李瑞明，周梓欣

(1.新疆維吾爾自治區(qū)煤田地質局 烏魯木齊 830091)

近幾年，通過煤層氣勘查及小規(guī)模開發(fā)試驗，新疆中低變質階段煤層產氣效果、儲層特點研究在全國中低煤階煤層氣開發(fā)中已處于領先地位，越來越引起國內煤層氣同行的關注，同時也得到國家相關部門的重視。筆者根據(jù)多年煤層氣工作實踐，就如何進一步開發(fā)新疆煤層氣資源，實現(xiàn)產業(yè)化目標，談一些想法。

1 新疆煤層氣勘探開發(fā)基本情況

1.1 煤層氣資源情況

新疆煤炭、煤層氣資源豐富，據(jù)2011年國土資源部審查通過的“新疆煤炭資源潛力評價”成果，2 000 m以淺的煤炭資源總量約1.9×1012t，位居全國第一[1]。主要賦存在侏羅系中下統(tǒng)地層中，占到95%以上。區(qū)域上具有“北疆富、南疆貧”，煤層具有“厚度大、層數(shù)多、傾角大、煤階低”等特點。

賦存于煤炭中的煤層氣資源也十分豐富，根據(jù)《全國油氣資源動態(tài)評價(2015)》結果，新疆2 000 m以淺的煤層氣資源量約8.99×1012m3，約占全國煤層氣預測資源總量的29.97%，主要分布在準噶爾盆地、吐哈盆地、塔里木盆地以及天山系列盆地[2]，其中，新疆中低煤階煤層氣資源量約占全國中低煤階煤層氣資源量的50%以上。

1.2 煤層氣勘查開發(fā)現(xiàn)狀

新疆煤層氣資源勘查開發(fā)起步較晚，2008年以前主要開展了煤層氣資源評價，施工少量煤層氣參數(shù)井；自2008年新疆第一口排采試驗井FS1點火成功，到2013年新疆第一個生產試驗井組(5口井)日產氣超過7 000 m3，新疆掀起了煤層氣勘查開發(fā)的熱潮；2013—2017年新疆煤層氣勘查開發(fā)進入快車道，全疆累計投入近14億元，在準噶爾盆地南緣、庫拜煤田、三塘湖煤田的重點礦區(qū)進行了煤層氣勘查及開發(fā)工作，實施各類煤層氣項目27個，施工各類煤層氣井270余口，大幅提高了以上地區(qū)的煤層氣勘查程度，實現(xiàn)了中低煤階煤層氣勘探開發(fā)理論及工藝技術的重大突破，顯示良好開發(fā)前景，已成為我國第三大煤層氣開發(fā)熱點地區(qū)。

1.3 煤層氣礦業(yè)權現(xiàn)狀

目前，新疆還沒有設置煤層氣采礦權，僅有7個煤層氣探礦權，探礦權總面積2 172.85 km2。主要分布在準南硫磺溝、后峽區(qū)塊以及托克遜、大南湖、尼勒克煤田。

新疆煤層氣勘查開發(fā)潛力區(qū)塊多已設置油氣礦權或煤炭礦權，礦權重疊嚴重制約著煤層氣勘探開發(fā)進程。一是煤層氣勘查開發(fā)項目不能順利進行，二是煤層氣儲量不能申報。

1.4 總體勘探開發(fā)目標

按照《新疆煤層氣勘查開發(fā)專項規(guī)劃(2016-2020)》(以下簡稱《規(guī)劃》)總體部署，“十三五”期間，新疆煤層氣勘探開發(fā)的總體目標是“新增1 000×108m3煤層氣探明儲量，煤層氣地面開發(fā)產量達到10×108m3/a”[3-4]。在煤層氣有利區(qū)塊進行勘查開發(fā)，勘查開發(fā)預計投入70余億元。

