新疆維吾爾自治區(qū)煤層氣開發(fā)利用展望

崔德廣 李瑞明 周梓欣 王俊輝

(新疆維吾爾自治區(qū)煤田地質(zhì)局，新疆 830091)

2020年5月，中共中央、國務(wù)院《關(guān)于新時代推進(jìn)西部大開發(fā)形成新格局的指導(dǎo)意見》明確提出，建設(shè)一批石油天然氣生產(chǎn)基地，加快煤層氣等勘探開發(fā)利用。面對國家大力促進(jìn)新疆經(jīng)濟社會實現(xiàn)跨越式發(fā)展及建設(shè)國家綜合能源基地的定位，充分利用新疆煤層氣資源優(yōu)勢，以準(zhǔn)南煤田阜康、烏魯木齊河?xùn)|、吉木薩爾水溪溝礦區(qū)及后峽煤田、庫拜煤田為核心，加快準(zhǔn)噶爾盆地南緣、塔里木盆地北緣兩大煤層氣產(chǎn)業(yè)化基地建設(shè)，增加清潔能源供應(yīng)，切實推進(jìn)庫車、拜城、阜康、艾維爾溝、和什托洛蓋等重點礦區(qū)煤礦瓦斯抽采利用，保障煤礦安全生產(chǎn)，減少瓦斯排放，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

1 煤層氣資源狀況及開發(fā)潛力

1.1 新疆中低煤階煤層氣資源豐富，位居全國第一

新疆分布有準(zhǔn)噶爾、塔里木、吐哈、三塘湖、天山等沉積盆地，蘊藏著豐富的煤炭及煤層氣資源(圖1)，以中低煤階、大傾角、多、厚煤層為顯著地質(zhì)特征。新疆2000m以淺的煤炭資源總量約1.9×1012t，占全國煤炭預(yù)測資源總量的32%，位居全國第一，區(qū)域上“北疆富、南疆貧”，是我國低階煤最發(fā)育地區(qū)。據(jù)《全國油氣資源動態(tài)評價》(2015)數(shù)據(jù)，新疆2000m以淺的煤層氣資源量約8.99×1012m3，占全國煤層氣資源總量的30%，位居全國第一。

圖1 新疆五大沉積盆地及煤層氣資源量分布圖

1.2 準(zhǔn)噶爾盆地南緣、塔里木盆地北緣等區(qū)域煤層氣資源賦存條件好，開發(fā)潛力大

通過長期的煤層氣資源評價、勘查及科研工作認(rèn)為，新疆主要盆地(群)的含煤區(qū)域普遍含氣，但重點在天山南、北兩側(cè)的山前地帶富集，準(zhǔn)噶爾盆地南緣區(qū)域的準(zhǔn)南及后峽等煤田、塔里木盆地北緣的庫拜、陽霞及溫宿煤田，其煤層厚度大、含氣量中-高、滲透性較好、資源豐度高，為煤層氣勘探開發(fā)的最有利區(qū)。

1.2.1 準(zhǔn)噶爾盆地南緣煤層氣富集區(qū)

準(zhǔn)噶爾盆地南緣煤層氣富集區(qū)包含準(zhǔn)南煤田、后峽煤田、達(dá)坂城煤田及艾維爾溝煤產(chǎn)地等區(qū)域，即國家規(guī)劃的“準(zhǔn)噶爾盆地南緣煤層氣產(chǎn)業(yè)化基地”所在區(qū)域，含煤面積5897km2，煤炭資源量1109×108t，煤層氣資源量6962×108m3。

從地質(zhì)條件分析，該區(qū)以中低變質(zhì)的長焰煤～不粘煤～氣煤為主、局部為中高變質(zhì)程度的氣煤-瘦煤，煤層厚度8～189m，含氣量在3～20m3/t，試井滲透率多在0.1～3mD，次生生物型、混合型成因的煤層氣生成，聚集條件好。

