煤层气成本4美分/m3。中国沁水盆地晋城地区投入开发,预计每口煤层气井的勘探、开发、生产平均费用为人民币230万元,煤层气成本也仅为0.25元/m3。

煤层气井的生产期已经超过了人们预期的寿命。圣胡安盆地一般产量的井和黑勇士盆地高产量的井,生产寿命长达25年以上。在煤层气井排采过程中,经初期排水后产气量大幅度增加,并且产量增加常常持续十几年以上,之后才出现缓慢的下降。

3.煤层气井经济效益好

国内外煤层气勘探实践表明,达到工业性开发的煤层气井产气量一般在2000~8000m3/d,在一定地质条件下,煤层气井还可形成较高产能。如美国圣胡安盆地单井最高产气量达28×104m3/d,单井平均产气量为56000m3/d;尤因塔盆地单井平均产气量接近20000m3/d。并且,由于煤层通常比常规储层连续性好,厚度大,气产量稳定,也易于预测。因此,煤层气井中极少出现不产气的井(干井)。同时,煤层气井的开发还具有甲烷采收率高(50%~80%)和开采范围大的特点。因此,煤层气井一般都能获得较好的经济效益。按美国的经验,从回收期、贴现净现值及所需的最低煤层气价3个方面进行测算,相当一部分煤层气井的经济效益明显高于普通气井的经济效益。因此,尽管美国现在煤层气井不再享有特殊的优惠政策,仍有尤因塔、粉河、拉顿、阿巴拉契亚等盆地煤层气开采取得较好的经济效益,产气量呈逐年上升之势。

称心的小松鼠
聪慧的航空
2026-03-30 00:46:08

美国、澳大利亚和加拿大等国家的煤层气勘探开发发展比较迅速,而其他大多数国家尚处于煤层气勘探开发试验阶段。我国煤层气资源丰富,勘探开发起步较晚,且发展缓慢,目前仍处于勘探开发试验阶段。通过深入分析国内外煤层气勘探开发现状,得到以下几点启示。

(1)能源需求、环保要求和经济效益是煤层气产业发展的动力。

20世纪70年代末,美国天然气需求量很大,每年需要从国外引进天然气600×108~800×108m3。美国是煤炭资源大国,拥有较为丰富的煤层气资源。每年因采煤向大气排放大量甲烷气,不仅污染大气,而且耗费劳动力和资金。而且美国联邦和地方政府对环保要求愈来愈严,并促使企业经营者减排降污。因此,能源需求、环保要求和经济效益成为美国煤层气产业发展的动力。

(2)丰富的资源基础奠定了我国煤层气广阔的勘探开发前景。

全球煤层气资源极其丰富,绝大部分煤层气资源量分布在12个主要产煤国,其中俄罗斯、加拿大、中国、美国和澳大利亚的煤层气资源量均超过10×1012m3。相比美国而言,我国煤层气资源更为丰富,因此我国煤层气勘探开发具有坚实的资源基础,前景广阔。

(3)复杂的地质条件决定我国煤层气勘探开发任务的艰巨性。

相对美国含煤盆地较简单的构造演化史而言,我国含煤盆地经受了复杂的构造改造,大多数原型含煤盆地构造破坏严重,煤层气地质条件异常复杂,低阶煤和高阶煤煤层气资源比重大。因此,必须建立起一系列适合我国煤层气地质特点的认识和理论来指导煤层气勘探开发,而理论的建立及应用是一个艰巨的过程。

(4)煤层气地质研究和资源评价是煤层气勘探开发的基础。

自20世纪70年代中后期以来,美国地质调查局(USGS)、天然气技术研究所(GTI)、美国能源部(DOE)等单位对煤层气基本地质条件、富集产出机理和增产措施方面进行了深入研究,组织完成了多次全美煤层气资源评价,加深了对煤层气资源的认识,有效地指导了美国煤层气的勘探开发。

(5)配套的工艺技术是煤层气勘探开发的关键。

煤层气藏是一种特殊的气藏类型,其勘探开发技术在很多方面有别于常规油气。美国经过20多年的煤层气勘探开发实践,已经形成了配套的工艺技术,为其煤层气勘探开发总体水平的提高起到了巨大的推动作用。

(6)足够的勘探开发投入是煤层气产业发展的充分条件。

美国是率先形成煤层气商业化开发的国家,也是迄今为止煤层气产量最高的国家,澳大利亚和加拿大近年来也实现了煤层气商业化开发,而世界上其他国家尚没有大规模开发煤层气,除去其他诸多影响因素,很重要的原因是煤层气资源的勘探开发投入程度,足够的勘探开发投入是煤层气产业发展的充分条件。