2 支撐新疆煤層氣發(fā)展的有利因素

2.1 政策支持

煤層氣是優(yōu)質、高效、潔凈的能源，為加快培育和發(fā)展煤層氣產業(yè)，我國政府先后制定了多項發(fā)展規(guī)劃，出臺了一系列文件。在中央的系列文件中，都提出要加大新疆煤層氣的勘查開發(fā)力度。(1)新疆貫徹落實中共中央、國務院《關于支持新疆經濟社會發(fā)展若干政策和重大項目的意見》的精神，明確提出，“以準東、準南、庫拜、吐哈等煤田為主，加大煤層氣勘查開發(fā)和綜合利用力度，建設2至3個煤層氣開發(fā)利用示范工程”。(2)國家《煤層氣(煤礦瓦斯)開發(fā)利用“十二五”規(guī)劃》中指出要“推進新疆等省區(qū)勘探，實施準噶爾等勘探項目，力爭在新疆等西北地區(qū)低階煤煤層氣勘探取得突破”，同時還提出要在“新疆等省區(qū)煤層氣開發(fā)試驗，力爭取得突破”。(3)國家能源局2013年發(fā)布的《煤層氣產業(yè)政策》中指出，要“加大新疆等地區(qū)煤層氣資源勘探力度，建設規(guī)?；_發(fā)示范工程”。(4)國家能源局《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃(2014-2020年)》中再次提出要加快新疆等地區(qū)煤層氣資源調查和潛力評價，實施一批煤層氣勘查項目，力爭在新疆等西北地區(qū)低煤階煤層氣勘探取得突破，并明確指出要建設一批煤層氣開發(fā)利用示范工程，啟動建設煤層氣產業(yè)化基地。(5)國家能源局批準的《新疆煤層氣勘查開發(fā)利用(2011-2020年)實施方案》指出，到2020年新疆要建成一批煤層氣開發(fā)利用示范工程和煤礦瓦斯抽采利用規(guī)?；V區(qū)，煤層氣產能達到15×108m3/a，煤礦瓦斯抽采量6×108m3/a。(6)煤層氣(煤礦瓦斯)開發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》(國能煤炭[2016]334號)明確提出“加快新疆等地區(qū)煤層氣資源調查和潛力評價，推動新區(qū)儲量實現(xiàn)突破；新建新疆準噶爾南緣煤層氣產業(yè)化基地”。

2.2 區(qū)位優(yōu)勢

新疆作為“一帶一路”的核心區(qū)，地處亞歐大陸腹地，尤其天山北坡經濟帶是新疆經濟、社會和科技發(fā)展的重心，處于核心地位，是自治區(qū)黨委和政府優(yōu)先發(fā)展的重點地區(qū)，也是國家西部區(qū)域經濟規(guī)劃重點發(fā)展的綜合經濟帶，在《全國主體功能區(qū)劃》中被列為國家重點開發(fā)的18個區(qū)域之一。在實施西部大開發(fā)戰(zhàn)略中，它是國家重點發(fā)展西隴海蘭新線經濟帶的重要組成部分，將成為新疆扶優(yōu)扶強、重點突破、率先發(fā)展的主戰(zhàn)場。在天山北坡(準南煤田)建設國家級煤層氣勘查開發(fā)示范基地，能加大對新疆豐富的煤層氣資源的開發(fā)利用，發(fā)揮天山北坡經濟帶的資源優(yōu)勢，逐步將資源優(yōu)勢轉化為經濟優(yōu)勢，促進天山北坡經濟帶的發(fā)展，以此推動全疆煤層氣開發(fā)。

2.3 煤層氣勘查試驗效果顯著

近年來，自治區(qū)財政加大了煤層氣勘查工作的投入，在準南、庫拜、三塘湖煤田等重點區(qū)塊進行了普查、預探、勘探和先導性試驗等煤層氣勘查開發(fā)工作，共鉆各類煤層氣井270余口，通過加強研究，深化技術攻關，取得了新疆低煤階煤層氣勘探開發(fā)的實質性突破，顯示了良好開發(fā)前景。通過前期勘查，獲得了新疆主要煤田煤層含氣量和儲層物性數(shù)據(jù)，各項參數(shù)顯示較好勘查開發(fā)潛力：含氣量較高(表1)；資源豐度高，重點區(qū)域達到(2～4)×108m3/km2；滲透率較大，一般為0.6～13.48mD。

特別是在準南煤田阜康礦區(qū)白楊河區(qū)塊實施了新疆首個煤層氣開發(fā)利用先導性示范工程，施工排采井56口，形成3 000×104m3/a的產能規(guī)模；在阜康礦區(qū)三工河區(qū)塊也開展了煤層氣地面開發(fā)工作，目前投產井44口，日產氣17×104m3，實現(xiàn)年產量(能力)5 610×104m3/a。單井產量方面，阜康礦區(qū)有20多口井單井產量超過2 000 m3/d，最高單直井產量26 000 m3/d，達到全國低煤階單井產氣量之最。烏魯木齊河東礦區(qū)獲最高單直井6 000 m3/d，后峽礦區(qū)單直井產量超過1 600 m3/d，庫拜礦區(qū)單直井4 700 m3/d。通過排采試驗，證明新疆煤層氣具備開發(fā)價值。