從煤層氣勘查效果分析，該區(qū)試采獲得大量煤層氣高產(chǎn)井。阜康礦區(qū)四工河區(qū)塊CSD01井產(chǎn)氣量最高達(dá)17200m3/d(2015年)，創(chuàng)造了全國煤層氣單井、單層產(chǎn)量最高紀(jì)錄，CS11-向2井產(chǎn)氣量最高達(dá)28000m3/d(2017年)，再創(chuàng)單井、單層產(chǎn)量紀(jì)錄新高；烏魯木齊礦區(qū)新烏參1井產(chǎn)氣量超過3500m3/d、WXS-1井最高產(chǎn)氣量超過5000m3/d、WBCS-7井最高產(chǎn)氣量達(dá)到4431m3/d；其他煤層氣排采試驗井最高產(chǎn)氣量多在300～2880m3/d。

從區(qū)塊開發(fā)效果分析，阜康西部四工河區(qū)塊的46口井、單井平均產(chǎn)氣量最高超過4000m3/d，阜康白楊河區(qū)塊產(chǎn)能擴大工程的14口井、單井平均產(chǎn)氣量達(dá)到1500m3/d，明顯好于沁水盆地700～900m3/d的平均產(chǎn)量。

1.2.2 塔里木盆地北緣煤層氣富集區(qū)

塔里木盆地北緣煤層氣富集區(qū)包含庫拜煤田、陽霞煤田、溫宿煤田，含煤面積1647km2，煤炭資源量277×108t，煤層氣資源量3404×108m3。

從地質(zhì)條件分析，該區(qū)以中高變質(zhì)的氣煤-肥煤-焦煤-瘦煤-貧煤-無煙煤為主、局部為低變質(zhì)程度的長焰煤，煤層厚度2～37m，含氣量3～21m3/t，試井滲透率多在0.01～1mD，煤層氣資源賦存條件好，但該區(qū)構(gòu)造極其復(fù)雜，地層傾角大且局部近似直立，開發(fā)技術(shù)難度相對較高。

從煤層氣勘查效果分析，庫拜煤田拜城區(qū)塊BCS-1井產(chǎn)氣量最高達(dá)4710m3/d，BCS-30L水平井首創(chuàng)國內(nèi)高陡煤層水平鉆井先河、穩(wěn)產(chǎn)氣量達(dá)到6000m3/d(控產(chǎn))，其他煤層氣排采試驗井最高產(chǎn)氣量多超過1000m3/d。

1.2.3 其他煤層氣富集區(qū)

由于新疆其他地區(qū)煤層氣勘查工作較少，吐哈盆地、天山系列盆地的煤層氣勘查近乎空白，賦存規(guī)律仍待探索。綜合近年來的煤層氣地質(zhì)研究與其他地區(qū)少量煤層氣試采井成果，認(rèn)為三塘湖盆地東部地區(qū)及漢水泉區(qū)塊、巴里坤煤田、吐哈盆地三道嶺、沙爾湖及托克遜區(qū)塊、天山系列盆地尼勒克區(qū)塊、和什托洛蓋煤田西部、準(zhǔn)噶爾盆地東緣深部等區(qū)域具有較好的煤層氣或煤系氣勘查前景。

2 以往取得的主要成就

“十三五”期間，在自治區(qū)政府大力支持、地質(zhì)勘查基金持續(xù)投入、煤層氣勘查項目科學(xué)部署的情況下，新疆煤層氣勘查開發(fā)步伐加快，開展了全疆煤層氣資源評價，優(yōu)選了準(zhǔn)南煤田阜康礦區(qū)、烏魯木齊礦區(qū)、水溪溝礦區(qū)及庫拜煤田、三塘湖盆地等煤層氣勘查有利區(qū)；重點開展了阜康礦區(qū)、烏魯木齊礦區(qū)及庫拜煤田的煤層氣預(yù)探、勘探工作，新增煤層氣探明地質(zhì)儲量103×108m3(未備案)，累計探獲煤層氣探明地質(zhì)儲量146.39×108m3(未備案)；煤層氣地面開發(fā)獲得實質(zhì)性突破，開展了烏魯木齊及拜城煤層氣開發(fā)利用先導(dǎo)性試驗、阜康白楊河煤層氣開發(fā)產(chǎn)能擴大工程、烏魯木齊河?xùn)|礦區(qū)煤層氣開發(fā)示范工程、吉木薩爾水溪溝礦區(qū)瓦斯氣綜合治理等煤層氣開發(fā)項目，新增煤層氣生產(chǎn)井156口(累計現(xiàn)有煤層氣生產(chǎn)井256口)，最高實現(xiàn)煤層氣年產(chǎn)量8235×104m3(2017年)。