(7)制订优于常规天然气的经济扶持政策,以增强其市场竞争能力是煤层气产业发展的必要条件。

20世纪70年代末,美国政府通过众、参两院的听证会将煤层气确定为非常规气体能源,并于1980年颁布《能源意外获利法》的第29条非常规能源开发税收补贴政策,使煤层气成为政府鼓励和支持的主要清洁气体能源。考虑到煤层气开发初期具有产量低、投入大、投资回收期长的特点,无法与常规石油、天然气开发进行竞争,美国政府扶持煤层气开发的指导思想是以煤层气从开发成本、销售价格等方面可与常规天然气竞争为出发点决定税收补贴的程度;同时,补贴政策要有一个相当长的适用期,以培植煤层气产业的成熟。澳大利亚煤层气开发的发展得益于政府政策的宽松和优惠。1997年,昆士兰州政府对煤层气的开发与管理出台了一系列规定与措施,促进煤层气勘探开发的快速发展。

(8)健全的法律是煤层气产业发展的保障。

立法是煤层气生产的关键和保证,只有通过立法才能保证煤层气投资者的合法权益,从而提高煤层气投资者的积极性,最终促进煤层气产量的提高。美国联邦政府和州政府在煤层气勘探开发过程中的管理作用主要以法律、法规的形式体现出来。在颁布煤层气法规后,煤层气产量大幅度上升,由此产生的经济效益和社会效益非常明显。

(9)完善的天然气管网等基础设施促进煤层气产业快速发展。

美国有完善的天然气管道系统,生产的煤层气大部分都进入天然气管网销售给燃气公司,促进了煤层气产业快速发展。而印度等国家,由于天然气管网等基础设施建设跟不上,从一定程度上迟滞了煤层气产业的发展。

(10)煤层气勘探开发具有良好的经济效益和社会效益。

美国的经验证实,煤层气勘探开发一旦取得突破,形成规模生产,可获得明显的经济效益,主要反映在以下几个方面:一是勘探费用低,获利大,风险小;二是生产成本低,生产期长;三是煤层气井经济效益好。更为重要的是,煤层气资源的勘探和开发对缓减我国能源紧缺局面、煤矿安全问题和环境污染问题意义重大,具有良好的社会效益。

欢喜的冬日
飘逸的天空
2026-03-30 00:46:08

煤层气与煤岩是同体共生矿,煤炭资源丰富的国家也是煤层气资源丰富的国家。据BoyerⅡ C M(1995)估算,世界煤炭资源量为24.46×1012t。其中加拿大7.0×1012t,俄罗斯6.5×1012t,中国4.0×1012t,美国3.97×1012t,澳大利亚1.7×1012t。世界2000 m以浅煤层气资源量为(84~270)×1012m3,相当于常规天然气探明储量的2倍。其中加拿大(5.6~76)×1012m3,俄罗斯(17~113)×1012m3,中国(30~35)×1012m3,美国(11.32~24)×1012m3,澳大利亚(8.5~14)×1012m3。

美国是煤层气资源丰富的国家,也是煤层气勘探开发最先取得成功的国家。20世纪初叶煤矿瓦斯抽放技术传播到美国。1915年进行了矿井巷道水平井试验。30年代开始在煤矿采空区上部砂岩抽放瓦斯。1952年取得了140m以浅煤层地面垂直井抽放瓦斯的成功,获得1100m3/d的单井产量。美国真正将煤层气作为矿产资源开发利用,是20世纪60年代以后,时值美国天然气储量下滑能源短缺时期,为了弥补天然气储量短缺而将煤层气列入能源矿产资源评价范围。1971年在沃里尔(黑勇士)盆地进行了五点式井网试验,经过压裂取得单井产量2800m3/d。1978年至1982年间,针对煤层气单井产量进行技术攻关,在沃里尔盆地浅煤层由单井2000m3/d提高到3000~4000m3/d,圣胡安盆地单井产量达42×104m3/d,累计产量5×108m3。1977年至1982年间,美国将煤层气勘探开发列入天然气开采计划,对13个含煤-煤层气盆地,面积158×104km2,埋深1829m(6000ft)以浅的含煤地层进行了远景资源评价。这些沉积盆地主要分布在东部的阿巴拉契亚褶皱带、西部的科迪勒拉褶皱带与中部陆块之间的相对稳定区。东部区有北阿巴拉契亚、中阿巴拉契亚、伊利诺斯、沃里尔、阿科马等石炭、二叠纪含煤-煤层气盆地。西部区有拉顿、圣胡安、皮申斯、犹他、大格林(绿)河、温德河、皮德河、华盛顿等白垩、第三纪含煤-煤层气盆地。其中尤以圣胡安、沃里尔盆地资源丰度高、资源前景好、勘探开发程度较高。80年代后期至90年代的十几年间,圣胡安、沃里尔等盆地开展了大规模的煤层气勘探开发,形成了相当可观的生产能力。目前,已由圣胡安、沃里尔盆地扩展为尤因塔、粉河、拉顿和阿巴拉契亚等六个盆地,并在尤因塔、粉河盆地上白垩统煤系地层取得勘探成功。据不完全统计,1988年美国煤层气钻井数仅为644口,1990年达2000余口,1999年钻井数已达10600口。美国的煤层气年产量1980年至1990年十年间,由不足1×108m3跃升到52×108m3,1990年至1993年间又达到200×108m3,1997年煤层气的年产量已占天然气总产量的6%,到1999年煤层气产量达350×108m3。

