我国煤层气开发须紧扣“适应性”

记者在山西、贵州、辽宁等地采访发现,目前我国煤层气行业已基本渡过摸索阶段,不少企业找到了适合自己的开采方式,煤层气开发正处于快速发展的拐点,但适用不同地质条件的勘探开采尚未真正形成。多位受访业内专家表示,紧扣技术“适应性”,因地制宜开展技术创新,将是煤层气产业发展的必由之路。

煤层气开发正处于快速发展拐点

煤层气俗称“瓦斯”,既是煤矿瓦斯爆炸事故的根源,也是温室效应强于二氧化碳的温室气体,还是高热值的清洁能源,主要成分与天然气相同。加快开发利用煤层气,既有利于安全生产,实现碳减排,也能有效缓解我国对进口天然气的依赖,保障国家能源安全。

作为煤的伴生矿产资源,煤层气的开采原理是通过降低煤储层压力,将“吸附态”甲烷抽采成“游离态”,再运至井口。我国煤层气开发,包括煤矿井下瓦斯抽采和地面钻井煤层气开发两种方式。

长期以来,国外对我国煤层气钻采技术实行严格封锁和保密。经过20多年探索,我国煤层气开发取得了长足的进展,初步形成了一系列勘探、开采的工艺技术,不少煤层气企业找到了适合自己的开采方式。

位于山西东南部的沁水煤田,是我国探明储量最多的煤层气田,因抽采难度大,曾是世界公认的煤层气抽采“禁区”。山西晋煤无烟煤矿业集团有限责任公司副总经理王保玉说,刚开始探索开采煤层气时,大多交给外资公司或学习别人的经验,不少外资公司的勘探开发技术遭遇“水土不服”,当时没有人相信中国能采出自己的煤层气,连银行都不愿贷款。

“瓦斯和煤炭的关系就像血与肉,割肉必然流血,采血也必然伤肉。”王保玉说,经过探索,一套独有的“井上井下联合、采煤采气一体化”模式应运而生。通过地面打井与煤矿井下抽取相结合,实现煤炭和瓦斯的边采边抽,在保证煤矿安全生产的同时,实现煤层气的开发利用。如今,沁水煤田已成为我国煤层气开发程度最高、生产活动最活跃的地区,拥有煤层气生产井11000余口。

不同于沁水煤田大区块滚动式开发,辽宁阜新采用了“小步慢跑”的滚动开发方式。阜新宏地勘新能源有限公司项目负责人陈兆山表示,他们一年只新开采两口煤层气井,边施工边研究,找到“甜点”(煤层气行业将产气量高的区块称为“甜点”)。目前,阜新煤层气日产气量大于3000立方米的井占总井数的56.3%,平均单井日产气量3200立方米左右。

经过多年实践,全国煤层气勘探开发投入已达800亿元以上。国家重大煤层气科技专项实施以来,已公布全国煤层气发明专利1325项、已授权578项,授权实用新型专利892项,颁布了技术标准、规范等数百项。煤层气勘探水平提升的同时,我国低浓度瓦斯提纯、乏风瓦斯氧化利用技术也初步取得突破。

适用不同地质条件的勘探开发技术尚未形成

我国煤层气勘探开发存在许多“先天问题”。国家能源委专家咨询委员会专家孙茂远表示,与美国、加拿大、澳大利亚等煤层气开发条件较好的国家相比,我国经历过多期次地质构造运动,煤层受到严重挤压破坏,七成煤层气资源属于难采资源。仅依靠引进技术是不够的,必须探索出一条中国特色的煤层气勘探开发之路。

产能转化率低、资源动用率低、单井产量低,是我国煤层气产业长期面临的困扰。北京奥瑞安能源技术开发有限公司总裁杨陆武说,2017年地面煤层气产能已达132亿立方米,但实际产量只有49.6亿立方米,产能转化率不足40%。且这些产量集中在山西晋城、离柳两个区域,两地含气总资源量约3090亿立方米,相比全国总量,资源动用率不足0.1%。

王保玉表示,目前,无论是煤层气总产量,还是单井产气量方面,均未能扭转长期偏低的现状,主要原因在于技术的“适应性”不足。以山西、贵州为例,山西煤层较厚,贵州几乎都是浅层煤,且层数多。加之贵州地表、地下地质复杂,针对不同地质条件,目前仍缺乏成熟的煤层气开发技术。

贵州省能源局石油天然气处处长张栋说,贵州煤层气利用绝大部分采取井下抽取,而不是地面打井钻采,技术是制约煤层气开发利用的重要因素。盘江煤层气开发利用有限公司副总经理周建军说,公司煤层气开发主要是煤矿瓦斯治理以及瓦斯发电,地面抽采还处于办理手续阶段。由于成本高、技术不成熟,采出来的气提取完试验参数后,只能点燃烧掉。

技术制约也体现在收益上。“按目前单方气1.74元的收入计算,我们的利润只有6分钱。”中石油华北油田分公司副总经理朱庆忠指出,受工程技术不适应等影响,区域内不同产气井的日产气量差别大,单井产量迟迟难以提升,这也导致整体盈利水平较低,抗风险能力差。

去年下半年在阜新召开的2018年全国煤层气学术研讨会上,学界业界专家提到,因为资金投入不足,一些新理念和新技术面临难以利用和推广的问题。

紧扣技术“适应性” 因地制宜技术创新

孙茂远等专家建议,应坚持“低成本”战略,突出科技创新引领,提升天然气保供能力。

一方面,加大基础研究投入,针对不同地质条件研发不同的煤层气开发科技成果。数据显示,“十三五”期间,国家重大科技专项中,煤层气的项目数量和中央财政资金投入较“十二五”期间分别下降37.5%和49%。

孙茂远指出,从长远看,科技进步和市场化是推动我国煤层气产业发展的两个重要引擎。要聚焦煤层气科技瓶颈问题,加强基础研究和示范工程攻关,逐步探索适用于我国各类煤层气资源的系列技术、工艺、装备,培育和支持有条件的煤层气企业上市,有效提高煤层气产业的经济效益。

阜新市国土资源局地质勘查科科长戴晓燕说,作为资源枯竭型城市,阜新需要充分利用有效资源。在煤层气开发上,一方面是“老井增产”,利用重复压裂、注热蒸汽及其他新技术增产,达到增加产气量,提高采收率的目的;另一方面,阜新很多废弃矿井采空区内还有大量的瓦斯存在。此前经过核算,总储量达99.03亿立方米,可采储量49.5亿立方米。“无论是老井增产还是在不同地质条件下采气,都需要成熟稳定的技术和财政支持。”

另一方面,以示范工程引领技术研发方向,提升装备水平。中国工程院院士、中国石油大学副校长李根生指出,除基础理论亟待突破外,当前亟须研发新的高效经济的开发技术。

晋城市能源局有关负责人建议,国家层面设立煤层气勘探开发创新专项基金,支持煤层气勘探开发的基础理论研究和开发利用工艺的探索和研究。依托国家煤层气质检中心和煤与煤层气共采国家重点实验室牵头承担国家煤层气重大科技研发任务,加快推动煤层气技术创新。增加国内外相关企业之间的相互交流,对于共性问题加快实践研究,分享经验教训并协同进行技术突破。

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