表1 新疆五大含氣盆地煤類與煤層含氣性情況統(tǒng)計表

2.4 潔凈能源發(fā)展與環(huán)境保護的需要

習近平總書記在十九大報告中指出：“壯大節(jié)能環(huán)保產業(yè)、清潔生產產業(yè)、清潔能源產業(yè)，推進能源生產和消費革命”。煤層氣的開發(fā)利用是我國穩(wěn)步推進主體能源更替和加快建設清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系的必由之路,符合“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念。

新疆煤炭工業(yè)較為發(fā)達，原煤在新疆一次能源消耗中所占比重高，導致新疆部分城市二氧化硫排放超標、空氣質量差。新疆豐富的煤層氣資源的開發(fā)與利用是解決新疆常規(guī)天然氣資源短缺最現(xiàn)實、最有效的途徑，對于優(yōu)化城市能源結構，改善環(huán)境，建設美麗新疆具有重要的戰(zhàn)略意義。

2.5 采煤安全的需要

煤礦瓦斯事故是煤礦安全生產的最大威脅之一。煤層氣(煤礦瓦斯)的開發(fā)利用，是遏制煤礦瓦斯事故現(xiàn)實和有效的途徑。有關研究表明，通過地面煤層氣開發(fā)、煤礦瓦斯抽采和利用等不同的開發(fā)方式，在采煤之前將煤層氣采出，可以使煤礦瓦斯涌出量降低50%～70%，可從根本上防止煤礦瓦斯事故的發(fā)生，有效改善煤礦安全生產條件，提高安全生產水平，保證煤炭行業(yè)的持續(xù)、健康發(fā)展。

3 新疆煤層氣開發(fā)面臨的問題和挑戰(zhàn)

新疆地區(qū)煤系地層構造復雜，煤層多、厚度大，且傾角大，對煤層氣勘探開發(fā)的地質理論、工程技術提出了一系列的挑戰(zhàn)。

3.1 地質理論方面

主要存在問題：針對新疆地質特點的資源評價方法不完善，導致資源探明率低，煤層氣開發(fā)后備區(qū)不足，影響了新疆煤層氣的開發(fā)進程；中低煤階煤層氣賦存機制富集規(guī)律與主控因素及評價方法有待研究完善；煤層傾角大、地形條件復雜，地震技術受到限制，煤層氣富集高產區(qū)選區(qū)預測技術亟待發(fā)展；深部煤層氣的賦存條件及開發(fā)潛力研究不足[5-11]。

因此，需確定研究有利區(qū)，開展煤層氣資源評價及選區(qū)技術的研究。

3.2 工程技術方面

(1)鉆井存在的主要問題：大傾角地層快速鉆進與井身質量控制技術需進一步完善；地質情況復雜，容易發(fā)生各種鉆井復雜事故；井型與完井技術單一，難以滿足開發(fā)需要[12-13]。

(2)壓裂存在主要的問題：煤層傾角大，活性水攜砂能力弱，造成上傾裂縫支撐劑填充困難；厚煤層充分改造困難，常規(guī)壓裂工藝很難實現(xiàn)對煤層的充分改造；多煤層的填砂壓裂施工進度慢[14]。

(3)排采主要存在問題：針對大傾角問題，鉆井上采用了三段制、五段制定向井和順煤層井等不同井型，相應的又造成了井身結構復雜，排采過程中易發(fā)生偏磨、腐蝕、卡泵等問題；主力煤層多、厚度大，合層開采時各煤層的產氣能力和對產氣的貢獻認識不清；針對大傾角、中低煤階煤層氣井的生產特征認識不清、排采控制方法不成熟，需完善[15]。

因此，需針對鉆井、壓裂、排采中存在的問題，開展適應新疆地質特點的煤層氣勘探開發(fā)工程技術系列研究。

3.3 開發(fā)方面

存在的主要問題：針對新疆這種大傾角、多厚煤層的地質特點，什么樣的開發(fā)方式既經濟合理、又效果顯著，還認識不清，需要現(xiàn)場試驗驗證；受山前構造帶影響，新疆煤層普遍具有大傾角特點，煤層埋深可達2 000 m左右。通過前期開發(fā)試驗，深部煤層氣產氣效果較好。盆地煤層埋深一般1 500～3 500 m，在石油勘探中，試氣也取得較好效果。深部煤層氣開發(fā)技術亟待研究，以利用大量的深部煤層氣資源。

因此，需選擇合適區(qū)塊，開展煤層氣開發(fā)技術試驗及開展深部煤層氣高效開發(fā)技術試驗示范項目。

4 創(chuàng)新新疆煤層氣勘查開發(fā)管理新機制

結合新疆實際情況，參考山西及全國煤層氣開發(fā)的歷程和經驗，要實現(xiàn)新疆“十三五”煤層氣勘查開發(fā)規(guī)劃目標，切實把煤層氣產業(yè)作為今后若干年新能源領域的重要支柱產業(yè)，應遵循“政府主導、企業(yè)主體、財政支持、政策保障”等原則，既定目標才有望順利實現(xiàn)。

