貴州織納煤田煤層氣儲量及開發利用方式探討

吳建瓊

(貴州理工學院采礦工程學院，貴州貴陽550003)

貴州織納煤田煤層氣儲量及開發利用方式探討

吳建瓊*

(貴州理工學院采礦工程學院，貴州貴陽550003)

對貴州織納煤田煤層氣儲量及開發利用方式進行了探討，首先是煤田含氣量高，煤層埋深適中，裂隙發育，滲透性好，煤變質程度較高，煤層氣資源量大，適合煤層氣的勘探開發；其次是借鑒晉城開發一套CBM和CMM相結合的煤層氣開采模式；再次是把廢氣變為有用的資源，有利于緩解貴州省能源緊張局勢，優化能源結構，減少溫室氣體排放，減輕大氣污染和保證煤礦安全生產，具有巨大的社會意義和經濟效益。

貴州織納；煤層氣；開發利用

煤層氣是指成煤母質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，是一種優質、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，特別是織納地區煤層含氣量最高達27m3/t，是貴州煤層氣高度富集的地區。在《煤層氣開發利用“十二五”規劃》中提出，“十二五”期間，開展安徽、河南、四川、貴州、甘肅、新疆等省區煤層氣開發試驗，力爭取得突破。到2015年，煤層氣產量達到160×108m3。加快遼寧阜新、鐵法礦區煤層氣開發，推進河南焦作、平頂山、貴州織金-安順等項目開發試驗。項目總投資23億元，到2015年，形成產能9×108m3，產量6×108m3。但是，就目前實際情況來說，實現“十二五”規劃目標任務非常艱巨。所以說，研究織納地區煤層氣開發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區。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，總資源量達到6367.771× 108m3。在化樂地區最高，達到355.7l×108m3，綜合“含氣面積、含氣量、資源豐度、構造復雜程度”等4個關鍵參數總體進行分析，煤層氣勘探開發最有利區位于化樂地區，白巖、樂治南東翼東段、新華、坐拱等區域是煤層氣勘探開發的較有利區?？椉{煤田的煤層厚度主要呈現從西向東逐漸變小的趨勢，煤層總厚最大能達到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、白巖幾個地區比較高，最高能達到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，織納煤田煤層層數多、厚度大、含氣量高，煤層埋深適中，裂隙發育，滲透性好，煤變質程度較高，煤層氣資源量大，適合煤層氣的勘探開發。

2 織納煤田煤層氣利用現狀

織納煤田煤層氣的開采處于煤層氣勘探開發試驗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全面展開和井下規模抽放和利用階段過渡發展。合理利用高含量的煤層氣可以有效緩解本地區富煤、貧氣的緊張局勢。但是由于地質條件、設備等因素，織納煤田煤層氣開發受到制約，雖經過很多年的探索，還沒有進行商業規模的開發利用。要想像開發煤、天然氣那樣來開發煤層氣還有許多工作要做。納煤地區在開發煤層氣方面也面臨諸多問題。

2.1 地形復雜，開采運輸難度大

煤層氣要想實現其潛在的商業價值，必須以大規模開采和運輸為基礎。這就需要建設龐大的管網系統，但貴州地貌屬于中國西部高原山地，境內地勢西高東低，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，這樣的地理條件不僅限制了煤層氣鉆井的建設。而且大大限制了管網的鋪設，造成煤層氣產量低。即使產量提高了，由于其落后的管網系統，導致煤層氣不能及時運銷出去，依然不能實現資源的及時、高效利用。

2.2 煤層氣開采成本高，企業缺少積極性

煤層氣的地質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。由于勘探技術的限制，不能保證找到的區域一定能產出煤層氣，這樣也增加了企業的損失。目前國內煤層氣的價格由供需雙方協商確定，不實行國家定價。對煤層氣勘探開發作業的設備等免征進口關稅和進口環節增值稅，中央財政按0.2元/m3煤層氣(折純)標準進行開發補貼。

2.3 煤層氣開采監管體制有待改進

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政府監管的問題。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重疊矛盾突出，導致煤層氣開發在貴州乃至全國都陷入進退兩難的境地。

