煤層氣氣藏

煤層氣氣藏是在煤層中甲烷吸附氣富集所形成的氣藏。

基本介紹

• 中文名：煤層氣氣藏
• 外文名：coalbed gas reservoir
• 學科：煤層氣開發
• 全拼：meicengqi qicang

煤層氣

煤層氣是指儲存在煤層中以甲烷為主要成分、以吸附在煤基質顆粒表面為主、部分游離於煤孔隙中或溶解於煤層水中的烴類氣體，是煤的伴生礦產資源，屬非常規天然氣，是近一二十年在國際上崛起的潔淨、優質能源和化工原料。俗稱“瓦斯”，熱值是通用煤的2-5倍，1立方米純煤層氣的熱值相當於1.13kg汽油、1.21kg標準煤，其熱值與天然氣相當，可以與天然氣混輸混用，而且燃燒後很潔淨，幾乎不產生任何廢氣，是上好的工業、化工、發電和居民生活燃料。煤層氣空氣濃度達到5%-16%時，遇明火就會爆炸，這是煤礦瓦斯爆炸事故的根源。煤層氣直接排放到大氣中，其溫室效應約為二氧化碳的21倍，對生態環境破壞性極強。在採煤之前如果先開採煤層氣，煤礦瓦斯爆炸率將降低70%到85%。煤層氣的開發利用具有一舉多得的功效：潔淨能源，商業化能產生巨大的經濟效益。為國家戰略資源。

政策

國家能源局下發《煤層氣產業政策》，希望改變煤層氣沉寂的發展態勢，清理煤層氣產業制度障礙，將煤層氣產業發展成為重要的新興能源產業。

從國家重視程度看，煤層氣已被納入推動能源生產和消費革命的重要載體。能源局提出的發展目標是：“十二五”期間，建成沁水盆地和鄂爾多斯盆地東緣煤層氣產業化基地。再用5-10年時間，新建3-5個產業化基地，實現煤層氣開發利用與工程技術服務、重大裝備製造等相關產業協調發展。

形成

煤炭源於陸生高等植物，煤的原始有機物質主要是碳水化合物、木質素，成煤作用由泥炭化和煤化作用2個階段完成。由植物-泥炭-褐煤-煙煤-無煙煤，是經過未成岩-成岩-變質作用-泥炭化-煤化的全過程。 泥炭化階段（成岩期前），有機質在低溫(<50℃) 和近地表氧化環境中，由於細菌的作用，生成少量甲烷及二氧化碳，呈水溶狀態或游離狀態而散失。 褐煤階段已經進入成岩階段，屬煤化作用的未變質階段。此期是乾酪根的未成熟期，地溫在50℃左右，鏡質體反射率Ro≈0.5%，有機質熱降解作用已經開始並且逐步加深，生物化學作用逐步減弱，主要生成甲烷及其他揮發物。 煙煤階段的長焰煤、氣煤、肥煤、焦煤、瘦煤屬煤化作用的低-中變質階段， Ro為0.5%～2.0%。此期是乾酪根的成熟期，已經進入生油門限，沉積物埋深達到1000～4 500m ，地溫達50～150℃，有機質經過熱降解，有重烴、輕烴、甲烷及其他揮發物產出。 煤化作用的後期是高變質階段，一般將貧煤與無煙煤劃在這一階段， Ro>2.0%，此期是乾酪根過成熟期，地溫>150℃，埋深>4500m，熱降解產物主要是甲烷。

用途性質

煤層氣可以用作民用燃料、工業燃料、發電燃料、汽車燃料和重要的化工原料，用途非常廣泛。每標準立方煤層氣大約相當於9.5度電、3 m³水煤氣、1L柴油、接近0.8kg液化石油氣、1.1-1.2L汽油，另外,煤層氣燃燒後幾乎沒有污染物，因此它是相當便宜的清潔型能源。

在一定的空間範圍內，煤層氣比空氣輕，其密度是空氣的0.55倍，稍有泄漏會向上擴散，只要保持室內空氣流通，即可避免爆炸和火災。而煤氣、液化石油氣密度是空氣的1.5—2.0倍，泄漏後會向下沉積，所以危險性要比煤層氣要大的多。

煤層氣爆炸範圍為5—15%，水煤氣爆炸範圍6.2—74.4%，因此，煤層氣相對於水煤氣不易爆炸，煤層氣不含CO，在使用過程中不會象水煤氣那樣發生中毒現象。

開採

煤層氣的開採一般有兩種方式：一是地面鑽井開採；二是井下瓦斯抽放系統抽出,地面鑽井開採的煤層氣和抽放瓦斯都是可以利用的，通過地面開採和抽放後可以大大減少風排瓦斯的數量，降低了煤礦對通風的要求，改善了礦工的安全生產條件。地面鑽井開採方式，國外已經使用，我國有些煤層透氣性較差，地面開採有一定困難，但若積極開發每年至少可采出50億立方米；由於過去除了供暖外沒有找到合理的利用手段，未能充分利用，所以，抽放瓦斯絕大部分仍然排入大氣，花去了費用，浪費了資源，污染了環境。