3 面臨的形勢

3.1 我國及新疆清潔能源供需形勢

3.1.1 全國能源供需與清潔能源發(fā)展形勢

“十三五”時期，我國經(jīng)濟發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，由高速增長轉(zhuǎn)向更高效率、更高效益的中高速增長、高質(zhì)量發(fā)展，經(jīng)濟形態(tài)更高級、分工更優(yōu)化、結(jié)構(gòu)更合理。為國民經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展服務(wù)，國家扎實推進(jìn)“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略，聚焦綠色低碳轉(zhuǎn)型，繼續(xù)深化能源供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，通過增加清潔能源供應(yīng)、削減煤炭落后產(chǎn)能，使能源消費總量保持平穩(wěn)增長，同時實現(xiàn)能源消費結(jié)構(gòu)的穩(wěn)步優(yōu)化。由于經(jīng)濟發(fā)展對油氣資源需求的不斷擴大，我國石油、天然氣的對外依存度分別達(dá)到70.8%、43.4%(2019年)，且仍將呈增長趨勢，油氣自給保障持續(xù)呈較高風(fēng)險。

2019年，我國能源消費總量49.6×108t標(biāo)準(zhǔn)煤，連續(xù)11年位居全球第一位。作為清潔能源供應(yīng)重要板塊的天然氣領(lǐng)域，致密砂巖氣、頁巖氣和煤層氣等非常規(guī)天然氣產(chǎn)量迅速增長，使天然氣產(chǎn)量連續(xù)三年增產(chǎn)超過100×108m3，2019年我國天然氣產(chǎn)量達(dá)到1736×108m3(相當(dāng)于2.11×108t標(biāo)準(zhǔn)煤)，同時得益于天然氣進(jìn)口的大幅回落，我國天然氣對外依存度首次微降，由44.2%(2018年)下降到43.4%(2019年)。

“十三五”時期，我國經(jīng)濟增長速度超過能源消費增速，單位GDP能耗不斷降低，能源消費結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，天然氣、水電、核電、風(fēng)電等清潔能源消費占比以1.0%～1.5%的速度逐年提高，2019年已達(dá)到23.1%，其中天然氣占到7.8%、非化石能源占15.3%。天然氣作為我國目前最經(jīng)濟、提高潛力最大的清潔能源，煤層氣開發(fā)利用可有效增加天然氣供應(yīng)，發(fā)展前景廣闊。

3.1.2 新疆能源供需與清潔能源發(fā)展形勢

受經(jīng)濟發(fā)展需要，“十三五”時期新疆能源消費總量不斷提升，通過供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，新疆落后煤炭、煤電去產(chǎn)能穩(wěn)步實施，能源結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，煤炭消費比重逐步降低、天然氣及風(fēng)光電清潔能源消費比重逐步升高，但煤炭仍占據(jù)絕對優(yōu)勢地位。新疆水、風(fēng)、光等清潔能源發(fā)電量穩(wěn)步增長，清潔能源發(fā)電量占發(fā)電總量的比重達(dá)到22.9%(2019年)。

表1 新疆“十三五”時期能源生產(chǎn)及消費情況

“十三五”期間，新疆煤炭、天然氣產(chǎn)量快速增長，石油產(chǎn)量小幅增加，但由于“西氣東輸”管道對東部地區(qū)的保供需求增加、新疆北部 “烏-昌-石”及“奎-獨-烏”重點區(qū)域大氣污染治理使“煤改氣”工程加快實施，新疆天然氣供應(yīng)存在一定缺口，尤以2017年春冬季全國性“氣荒”、2020年初“西氣東輸”二線遭遇外方氣源減供19×108m3時缺口最為嚴(yán)重。