1988年美国天然气研究所测算13个含煤-煤层气盆地资源量为11.32×1012m3,测算14个含煤-煤层气盆地1200 m以浅资源量为(11.32~24)×1012m3。1990年估算煤层气资源量为11.32×1012m3,可采地质储量为2.55×1012m3。1992年估算可采储量为(1.75~3.82)×1012m3,占天然气储量的5%。1994年测算18个含煤-煤层气盆地或区块资源量为19×1012m3,可采储量为3×1012m3,剩余探明可采储量占天然气储量的8%。据美国能源信息中心估算,1997年煤层气储量为3247×108m3,比前一年增长8%,是1990年的两倍,占天然气总储量的7%。

加拿大与美国同处北美大陆,加拿大中部的陆块与西部科迪勒拉褶皱带之间发育了广阔的稳定沉积区,古生代以来的沉积岩系发育,晚古生代及中生代发育有含煤岩系。80年代以来在西部阿尔伯特盆地开展了煤层气勘探,评估煤层气资源量为19×1012 m3,可采资源量为7×1012m3。80年代初对煤层气资源进行了广泛的勘探评价,在阿尔伯特盆地施工的4口煤层气井测试见有良好的显示。

大洋洲的煤层气勘探主要是澳大利亚和新西兰。澳大利亚煤层气资源量为(8.5~14.6)×1012m3。主要集中在东部的悉尼、冈尼达、博恩、加利利等二叠—三叠纪含煤盆地。澳大利亚为了寻找距东南部沿海经济发达城市更近的天然气资源,开展了煤层气勘探,从而成为煤层气勘探开发商业性突破较早的国家。在20世纪70年代末至90年代初,澳大利亚煤层气钻井已经运用了水力压裂技术,但是未能取得成功,直至90年代初,煤层气勘探试验都未能取得重大突破。澳大利亚煤层气勘探之所以较长时间未能成功的原因,是未能将引进的美国现代煤层气勘探开发技术更好地结合澳大利亚复杂的地质构造条件的实际。近年来,澳大利亚加大勘探力度,煤层气钻井已超过百口,勘探开发有了新的突破,由勘探转入开发生产,一些生产井区已经进行商业经营。

澳大利亚的煤层气勘探主要集中在东部沿海的塔斯曼褶皱带与西部的澳大利亚陆块之间较为稳定的加利利盆地,近南北走向的博恩盆地、冈尼达盆地和悉尼盆地,以及克拉伦斯—莫顿、依普斯威奇、劳腊等二叠至三叠纪含煤-煤层气盆地,广泛发育的二叠系煤系地层是煤层气勘探的目标煤层。

1994年在悉尼盆地有6口煤层气勘探井对3×104km2面积评估煤层气资源量为3.68×1012m3。冈尼达盆地在1993至1995年钻探2口评价井,测试渗透率达45×10-3μm2。加利利盆地面积23.4×104km2,钻探了8口探井及测试井,测试渗透率达(13~52)×10-3μm2,评价煤层气地质储量为400×108m3。近年来在博恩盆地取得了成功,1994年至1995年17口钻井经测试有2口井产量大于2.8×104m3/d,盆地东缘的2口井7.1×104m3/d和3.6×104m3/d。至1996年盆地中南部投产的单井产量达到4000m3/d,商业生产达10.58×104m3/d,同时投产的5口水平井,井深1000~1300 m,产量为(1~2)×104m3/d。

