煤層氣資源開采的現(xiàn)狀和未來

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煤層氣資源開采的現(xiàn)狀和未來

煤層氣資源勘探的現(xiàn)狀和未來

煤層氣開采利用的機(jī)遇與威脅解析

煤層氣又稱為“瓦斯”，是一種與煤炭伴生的非常規(guī)天然氣，主要成分是甲烷（甲烷含量>85%），是以吸附在煤基質(zhì)顆粒表面為主、部分游離于煤孔隙中或溶解于煤層水中的烴類氣體；根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明，從泥炭發(fā)展到無煙煤過程中每噸煤可產(chǎn)生50-300m3的煤層氣。

煤層氣采出方式主要有兩種，一是抽采煤層氣，一是風(fēng)排瓦斯（乏風(fēng)瓦斯）。風(fēng)排瓦斯（CH4<1%）是國內(nèi)涌出煤層氣的主要處理方式，通過通風(fēng)裝臵降低礦井中瓦斯的濃度，目前國有重點煤礦通風(fēng)能力基本能滿足需求，但不具備利用價值；井下鉆采是在煤炭開采過程當(dāng)中，在煤層中掘進(jìn)專門的抽采巷道，在本煤層、鄰近煤層和采空區(qū)鉆孔抽采，開采出的煤層氣濃度低（1%< CH4<30%）。地面開采是將煤層氣作為一種有用的礦產(chǎn)資源，與油氣資源開采類似，通過地面鉆井開采，純度高（CH4>90%）。

圖表1：煤層氣地面開采和井下抽采對比

前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理

煤層氣地面開采規(guī)模

前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布《2015-2020年中國煤層氣行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益評價及投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》顯示，近年來，我國煤層氣的地面開采規(guī)模以每年約5億方左右的速度平穩(wěn)增長，由2008年的5億立方米增長到2012年的25.7億立方米。2013年，煤層氣地面開采量達(dá)到30億立方米，同比增長16.60%。

圖表2：2008-2013年中國煤層氣地面開采規(guī)模（單位：億立方米）

資料來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理

煤層氣井下抽采規(guī)模

自2007年國家出臺相關(guān)優(yōu)惠政策后，我國煤層氣地下抽采規(guī)模不斷擴(kuò)大，煤層氣的開發(fā)進(jìn)入了一個相對快速的發(fā)展階段，2012年煤層氣井下抽采規(guī)模土坯100億立方米，同比增長17.45%；2013年全國井下抽采規(guī)模為108.87億立方米，同比增長8.54%。

圖表3：2008-2013年煤層氣井下抽采規(guī)模及增長情況（單位：億立方米）

資料來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理

地面開采與井下抽采前景分析

1、井下抽采煤層氣具有產(chǎn)量天花板

相對于地面鉆采，煤層氣井下抽采受到煤炭開采總量的限制。2013年全國原煤生產(chǎn)總量約為37億噸，全國煤層平均含氣量為9.76m3/t，按照目前井下抽采采收率為30%-40%計算，有108-144億方煤層氣可以實現(xiàn)井下抽采，2013年實際實現(xiàn)了100.30億方的開采。未來井下煤層氣抽采的進(jìn)一步增長，必須依賴煤炭開采的持續(xù)增長或者地下煤層氣采收率的提升。煤炭開采受限于經(jīng)濟(jì)增長的減緩和替代能源的增加，未來大規(guī)模的快速增長并不現(xiàn)實，另外井下抽采煤層氣采收率提高受限于科技水平和經(jīng)濟(jì)性的影響，存在較大的不確定性，但總的來說只要是配合煤炭開采，那么就具有產(chǎn)量“天花板”。

2、地面開采比井下開采煤層氣更具經(jīng)濟(jì)性

井下抽采的低濃度煤層氣（CH4<30%）中混有空氣，單位體積熱值低、運(yùn)輸成本高，無法實現(xiàn)規(guī)模化的利用，只能在當(dāng)?shù)鼐徒褂茫蛘咧苯酉♂屌趴眨磕陣鴥?nèi)排空的煤層氣達(dá)150億方，溫室效應(yīng)遠(yuǎn)高于二氧化碳）。只有當(dāng)濃度達(dá)到80%及以上時，管道運(yùn)輸和LNG、CNG槽車運(yùn)輸?shù)炔啪哂薪?jīng)濟(jì)性。高濃度瓦斯主要有兩種來源：一是地面抽采的煤層氣，甲烷含量達(dá)95%以上；另一種是通過濃縮工藝將井下抽采的煤層氣濃度提高。采用井下低濃度瓦斯?jié)饪s工藝則成本過高。

目前低濃度瓦斯提純技術(shù)主要使用真空變壓吸附法（VPSA），即低濃度瓦斯在常壓下被吸附塔吸附后，再利用抽真空的方法降低CH4的分壓，使其解吸并匯集起來。處理原料為抽采泵排出的CH4含量在5%-50%之間的煤層氣，通過兩級吸附可以實現(xiàn)甲烷濃度30%-90%之間自由調(diào)節(jié)，其中30%以上的可以直接用作民用燃?xì)狻?a kid="6b1bdea157e14c9e" class="blue_dtn" target="_blank">瓦斯發(fā)電、鍋爐燃燒等。濃度在90%以上的則可以通過LNG撬車、CNG裝罐或者管道運(yùn)輸實現(xiàn)商業(yè)化利用。