新疆作為經(jīng)濟發(fā)展相對落后的西部省份和煤炭與油氣富集區(qū)，確立了“三基地一通道”(大型油氣生產(chǎn)加工和儲備基地、大型煤炭煤電煤化工基地、大型風(fēng)電基地、國家能源資源陸上大通道)的戰(zhàn)略定位，建成“西氣東輸”管線3條、“西電東送”通道2條，截止2020年7月，“西氣東輸”工程累計外輸天然氣約2600×108m3、“西電東送”哈密南-鄭州特高壓直流輸電工程累計外送電量超過2000×108kW·h，為我國東中部15個省區(qū)市輸送了大量清潔能源，但新疆清潔能源生產(chǎn)與外輸潛力仍有發(fā)掘潛力。

3.2 煤礦安全生產(chǎn)形勢

在以煤炭為主的能源生產(chǎn)與消費體系下，以井工開采為主要手段的煤礦生產(chǎn)是國家安全生產(chǎn)管控的重要領(lǐng)域。自2000年煤礦監(jiān)察體制實施以來，國家對煤礦安全生產(chǎn)長期保持嚴(yán)格要求，使煤礦安全形勢發(fā)生顯著變化，煤礦事故數(shù)量及死亡人數(shù)大幅下降，但煤礦安全生產(chǎn)具有反復(fù)性、長期性的問題，隨著煤礦開采深度不斷加大、難開采資源逐漸開發(fā)，安全形勢仍然脆弱。

“十三五”時期，由于生產(chǎn)力發(fā)展不均衡，新疆煤炭工業(yè)通過限制高瓦斯煤炭資源開采、鼓勵大型露天煤礦開采，在煤礦數(shù)量大幅下降的同時，實現(xiàn)煤炭產(chǎn)量的快速增長，且煤礦瓦斯數(shù)量、死亡人數(shù)均較“十二五”下降明顯。

總體而言，全疆煤礦開采安全形勢仍然嚴(yán)峻，尤其是南疆地區(qū)中小型煤礦井仍較多，技術(shù)與安全保障水平偏低。庫拜、阜康、陽霞、和什托洛蓋等礦區(qū)的煤炭開采深度逐步增加，瓦斯含量和涌出量呈快速遞增趨勢，采煤安全風(fēng)險持續(xù)較高。

3.3 環(huán)境保護(hù)與節(jié)能減排形勢

由于CH4的溫室效應(yīng)相當(dāng)于CO2的21.5倍，我國每年通風(fēng)瓦斯(約170～230×108m3)產(chǎn)生的溫室氣體效應(yīng)約為2×108t的CO2當(dāng)量，對自然環(huán)境造成嚴(yán)重污染。據(jù)推算，2018年我國碳排放總量達(dá)到100×108t，風(fēng)排瓦斯所導(dǎo)致的溫室效應(yīng)約占我國碳排放總量的2%，因此，堅持實施煤層氣地面開發(fā)、加強煤礦瓦斯抽采利用，對推進(jìn)節(jié)能減排、 大幅減少瓦斯空排、 降低我國碳排放意義重大。

國家積極推進(jìn)碳排放權(quán)交易平臺建設(shè)、加強溫室氣體排放管理與監(jiān)督，鼓勵煤層氣開發(fā)利用以減少碳排放。新疆煤礦瓦斯抽采利用比例明顯低于全國水平，與全國第四的煤炭產(chǎn)量不相匹配，煤炭生產(chǎn)領(lǐng)域的溫室氣體排放問題凸顯，大力推進(jìn)新疆煤層氣開發(fā)利用對減少碳排放、增加清潔能源具有積極意義。

4 開發(fā)利用重點

按照“準(zhǔn)南、塔北兩產(chǎn)業(yè)化基地，三塘湖東部一區(qū)塊”的總體布局，新增煤層氣生產(chǎn)井1090口(直井/定向井1010口，水平井80口)，實現(xiàn)年產(chǎn)氣量達(dá)到6×108m3。