欧洲是利用煤田瓦斯的始祖,但近代已经落伍,采用现代地面垂向钻井开采技术是在20世纪90年代之后。英国和中欧大陆国家同处北海-中欧盆地,石炭纪以来形成的煤系地层发育,有良好的煤层气资源前景。英国、西班牙、法国、比利时、捷克、波兰、匈牙利等都先后开展了煤层气勘探。1992年以来,在不同地域勘探试验,进行了资源评价。1992年初,英国完成了井深1074.4 m的第一口煤层气井,钻遇煤层厚22 m,并进行了压裂处理。近期在中部煤区完成3口煤层气井,单井日产量超过1000 m3。比利时在东北部的凯平盆地建立了煤层气试验区,1992年曾经钻探一口煤层气井并进行了生产测试。捷克在俄斯特拉发-卡尔菲纳盆地石炭系煤系地层进行了煤层气勘探开发试验,测算3个区块资源量为(150~200)×108m3。在取得勘探试验成功后,1998年已有2×108m3/a的生产能力。

俄罗斯及乌克兰等独联体国家横跨欧亚大陆,煤层气资源与煤炭资源均居世界之首。但是煤层气勘探开发起步较晚,尚处在资源评价阶段,1998年在乌克兰西南部里沃夫-沃伦煤田施工了3口400~500 m的煤层气井。

印度近年也开展了煤层气勘探。印度板块大部分面积为古老地块(地盾),沉积盆地主要分布在北部及沿海周缘地区,目前开展煤层气勘探主要位于西部稳定陆块的裂谷盆地——坎贝盆地,白垩系、第三系煤系地层是主要目标煤层。印度煤层气资源量为0.8×1012m3,也具有相当的资源潜力。

印度尼西亚群岛煤层气资源具有一定的潜力,煤炭储量为320×108t,石炭纪以来的沉积岩系都很发育,下第三系含煤岩系是较好的煤层气勘探目标煤层。印度尼西亚的煤层气勘探还刚刚起步。

在南美洲,智利和阿根廷也开展了煤层气勘探。在麦哲伦盆地发育有第三纪湖相沉积,有可供煤层气勘探的目标煤层。

在非洲南部开展煤层气勘探的有南非和津巴布韦。南非的煤层气资源量为0.72×1012m3,具有相当的资源潜力。津巴布韦含煤沉积盆地并不很大,石炭系卡鲁群和二叠系万基煤系发育了较好的含煤岩系。1994年以来已经施工了煤层气井,对沉积盆地一些区块进行勘探评价。

中国是煤炭资源大国,也是煤层气资源丰富的国家。中国的成煤期与世界其它地区大体相似,主要是晚石炭世、二叠纪、晚三叠世、早中侏罗世、晚侏罗—早白垩世和第三纪。中国大陆基本构造单元是以陆块为代表的稳定区和以陆缘为代表的活动带。按板块构造划分,中国大陆及海域跨越了六个板块构造,其中范围较大的四个板块除藏滇板块外,含煤-煤层气盆地主要分布在塔里木-华北板块、华南板块和在中国境内的西伯利亚板块准噶尔-兴安活动带。根据煤层气盆地研究统计资料,中国含煤盆地煤层气资源总量为201205×108m3,其中煤层埋深8m3,煤层埋深1500~2000 m资源量为35915.3×108m3。主要分布在三个板块构造单元:塔里木-华北板块,其中主要分布在华北陆块,煤层埋深8m3,煤层埋深1500~2000 m资源量为27522.5×108m3,总计资源量为153365.1×108m3;华南板块,主要分布在扬子陆块,煤层埋深8m3,煤层埋深1500~2000 m资源量为6325.7×108m3,总计资源量为41191.4×108m3。西伯利亚板块的准噶尔-兴安活动带(包括天山-赤峰活动带),煤层埋深8m3,煤层埋深1500~2000 m资源量为2020.8×108m3,总计资源量为6308.2×108m3。

煤层气资源量按含煤盆地不同层位统计:石炭、二叠系,煤层埋深8m3,煤层埋深1500~2000 m资源量为34111.2×108m3,总计资源量为156539.9×108m3;上三叠统煤层埋深8m3,煤层埋深1500~2000 m资源量为0×108m3,总计资源量为71.6×108m3;侏罗系煤层埋深8m3,煤层埋深1500~2000 m资源量为739.5×108m3,总计资源量41025.8×108;下白垩统煤层埋深8m3,煤层埋深1500~2000 m资源量为1033.3×108m3,总计资源量为3493.6×108m3;第三系煤层埋深8m3,煤层埋深1500~2000 m资源量为31.4×108m3,总计资源量为74.2×108m3。