4.1 政府主導

政府明確發(fā)展煤層氣產業(yè)的目標任務，做好統(tǒng)籌規(guī)劃，協(xié)調布局煤層氣產業(yè)的上下游，包括勘探、開發(fā)、管網(wǎng)建設等產業(yè)鏈。建議政府成立一個開發(fā)主體，以專業(yè)隊伍、企業(yè)和投資公司組建新疆煤層氣開發(fā)公司，統(tǒng)一有序開發(fā)新疆煤層氣上下游產業(yè)(包括管輸、CNG、LNG)，開發(fā)企業(yè)必須服從服務于政府的宏觀和戰(zhàn)略安排。

4.2 企業(yè)主體

在政府的主導下，充分發(fā)揮企業(yè)的主體作用，利用市場的方式，建立吸引和鼓勵企業(yè)參與的良性發(fā)展機制，形成共贏多贏的局面。設立煤層氣勘探開發(fā)專項基金，按照《規(guī)劃》統(tǒng)一部署煤層氣勘探開發(fā)工作。完成煤層氣專項規(guī)劃設定的探明資源量目標，然后以招拍掛的方式確定區(qū)塊開發(fā)主體。

4.3 財政支持

鑒于起步開發(fā)階段，給予開發(fā)主體(政府背景公司)以財政支持，或以基金方式入股，撬動并鼓勵社會資本投入；煤層氣財政補貼可借鑒山西經驗，在國家補貼基礎上，自治區(qū)再補貼0.1元/m3；新疆中-低煤階煤層氣賦存特點包括大傾角、多煤層、厚煤層，與內地高煤階煤層氣開發(fā)模式不同。因此，需由財政資金主導，開展3～4個煤層氣開發(fā)先導示范區(qū)，研究開發(fā)井型、井距及相關鉆探、壓裂、排采工藝。

4.4 政策保障

(1)創(chuàng)新礦業(yè)權管理及政策模式與方法。建議按照《規(guī)劃》及其實施方案對新疆煤層氣進行開發(fā)；積極倡導“氣隨煤走、采煤采氣一體化”的方式開發(fā)；與煤炭礦權重疊煤層氣有利區(qū)域，按照600 m以淺以先采煤為主，采氣為輔，600 m以深以采氣為主，采煤為輔原則進行綜合開發(fā)；與油氣礦權重疊的煤層氣有利區(qū)域，按照2 000 m以淺以煤層氣開發(fā)為主，2 000 m以深以常規(guī)天然氣開發(fā)為主開發(fā)。

(2)不同礦業(yè)權之間的協(xié)調與統(tǒng)一。新疆大部分煤層氣有利區(qū)，與中石油、中石化油氣區(qū)塊及煤炭的探礦權、采礦權重疊，實現(xiàn)“十三五”煤層氣規(guī)劃目標，首先需要解決煤層氣礦權問題(包括重疊、新立)，主要是協(xié)調礦業(yè)權人雙方協(xié)商開展合作及簽訂安全生產協(xié)議，按照“先采氣，后采煤”的原則，嚴格遵守協(xié)議，加強合作，實現(xiàn)煤炭煤層氣資源的綜合勘查、評價和回收利用。

(3)煤層氣的礦業(yè)權審批權限已下放至新疆，建議政府部門積極推進煤層氣礦業(yè)權設置工作，合理設定煤層氣探礦權、采礦權，快速推進煤層氣產業(yè)發(fā)展。

5 結論

新疆煤層氣資源豐富，但整體探明率較低，目前已在準南煤田、庫拜煤田等地取得開發(fā)突破，顯示了極好的開發(fā)潛力。國家、自治區(qū)政府對新疆煤層氣產業(yè)予以大力支持，并編制相應規(guī)劃及出臺相關文件以促進和保障煤層氣產業(yè)發(fā)展。新疆煤層氣開發(fā)具有區(qū)位、資源、環(huán)保等方面優(yōu)勢，也面臨諸如礦業(yè)權重疊、低階煤煤層氣成藏地質理論及復雜地質條件下的高效開發(fā)技術等管理或技術難題，要使新疆煤層氣成為新能源領域的支柱產業(yè)，就要創(chuàng)新開發(fā)管理機制，遵循“政府主導、企業(yè)主體、財政支持、政策保障”等原則，促進新疆煤層氣產業(yè)化的實現(xiàn)！

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