圍繞阜康、烏魯木齊河?xùn)|、后峽、吉木薩爾水溪溝等區(qū)塊加快推進(jìn)國家級“新疆準(zhǔn)噶爾盆地南緣煤層氣產(chǎn)業(yè)化基地”建設(shè)，新增煤層氣生產(chǎn)井720口(直井/定向井680口，水平井40口)，年產(chǎn)氣量4.15×108m3，主要以CNG方式利用，為“烏-昌-石”等環(huán)境治理重點區(qū)城市提供一定天然氣保障。

啟動以庫拜煤田為核心的自治區(qū)級“塔里木盆地北緣煤層氣產(chǎn)業(yè)化基地”建設(shè)，新增煤層氣生產(chǎn)井260口(直井/定向井220口，水平井40口)，年產(chǎn)氣量1.49×108m3，主要以CNG方式利用，適時建設(shè)LNG利用項目，為周邊縣市提供車用、民用及工業(yè)燃料。

此外，在三塘湖盆地東部的馬朗-淖毛湖一帶開展煤層氣開發(fā)，新增煤層氣生產(chǎn)井110口(全部為直井/定向井)，年產(chǎn)氣量0.36×108m3，主要以CNG方式利用，為周邊縣市提供車用、民用燃料。

5 保障措施及建議

(1)“一區(qū)一策”解決礦權(quán)問題，保障煤層氣產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展

深化新疆油氣資源改革試點內(nèi)容，按照自然資源部有關(guān)文件要求，積極推進(jìn)新疆地區(qū)煤層氣礦業(yè)權(quán)的設(shè)置、出讓、登記事務(wù)，統(tǒng)籌煤層氣、煤炭資源勘查開發(fā)布局和時序，以“先采氣，后采煤”“合理設(shè)置煤層氣與油氣開采深度界限”為原則，以國家規(guī)劃煤礦區(qū)為單元、“一區(qū)一策”方式積極推動煤層氣資源與煤炭礦業(yè)權(quán)、油氣礦業(yè)權(quán)重疊矛盾的解決。

(2)穩(wěn)定煤層氣勘查資金投入，多措施支持煤層氣商業(yè)開發(fā)行為

中央投資補助和自治區(qū)地勘基金應(yīng)穩(wěn)定對公益性煤層氣勘查投入的支持力度，煤層氣資源調(diào)查評價和勘查是煤層氣礦業(yè)權(quán)設(shè)置與出讓、規(guī)模化商業(yè)開發(fā)的前提和保障。多措施支持民間資本、境外資金參與煤層氣勘探開發(fā)、儲配及輸氣管道等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，拓寬企業(yè)融資渠道，鼓勵金融機構(gòu)按照安全、合規(guī)、自主的原則，為煤層氣項目提供授信支持和金融服務(wù)，支持符合條件的煤層氣企業(yè)發(fā)行債券、上市融資，以多種融資方式支持新疆煤層氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

(3)加大科研資助力度，推進(jìn)科研平臺建設(shè)、人才培養(yǎng)與技術(shù)創(chuàng)新

加大國家級、自治區(qū)級重大科技專項、自然科學(xué)基金對煤層氣領(lǐng)域科研創(chuàng)新的資助力度，針對關(guān)系煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)難題進(jìn)行研究攻關(guān)，形成一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的重大理論、技術(shù)和裝備。加強與國內(nèi)相關(guān)院校合作，開設(shè)與煤層氣領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)，加強校企合作，多層次培養(yǎng)煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展急需的專業(yè)技術(shù)人才和技能人才。

(4)建立健全制度與標(biāo)準(zhǔn)體系，規(guī)范勘查、開發(fā)、利用工作行為

加快制度建設(shè)步伐，研究制定地方性煤層氣勘查、開發(fā)、輸配、環(huán)境保護(hù)等環(huán)節(jié)及煤礦瓦斯抽采、利用等環(huán)節(jié)的規(guī)范性文件，建立健全煤層氣開發(fā)利用標(biāo)準(zhǔn)體系，推進(jìn)煤層氣產(chǎn)業(yè)規(guī)范化發(fā)展。制度與標(biāo)準(zhǔn)體系的形成、完善，能夠提高煤層氣勘查開發(fā)利用的工作效率，降低相關(guān)作業(yè)與管理成本，為煤層氣產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展與穩(wěn)步壯大奠定基礎(chǔ)。