煤层气资源量按含煤岩系不同煤级(阶)统计:无烟煤、贫煤阶,煤层埋深8m3,煤层埋深1500~2000 m资源量为71.1×108m3,总计资源量为1877.8×108m3;瘦煤、焦煤、肥煤阶,煤层埋深8m3,煤层埋深1500~2000 m资源量为35825.2×108m3,总计资源量为160986.1×108m3;气煤、长焰煤阶,煤层埋深8m3,煤层埋深1500~2000 m资源量为19×108m3,总计资源量为38341.1×108m3。

中国自20世纪80年代已经开始研究美国现代煤层气勘探开发技术,系统编译了煤层气勘探开发资料,在一些煤田矿区进行勘探试验,与外国公司合作直接引进勘探开发技术,取得了许多宝贵资料和经验。为了适应经济发展的需要和环境保护长远利益,政府十分重视煤层气工业的发展,90年代以来加快了勘探开发的进程。煤炭部组建了煤层气领导小组(1993年),将煤层气勘探开发利用列为三大发展战略之一,作为第二煤炭资源进行开发。煤炭部、地矿部和石油天然气总公司联合组建了中联煤层气公司(1996年)。召开了国内、国际煤层气发展战略和专业研讨会议。国家计委会同地矿部将《煤层气勘探开发评价选区及工程工艺技术攻关研究》列入“八五”国家重点科技攻关项目。国家经贸部会同煤炭部、地矿部分别实施了“中国煤层气资源开发”(UNDP/CPR/92/G93)、“深层煤层气勘探”(UNDP/CPR/91/214)等联合国开发计划署资助的煤层气勘探开发项目。煤炭、地矿、石油等部门及地方省市在不同地区相继开展了煤层气勘探,同时还与美、澳等外国公司合作在河东、淮南等处开展了煤层气勘探,至2001年底在不同地区先后施工了200余口煤层气勘探井,对一些含煤-煤层气盆地或区块进行了预探评价,在河东、沁水、铁法等地区相继实现了勘探试验的突破。煤层气勘探、试验井主要部署在华北陆块和扬子陆块。分布在华北陆块的勘探、试验井有180口左右,其中鄂尔多斯盆地东缘50余口,沁水盆地东南缘近50口,还有近80口井分布在华北盆地的北缘及南缘。扬子陆块的13口煤层气勘探井分布在湘中涟邵、赣北萍乐盆地和六盘水。仅有5口煤层气井分布在准噶尔微陆块吐哈盆地和嫩松-佳木斯微陆块鹤岗盆地。从煤层气井的勘探层位来分析,部署在华北陆块的绝大多数井的目标层位是石炭系太原组和二叠系山西组,扬子陆块的目标层位是二叠系龙潭组,仅有吐哈盆地、鄂尔多斯盆地彬长地区目标层位为下中侏罗统,铁法、鹤岗盆地勘探目标层位是下白垩统。

鄂尔多斯盆地东缘晋西挠褶带的黄河以东地区(简称河东地区),联合国资助华北石油局实施的“深层煤层气勘探”项目评价了石炭系太原组和二叠系山西组煤层气成藏条件,在柳林试验区施工的井网于1994年8月排采获得成功,7口井全部出气,单井平均产量3000m3/d,柳5井最高产量达7050m3/d。近年在对外合作勘探开发区块离石鼻状隆起北翼碛口试验区5口井井网试获单井最高产量达5500m3/d。离石鼻状隆起北翼三交林家坪试验区9口井井网试获单井最高产量达7000m3/d。在沁水盆地南缘斜坡带固县枣园形成十口井井网进行排采试验。在沁水盆地南缘斜坡带,中联煤层气公司在潘庄区块164 km2控制面积取得402×108m3煤层气探明储量,并在TL-7井获16303 m3/d产气量。中国石油集团在樊庄区块六口煤层气井井网,182.22 km2控制面积取得353.26×108m3煤层气探明储量。同时,扬子陆块黔西盆地群盘关向斜(六盘水)对南方二叠系含煤岩系进行煤层气勘探试验,还在阜新盆地、铁法盆地对侏罗系、下白垩统含煤岩系进行勘探试验,并在铁法盆地取得成功,获取煤层气单井最高产量8928 m3/d。

