吳建瓊

(貴州理工學(xué)院采礦工程學(xué)院，貴州貴陽550003)

貴州織納煤田煤層氣儲量及開發(fā)利用方式探討

吳建瓊*

(貴州理工學(xué)院采礦工程學(xué)院，貴州貴陽550003)

對貴州織納煤田煤層氣儲量及開發(fā)利用方式進(jìn)行了探討，首先是煤田含氣量高，煤層埋深適中，裂隙發(fā)育，滲透性好，煤變質(zhì)程度較高，煤層氣資源量大，適合煤層氣的勘探開發(fā)；其次是借鑒晉城開發(fā)一套CBM和CMM相結(jié)合的煤層氣開采模式；再次是把廢氣變?yōu)橛杏玫馁Y源，有利于緩解貴州省能源緊張局勢，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，減少溫室氣體排放，減輕大氣污染和保證煤礦安全生產(chǎn)，具有巨大的社會意義和經(jīng)濟(jì)效益。

貴州織納；煤層氣；開發(fā)利用

煤層氣是指成煤母質(zhì)在煤化作用過程中形成并儲集于煤層及煤層鄰近巖層中的非常規(guī)天然氣，也稱煤層吸附氣、煤層甲烷或煤層瓦斯。其一般組分為CH4、CO2、O2、N2、CO、H2S、NOx，是一種優(yōu)質(zhì)、潔凈和高效的能源。貴州素有“西南煤?！敝Q，煤層氣資源總量十分豐富，特別是織納地區(qū)煤層含氣量最高達(dá)27m3/t，是貴州煤層氣高度富集的地區(qū)。在《煤層氣開發(fā)利用“十二五”規(guī)劃》中提出，“十二五”期間，開展安徽、河南、四川、貴州、甘肅、新疆等省區(qū)煤層氣開發(fā)試驗(yàn)，力爭取得突破。到2015年，煤層氣產(chǎn)量達(dá)到160×108m3。加快遼寧阜新、鐵法礦區(qū)煤層氣開發(fā)，推進(jìn)河南焦作、平頂山、貴州織金-安順等項(xiàng)目開發(fā)試驗(yàn)。項(xiàng)目總投資23億元，到2015年，形成產(chǎn)能9×108m3，產(chǎn)量6×108m3。但是，就目前實(shí)際情況來說，實(shí)現(xiàn)“十二五”規(guī)劃目標(biāo)任務(wù)非常艱巨。所以說，研究織納地區(qū)煤層氣開發(fā)利用是非常有必要的。

1 織納煤田煤層氣資源儲量

織納煤田是貴州最大的無煙煤產(chǎn)區(qū)。位于貴州省中西部貴陽市和六盤水市之間，包括織金縣、納雍縣以及周邊數(shù)個縣的部分地域，面積8891km2?？椉{煤田的煤層氣資源量比較豐富，總資源量達(dá)到6367.771× 108m3。在化樂地區(qū)最高，達(dá)到355.7l×108m3，綜合“含氣面積、含氣量、資源豐度、構(gòu)造復(fù)雜程度”等4個關(guān)鍵參數(shù)總體進(jìn)行分析，煤層氣勘探開發(fā)最有利區(qū)位于化樂地區(qū)，白巖、樂治南東翼東段、新華、坐拱等區(qū)域是煤層氣勘探開發(fā)的較有利區(qū)?？椉{煤田的煤層厚度主要呈現(xiàn)從西向東逐漸變小的趨勢，煤層總厚最大能達(dá)到20.5m，大部分煤層厚度處于0.8～2.0m；織納煤田的含氣量在勺窩、巖腳、茶店、白巖幾個地區(qū)比較高，最高能達(dá)到27m3/t，并且在3個可采煤層中，含氣量分布特征基本一致。因此，織納煤田煤層層數(shù)多、厚度大、含氣量高，煤層埋深適中，裂隙發(fā)育，滲透性好，煤變質(zhì)程度較高，煤層氣資源量大，適合煤層氣的勘探開發(fā)。

2 織納煤田煤層氣利用現(xiàn)狀

織納煤田煤層氣的開采處于煤層氣勘探開發(fā)試驗(yàn)初期和煤層氣井下抽放利用階段并正向煤層氣勘探開采試驗(yàn)全面展開和井下規(guī)模抽放和利用階段過渡發(fā)展。合理利用高含量的煤層氣可以有效緩解本地區(qū)富煤、貧氣的緊張局勢。但是由于地質(zhì)條件、設(shè)備等因素，織納煤田煤層氣開發(fā)受到制約，雖經(jīng)過很多年的探索，還沒有進(jìn)行商業(yè)規(guī)模的開發(fā)利用。要想像開發(fā)煤、天然氣那樣來開發(fā)煤層氣還有許多工作要做。納煤地區(qū)在開發(fā)煤層氣方面也面臨諸多問題。