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入煤層，采取高壓介質壓裂煤層或采取比甲烷具有更強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，加之煤層地質條件復雜，不容易勘探，費時費力，很難快速的達到抽采瓦斯，治理災害的目的，故多用于專門抽采天然氣的企業，如中聯煤層氣有限責任公司、中國石油華北油田公司煤層氣勘探開發分公司等。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，并利用真空泵產生負壓抽采煤層氣。這種方式主要由煤礦企業完成，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安全狀況。

織納煤田可借鑒晉城開發一套CBM和CMM相結合的煤層氣開采模式。對于瓦斯含量高于16m3/t的開采煤層或區域，提前5～8年實施地面鉆井預抽煤層瓦斯，使瓦斯含量降到16m3/t以下，達到建設條件；對于瓦斯含量在8～16m3/t的開采煤層或區域，提前3～5年或更長時間，采用井下千米鉆機等鉆具實施井下大面積區域遞進式預抽采。當預抽區域內瓦斯含量降至8m3/t以下時，在本區域有效抽采范圍的邊界以內不小于30m的煤層中施工巷道，并布置下一個抽采區域進行接替。

4 利用方式

4.1 優先民用，改善礦區居民生活條件

煤層氣用作民用燃氣，有安全、清潔、熱值高等優點。高濃度瓦斯建立氣柜，直接民用；大于8%的低濃度瓦斯根據民用高濃度瓦斯氣源情況，可吸附富集后用于民用，作為民用燃氣的調峰氣源。

4.2 煤層氣發電

目前，我國國內煤層氣發電機組生產廠家不多，技術力量較強的有山東濟南柴油股份有限公司、山東勝動機械有限公司、江蘇啟東寶駒動力機械廠、株洲南方燃氣輪機制造公司、浙江義烏發電廠等廠家。國外技術較先進的有德國道依茨能源系統、卡特彼勒中國投資公司、GE能源集團等。

煤層氣(瓦斯)發電。瓦斯發電的效益也相當的顯著，據勝利油田勝利動力機械有限公司技術部齊先生表示：“如果是lm3含量100%的瓦斯，可以發出3.2～3.3度電，如果是30%含量的lm3瓦斯，可以發出1度電?！蓖咚拱l電具有投資小、建設施工周期短、同報率高等優點，目前電力比較緊張，可以帶來很高的經濟效益。

4.3 CNG清潔能源汽車

據測算，1m3煤層氣可代替1.13L93號汽油，以現行市場油價和氣價計算，每使用1m3煤層氣，可節約3元以上。

4.4 工業用氣

煤層氣的甲烷含量高，雜質少，用于玻璃、陶瓷制造等行業有很大的優勢。晉城市及周邊地區的陶瓷、玻璃、鋼鐵等生產企業許多企業都在使用煤層氣燃料。

4.5 煤層氣作為往復式內燃機燃料

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

4.6 CDM項目

清潔發展機制(CDM)是《京都議定書》所規定的附件I締約方在境外實現部分減排承諾的一種履約機制。我國政府對提高能效和優化能源結構領域發展CDM項目方面持積極態度。而對我國企業來講，對CDM的希望：一是獲得正常商業渠道無法獲得的技術；二是增加其獲得國際融資的可能性。國際目前支持CDM的資金機構有雛形碳基金(PCF)CER單位采購招標機構(CERUPT)和聯合國。煤層氣開發是實施CDM項目的重要領域。煤層氣的利用將會收到增加清潔能源供應、改善煤礦安全和保護全球環境的多重效益。貴州織納地區煤層氣開發利用在有條件的地方可考慮申請CDM，以彌補煤層氣開發利用資金的不足。

5 結語

貴州織納煤田煤層層數多、厚度大、含氣量高，煤層埋深適中，裂隙發育，滲透性好，煤變質程度較高，煤層氣資源量大，適合煤層氣的勘探開發?？椉{煤田可借鑒晉城開發一套CBM和CMM相結合的煤層氣開采模式，這種方式既考慮了安全的因素，也在時間、空間上找到了一個平衡的點，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、優化能源結構，減少溫室氣體排放、減輕大氣污染，以及實現我國國民經濟可持續發展具有重大的現實意義，同時具有可觀的經濟效益，而且可以對高瓦斯和煤與瓦斯突出區域有很好的減少煤礦安全事故的作用，有利于和諧礦區和和諧社會的建設。

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TD163

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1004-5716(2015)06-0135-03

2014-04-08

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