在加强煤层气勘探开发进程的同时,同步进行了煤层气勘探技术攻关和地质评价研究。新星石油公司华北石油局自20世纪80年代以来,系统地研究了国外煤层气勘探开发技术,首刊了《煤层气译文集》,90年代以来,对华北盆地石炭、二叠系煤层气赋存条件进行评价研究,撰写了“华北及邻区煤层气煤层气地质特征及评价选区研究”。与此同时,新星石油公司华北、西南、中南、华东、东北石油局分别对鄂尔多斯盆地、四川盆地、湘中南盆地群、下扬子地区、松辽盆地等进行煤层气赋存条件及评价选区研究,撰写了专项报告。华北石油局于九十年代初启动了“华北煤层气勘探开发试验”项目的同时,开始了“煤层气勘探开发评价选区及工程工艺技术攻关研究”国家重点科技攻关项目及“深层煤层气勘探”联合国开发计划署资助项目,通过三位一体项目实施,取得了一批国内领先水平的研究成果和资助项目的成功。与此同时,国内同行均在加快煤层气勘探的进程中,加强了煤层气地质理论及勘探技术方面的研究。中国石油集团煤层气勘探部及时勘探,及时总结,对大城、沁水、河东等区块勘探后均进行了总结评价,还结合国内外资料撰写了《煤层气地质与勘探技术》、《世界煤层气工业发展现状》、《中国煤层气地质》、《中国煤层气地质评价与勘探技术新进展》。西安煤炭研究分院1991年刊出《中国的煤层甲烷》(张新民、张遂安),中国煤田地质总局编写、编制了《中国煤层气资源》及《中国煤层气资源图》(1∶200万)。中联煤层气公司与国内研究部门合作,对沁水盆地、三江盆地、辽中地区及六盘水地区等煤层气勘探前景进行评价研究,并着眼于全国进行了选区评价研究,同时编写了《煤层气开发利用手册》(孙茂远等)。除此,还有《国外煤层气勘探开发研究实例》(王新民等),《煤层甲烷储层评价及生产技术》(秦勇等),《黔西滇东煤层气地质与勘探》(桂宝林)。

中国煤层气勘探试验的突破具有重要的战略意义,说明在北美大陆板块地史上所发生的事件,在欧亚大陆中国板块也有类似的事件同时发生,进而证明了含煤-煤层气盆地和煤层气藏成生及演化的规律性有着全球意义。中国煤层气勘探试验的突破,鄂尔多斯盆地东缘柳林试验区勘探试验的成果,不单单证明鄂尔多斯盆地石炭、二叠系含煤岩系的煤层气勘探前景,它与沁水盆地勘探试验的成果,以及其它勘探成果,同时预示着华北陆块古生代以来的沉积盆地广泛分布的石炭、二叠系含煤岩系具有煤层气勘探前景。松辽盆地东南缘的铁法断陷盆地是在古老基岩上发育的中生代断陷,下白垩统有较发育的含煤岩系,也预示了松辽盆地同样具有良好的煤层气勘探前景。

十五届世界石油大会上人们普遍关注由于石油短缺在未来世纪会出现能源危机,大会肯定了21世纪50年代前,石油、天然气等矿物燃料仍然是人类生存的主要能源。但是,人类也清醒地认识到在地球上石油、天然气、煤炭等等不可再生的矿物燃料终归是有限的。Marchctti(1979)编制的能源系统变迁和理论替代模式图,预示了自1850年至2050年200年间能源结构演变趋势。自从人类用矿物燃料替代了木质能源后,在2000年之前的一个半世纪中,煤炭(1920年)和石油(1980年)都曾上升为能源构成比率的高峰,转而走向低谷,天然气将于2020年达到顶峰,同时太阳能及核能渐趋上势。

在未来世纪的能源构成中,煤炭所占比率将逐步缩小,但其采掘量的绝对值并不一定缩减,因此无论从煤炭采掘业需要不断地运用新技术加大对矿田巷道瓦斯的抽放,或是运用地面垂向钻井开采技术对未开采的煤层先期抽放或对已开采的巷道后期抽空,都是减少矿田瓦斯灾害不可缺少的措施,在加大科技进步保证矿业安全生产的同时,必然会促进煤层气工业的发展。

中国是瓦斯排放量较高的国家之一,排放量占世界的1/3。为了将煤矿巷道瓦斯排放到大气中,不但造成严重的大气污染,还要耗费大量的动力资源。环球臭氧层的保护已经是人类关心自我生存环境的重大事件,甲烷(CH4)排放造成的温室效应高于二氧化碳的20倍,穿透臭氧层的能力高出7倍,为了维护生存环境保护地球大气圈的需要,人类要将煤层气的开发利用列入21世纪议程,也必然促使煤层气工业加快发展。