2.1 地形復(fù)雜，開采運(yùn)輸難度大

煤層氣要想實(shí)現(xiàn)其潛在的商業(yè)價(jià)值，必須以大規(guī)模開采和運(yùn)輸為基礎(chǔ)。這就需要建設(shè)龐大的管網(wǎng)系統(tǒng)，但貴州地貌屬于中國西部高原山地，境內(nèi)地勢西高東低，自中部向北、東、南三面傾斜，平均海拔在1100m左右。貴州高原山地居多，素有“八山一水一分田”之說，這樣的地理?xiàng)l件不僅限制了煤層氣鉆井的建設(shè)。而且大大限制了管網(wǎng)的鋪設(shè)，造成煤層氣產(chǎn)量低。即使產(chǎn)量提高了，由于其落后的管網(wǎng)系統(tǒng)，導(dǎo)致煤層氣不能及時(shí)運(yùn)銷出去，依然不能實(shí)現(xiàn)資源的及時(shí)、高效利用。

2.2 煤層氣開采成本高，企業(yè)缺少積極性

煤層氣的地質(zhì)勘查和前期勘探都需要大量的資金，且煤層氣的開采成本很高，一口井的開采成本在幾百萬元到上千萬元。由于勘探技術(shù)的限制，不能保證找到的區(qū)域一定能產(chǎn)出煤層氣，這樣也增加了企業(yè)的損失。目前國內(nèi)煤層氣的價(jià)格由供需雙方協(xié)商確定，不實(shí)行國家定價(jià)。對煤層氣勘探開發(fā)作業(yè)的設(shè)備等免征進(jìn)口關(guān)稅和進(jìn)口環(huán)節(jié)增值稅，中央財(cái)政按0.2元/m3煤層氣(折純)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行開發(fā)補(bǔ)貼。

2.3 煤層氣開采監(jiān)管體制有待改進(jìn)

煤層氣是附著在煤上的，如何處理好大采煤量和煤層氣合理有效開采成為考驗(yàn)政府監(jiān)管的問題。煤層氣是附著在煤顆粒表面上的吸附氣。由于煤層氣和煤炭的礦權(quán)重疊矛盾突出，導(dǎo)致煤層氣開發(fā)在貴州乃至全國都陷入進(jìn)退兩難的境地。

3 煤層氣開采方式

我國開采煤層氣主要有2種方式，一種為地面開采方式(CBM)，即在未受采動影響的原始煤層中通過地面鉆井工程進(jìn)入煤層，采取高壓介質(zhì)壓裂煤層或采取比甲烷具有更強(qiáng)吸附能力的高壓二氧化碳置換甲烷等方式，使煤層氣與鉆井空間產(chǎn)生巨大壓力差，釋放出煤層氣。這種方法由于需要從地面直接打井，加之煤層地質(zhì)條件復(fù)雜，不容易勘探，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，很難快速的達(dá)到抽采瓦斯，治理災(zāi)害的目的，故多用于專門抽采天然氣的企業(yè)，如中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司、中國石油華北油田公司煤層氣勘探開發(fā)分公司等。另一種為地下開采方式(CMM)，即利用煤炭開采過程在井下施工煤層氣開發(fā)工程，或利用煤炭開采對煤層的采動影響在地面施工鉆井工程，并利用真空泵產(chǎn)生負(fù)壓抽采煤層氣。這種方式主要由煤礦企業(yè)完成，不僅可以有效利用巷道，降低成本，而且有助于改善煤炭生產(chǎn)安全狀況。

織納煤田可借鑒晉城開發(fā)一套CBM和CMM相結(jié)合的煤層氣開采模式。對于瓦斯含量高于16m3/t的開采煤層或區(qū)域，提前5～8年實(shí)施地面鉆井預(yù)抽煤層瓦斯，使瓦斯含量降到16m3/t以下，達(dá)到建設(shè)條件；對于瓦斯含量在8～16m3/t的開采煤層或區(qū)域，提前3～5年或更長時(shí)間，采用井下千米鉆機(jī)等鉆具實(shí)施井下大面積區(qū)域遞進(jìn)式預(yù)抽采。當(dāng)預(yù)抽區(qū)域內(nèi)瓦斯含量降至8m3/t以下時(shí)，在本區(qū)域有效抽采范圍的邊界以內(nèi)不小于30m的煤層中施工巷道，并布置下一個抽采區(qū)域進(jìn)行接替。