在全球经济一体化的进程中,环境和资源都是重大命题,中国经济发展也必将顺应世界潮流,加快发展洁净能源,天然气必然是首选。中国能源资源评价预测:常规天然气远景资源量为38×1012m3,可采资源量为10.5×1012m3。1997年中国天然气产量近210×108m3/a,近几年一直维持在200×108m3/a左右水平,2000年产量262×108m3/a,预测2005年可达到500×108m3/a,2010年储量为(5.1~5.6)×1012m3,产量(660~770)×108m3/a,2020年储量(7.4~8.15)×1012m3,产量(970~1200)×108m3/a。预测2000年至2020年天然气储量将翻一番,产量增长2倍,是天然气工业高速发展的阶段。从中国国民经济对天然气需求预测:2010年天然气消费量需要增加50%~100%,2010年前消费量需要翻一番,2010年至2020年的十年间需要增加1000×108m3,天然气在能源消费中占10%。2020年我国天然气需求量将达到(1877~2088)×108m3/a。上述资料表明,根据国民经济增长预测的天然气需求量远大于资源预测的天然气工业增长的产量,可见发展天然气工业的市场潜力十分巨大。

从异军突起的中国煤层气工业来看,2000年前实现了勘探试验的突破,开始进入区域勘探阶段,初步完成了高速发展前准备阶段的历史使命。可以设想,2000年至2010年是煤层气工业发展的关键时期,将由储量、产量的零点起步,实现由1×108m3/a—10×108m3/a—100×108m3/a两个数量级增长的飞跃,2020年再实现(200~300)×108m3/a产量的翻番。实现了这个目标,也就相当于天然气工业发展预测目标的(970~1200)×108m3/a总产量中包含的(150~230)×108m3/a煤层气和液化气份额值,也只有这样才能基本适应国民经济发展的需要。

中国煤层气资源潜力巨大,远景资源量为20×1012m3,与美国煤层气资源量(11.32~24)×1012m3相当,是世界煤层气资源量240×1012m3的8%,相当于中国常规天然气远景资源量38×1012m3的一半,因此从资源保有程度而言,实现21世纪初期煤层气工业高速发展的设想目标是完全有条件的。

含蓄的嚓茶
动听的太阳
2026-03-30 00:46:08

目前,美国、加拿大、澳大利亚、英国、德国、波兰、捷克和印度等国家的煤层气勘探开发活跃,由于各国的煤层气资源条件、技术水平、政策等方面的差别,其发展状况有所不同。

(一)美国

美国有较丰富的煤层气资源,2001年,据美国天然气研究所评价,在17个含煤盆地或地区中,煤层气资源量为21.2×1012m3。煤层气资源主要分布在西部的落基山脉中、新生代含煤盆地,在这一地区集中了美国近85%的煤层气资源,其余15%分布在东部阿巴拉契亚和中部石炭纪含煤盆地中(表2-2)。美国煤层气资源主要赋存在1500m以浅的煤层中,其中粉河盆地中的煤层气主要赋存在1000m以浅的煤层中。目前,落基山脉中、新生代含煤盆地群不仅是美国煤层气资源最为富集的地区,而且是煤层气勘探开发最为活跃的地区。

美国是世界上开采煤层气最早和最成功的国家,其煤层气工业起步于20世纪70年代,大规模发展始于80年代。1984年共有煤层气井2 840口,1990年上升到2 982口,1995年增到7 256口井,2000年13 986口,生产井数几乎每五年翻一番。

美国的煤层气探明可采储量增长迅速,1989年仅有1103.4×108m3,1992超过了4000×108m3,达到4054.1×108m3,1999年突破6000×108m3,2004年已接近9000×108m3(图2-1)。煤层气产量在短短的几年里直线上升,从1980年的不足1×108m3,迅速上升到2004年的487.05×108m3(图2-2),占气体能源(天然气)总量的9%。美国有完善的天然气管道系统,生产的煤层气大部分都进入天然气管网销售给燃气公司,矿井抽放的煤层气有的直接供给坑口发电厂,或与煤混合燃烧作为锅炉燃料。

图2-1 美国煤层气历年累计可采储量直方图(美国能源情报署,2004)

表2-2 美国含煤盆地煤层气资源概况*

图2-2 美国煤层气年产量历年变化(美国能源情报署,2004)

(二)澳大利亚

澳大利亚煤炭资源量为1.7×1012t,平均煤层甲烷含量为0.8~16.8m3/t,煤层埋深普遍小于1000m,渗透率多分布在1~10m D,煤层气资源量为8×1012~14×1012m3,主要分布在东部悉尼、鲍恩和苏拉特三个含煤盆地中(图2-3)。