4 利用方式

4.1 優(yōu)先民用，改善礦區(qū)居民生活條件

煤層氣用作民用燃?xì)猓邪踩?、清潔、熱值高等?yōu)點(diǎn)。高濃度瓦斯建立氣柜，直接民用；大于8%的低濃度瓦斯根據(jù)民用高濃度瓦斯氣源情況，可吸附富集后用于民用，作為民用燃?xì)獾恼{(diào)峰氣源。

4.2 煤層氣發(fā)電

目前，我國國內(nèi)煤層氣發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)廠家不多，技術(shù)力量較強(qiáng)的有山東濟(jì)南柴油股份有限公司、山東勝動機(jī)械有限公司、江蘇啟東寶駒動力機(jī)械廠、株洲南方燃?xì)廨啓C(jī)制造公司、浙江義烏發(fā)電廠等廠家。國外技術(shù)較先進(jìn)的有德國道依茨能源系統(tǒng)、卡特彼勒中國投資公司、GE能源集團(tuán)等。

煤層氣(瓦斯)發(fā)電。瓦斯發(fā)電的效益也相當(dāng)?shù)娘@著，據(jù)勝利油田勝利動力機(jī)械有限公司技術(shù)部齊先生表示：“如果是lm3含量100%的瓦斯，可以發(fā)出3.2～3.3度電，如果是30%含量的lm3瓦斯，可以發(fā)出1度電?！蓖咚拱l(fā)電具有投資小、建設(shè)施工周期短、同報(bào)率高等優(yōu)點(diǎn)，目前電力比較緊張，可以帶來很高的經(jīng)濟(jì)效益。

4.3 CNG清潔能源汽車

據(jù)測算，1m3煤層氣可代替1.13L93號汽油，以現(xiàn)行市場油價(jià)和氣價(jià)計(jì)算，每使用1m3煤層氣，可節(jié)約3元以上。

4.4 工業(yè)用氣

煤層氣的甲烷含量高，雜質(zhì)少，用于玻璃、陶瓷制造等行業(yè)有很大的優(yōu)勢。晉城市及周邊地區(qū)的陶瓷、玻璃、鋼鐵等生產(chǎn)企業(yè)許多企業(yè)都在使用煤層氣燃料。

4.5 煤層氣作為往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)燃料

在貴州省煤層氣比較豐富的地區(qū)可以研究瓦斯作為汽車的燃料，可以把礦區(qū)的汽車作為實(shí)驗(yàn)平臺，為以后作為汽車新能源打下基礎(chǔ)，也為石油缺乏作為補(bǔ)充能源。

4.6 CDM項(xiàng)目

清潔發(fā)展機(jī)制(CDM)是《京都議定書》所規(guī)定的附件I締約方在境外實(shí)現(xiàn)部分減排承諾的一種履約機(jī)制。我國政府對提高能效和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)領(lǐng)域發(fā)展CDM項(xiàng)目方面持積極態(tài)度。而對我國企業(yè)來講，對CDM的希望：一是獲得正常商業(yè)渠道無法獲得的技術(shù)；二是增加其獲得國際融資的可能性。國際目前支持CDM的資金機(jī)構(gòu)有雛形碳基金(PCF)CER單位采購招標(biāo)機(jī)構(gòu)(CERUPT)和聯(lián)合國。煤層氣開發(fā)是實(shí)施CDM項(xiàng)目的重要領(lǐng)域。煤層氣的利用將會收到增加清潔能源供應(yīng)、改善煤礦安全和保護(hù)全球環(huán)境的多重效益。貴州織納地區(qū)煤層氣開發(fā)利用在有條件的地方可考慮申請CDM，以彌補(bǔ)煤層氣開發(fā)利用資金的不足。

5 結(jié)語

貴州織納煤田煤層層數(shù)多、厚度大、含氣量高，煤層埋深適中，裂隙發(fā)育，滲透性好，煤變質(zhì)程度較高，煤層氣資源量大，適合煤層氣的勘探開發(fā)。織納煤田可借鑒晉城開發(fā)一套CBM和CMM相結(jié)合的煤層氣開采模式，這種方式既考慮了安全的因素，也在時(shí)間、空間上找到了一個平衡的點(diǎn)，使煤層氣開采更有效率。煤層氣的利用，對于緩解貴州省能源緊張局勢、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，減少溫室氣體排放、減輕大氣污染，以及實(shí)現(xiàn)我國國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重大的現(xiàn)實(shí)意義，同時(shí)具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益，而且可以對高瓦斯和煤與瓦斯突出區(qū)域有很好的減少煤礦安全事故的作用，有利于和諧礦區(qū)和和諧社會的建設(shè)。

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TD163

A

1004-5716(2015)06-0135-03

2014-04-08

吳建瓊（1980-），女（漢族），四川簡陽人，講師，現(xiàn)從事礦井災(zāi)害防治理論與技術(shù)、煤層氣抽采及綜合利用工作。