图2-3 澳大利亚含煤盆地及其煤层气资源分布

1976年,澳大利亚开始煤层气勘探,是继美国成功开发利用煤层气之后在煤层气勘探方面进展较快的国家之一。主要原因是澳大利亚充分吸收美国煤层气资源评价和勘探、测试方面的成功经验,同时针对本国煤层含气量高、含水饱和度变化大、原地应力高等地质特点进行深入研究,开发水平井高压水射流改造技术,从而在鲍恩含煤盆地的勘探上取得了重大突破。澳大利亚的一些矿井已广泛应用水平钻孔、斜交钻孔和地面采空区垂直钻孔抽放技术。1987~1988年期间,已经用地面钻井方法在煤层中采出了煤层气。2000~2001年,仅昆士兰的鲍恩盆地用于煤层气勘探的费用就达4440万美元,占该盆地全部1.2亿美元勘探费的37%。昆士兰天然气公司已经在靠近Chinachill的Argyle-1井取得煤层气生产成功,日产气量超过28320m3。目前,煤层气的勘探和生产已经成为昆士兰的石油和天然气工业的基本部分。1998年,澳大利亚煤层气产量只有0.56×108m3,2004年,煤层气产量为12.8×108m3,已进入商业化开发阶段。澳大利亚目前的煤层气开发活动主要在东部沿海地区开展,因主要城市和工业区分布在东部沿海地区,煤层气的开发和利用具有巨大的潜在市场。

(三)加拿大

据估计,加拿大17个盆地和含煤区煤层气资源量为17.9×1012~76×1012m3,其中阿尔伯达省是加拿大最主要的煤层气资源基地。

加拿大煤层气开发的起步时间比较晚,基本与我国开展煤层气工作的时间相当。1987~2001年,加拿大仅有250口煤层气生产井,其中4口单井产气量达到2000~3000m3/d。由于多年来加拿大政府一直支持煤层气的发展,一些研究机构根据本国以低变质煤为主的特点,开展了一系列的技术研究工作,例如在羽状水平井、连续油管压裂等技术方面取得了进展,降低了煤层气开采成本,加上前两年北美地区常规天然气储量和产量下降,供应形势日趋紧张,天然气价格日益上升,给煤层气的发展带来了机遇,仅2002~2003年,就增加1000口左右的煤层气生产井,使煤层气年产量达到5.1×108m3,煤层气生产井的单井日产量在3000~7000m3。到了2004年,煤层气生产井已达2900多口,年产量达到15.5×108m3。

(四)其他国家

1.德国、英国与波兰

英国、德国与波兰煤层气资源量分别为2×1012m3、3×1012m3和3×1012m3。在煤矿区的煤层气开发和废弃矿井煤层气的商业开发和利用方面取得了很大成功,矿井煤层气抽放和利用已有多年历史,生产的煤层气主要用作锅炉燃气或供给建在矿区的煤层气电站,少量民用。目前正积极开发和应用煤层气发电新技术。煤层气地面开发在近几年才刚刚开始,为了鼓励煤层气的开发和利用,英国和波兰制订了鼓励政策。按照英国《企业投资管理办法》,开采煤层气可以享受税收优惠政策,即投资者的投资可以通过减免所得税或资本红利税而得以回收。波兰政府给予从事石油、天然气以及煤层气勘探的企业十年免税,吸引了大量国内外投资者。

2.俄罗斯、乌克兰和哈萨克斯坦

俄罗斯煤层气资源量占世界第一位,为17×1012~113×1012m3。乌克兰煤层气资源量为2×1012m3,哈萨克斯坦煤层气资源量为2×1012m3。由于资金与技术上的问题,煤层气的勘探开发活动仅停留在煤矿瓦斯的处理和煤层气资源评价上。目前,俄罗斯和乌克兰正在制订一些税收优惠政策和管理法规,鼓励外国公司投资开发煤层气。

3.印度

印度煤层气资源量为0.8×1012m3,印度政府计划以竞标的方式开发若干有利区块,特别是在地质条件类似于美国的煤层气产地已确定了7个这样的地区,钻井资料表明,在这些地区每口井日产量可达5000~6000m3,高峰可达10000m3以上。印度煤层气开采还存在问题:一是技术上的问题,如准确估算煤层气的含气量和渗透率;二是商业上的问题,市场问题尚未解决,管道设施也跟不上。

其他一些国家也在进行煤层气资源的评价和勘探,包括法国、匈牙利、西班牙、南非、新西兰等。但目前除美国、澳大利亚和加拿大外,世界上其他国家尚没有大规模开发煤层气。形成这种局面的原因可能有三点:第一,煤层气作为一种非常规天然气,其前期工作往往需要很大的资金投入,如果没有税收政策上的优惠,很难吸引资金;第二,其他国家尚不能彻底解决各自存在的具体技术问题;第三,由于煤层气本身的特殊性,从地质评价到工业开采一般需要相当长的时间。