資源

我國煤層氣資源豐富，居世界第三。每年在採煤的同時排放的煤層氣在130億立方米以上，合理抽放的量應可達到35億立方米左右，除去現已利用部分，每年仍有30億立方米左右的剩餘量，加上地面鑽井開採的煤層氣50億立方米，可利用的總量達80億立方米，約折合標煤1000萬噸。如用於發電，每年可發電近300億千瓦時。煤層氣勘探開發是世界上發展較快的非常規天然氣產業。我國必須深度參與國際標準的制定，才能與世界第三大煤層氣資源儲備國的地位相匹配。

中國工程院編制《我國煤層氣開發利用戰略研究》顯示，到2030年，我國煤層氣產量有望達到900億方。從節能效果來看，900億方煤層氣產量與1個新的億噸級原煤產量、1．5個三峽水電站的年發電量和1個大慶油田的原油當量旗鼓相當。

分布情況

我國煤層氣資源豐富。據煤層氣資源評價，我國埋深2000m以淺煤層氣地質資源量約36萬億m³，主要分布在華北和西北地區。其中，華北地區、西北地區、南方地區和東北地區賦存的煤層氣地質資源量分別占全國煤層氣地質資源總量的56.3%、28.1%、14.3%、1.3%。1000m以淺、1000～1500m和1500～2000m的煤層氣地質資源量，分別占全國煤層氣資源地質總量的38.8%、28.8%和32.4%。全國大於5000億m3的含煤層氣盆地(群)共有14個，其中含氣量在5000～10000億m³之間的有川南黔北、豫西、川渝、三塘湖、徐淮等盆地，含氣量大於10000億立方米的有鄂爾多斯盆地東緣、沁水盆地、準噶爾盆地、滇東黔西盆地群、二連盆地、吐哈盆地、塔里木盆地、天山盆地群、海拉爾盆地。

我國煤層氣可采資源總量約10萬億m³，其中大於1000億m³的盆地(群)有15個：二連、鄂爾多斯盆地東緣、滇東黔西、沁水、準噶爾、塔里木、天山、海拉爾、吐哈、川南黔北、四川、三塘湖、豫西、寧武等。二連盆地煤層氣可采資源量最多，約2萬億m³；鄂爾多斯盆地東緣、沁水盆地的可采資源量在1萬億m³以上，準噶爾盆地可采資源量約為8000億m³。

數據

全球埋深淺於2000米的煤層氣資源約為240萬億立方米，是常規天然氣探明儲量的兩倍多，世界主要產煤國都十分重視開發煤層氣。美國、英國、德國、俄羅斯等國煤層氣的開發利用起步較早，主要採用煤炭開採前抽放和採空區封閉抽放方式抽放煤層氣，產業發展較為成熟。80年代初美國開始試驗套用常規油氣井（即地面鑽井）開採煤層氣並獲得突破性進展，標誌著世界煤層氣開發進入一個新階段。

煤層氣是煤層本身自生自儲式的非常規天然氣，世界上有74個國家蘊藏著煤層氣資源，中國煤層氣資源量達36.8萬億立方米，居世界第三位。中國煤層氣可采資源量約10萬億立方米，累計探明煤層氣地質儲量1023億立方米，可采儲量約470億立方米。全國95%的煤層氣資源分布在晉陝內蒙古、新疆、冀豫皖和雲貴川渝等四個含氣區，其中晉陝內蒙古含氣區煤層氣資源量最大，為17.25萬億立方米，占全國煤層氣總資源量的50%左右。

2006年，中國將煤層氣開發列入了“十一五”能源發展規劃，並制定了具體的實施措施，煤層氣產業化發展迎來了利好的發展契機。2007年以來，政府又相繼出台了打破專營權、稅收優惠、財政補貼等多項扶持政策，鼓勵煤層氣的開發利用，我國煤層氣產業發展迅速，產業化雛形漸顯。

2007年，全國瓦斯抽采47.35億立方米，利用14.46億立方米。其中井下煤礦瓦斯抽采量44億立方米，完成規劃目標的127%。形成地面煤層氣產能10億立方米，是2006年的2倍。地面煤層氣產量3.3億立方米，比2006年增加1倍多。2005～2007年，全國共鑽井約1700口，占歷年累計鑽井總數的85%。

截至2007年底，國內探明煤層氣地質儲量1340億立方米，煤層氣年商業產量不足4億立方米。根據《煤層氣（煤礦瓦斯）開發利用“十一五”規劃》，到2010年，新增煤層氣探明地質儲量3000億立方米；煤層氣、煤礦瓦斯抽采量100億立方米；建設煤層氣輸氣管道10條，設計總輸氣能力65億立方米；重點建設沁水盆地、鄂爾多斯盆地東源兩大煤層氣產業化基地。

發展

我國經濟結構和能源結構都處在一個轉型的關鍵期，煤層氣、頁岩氣等非常規能源行業面臨著巨大的發展機遇，在一個新興行業成長和壯大的階段，企業成功的關鍵在於，如何在需求逐漸擴大，行業內外結構不斷變化的過程中，找到企業發展的發力點和關節點，利用企業內外部的資源優勢，實現企業的快速發展。

煤層氣是高效潔淨能源，是能源行業中發展空間巨大的新興產業之一。根據我國《煤層氣開發利用“十二五”發展規劃》，煤層氣產業將面臨重大發展機會，大型煤層氣企業的投資規模不斷增加，競爭更加激烈。因此，國內優秀的煤層氣開發企業愈來愈重視對行業市場的研究，特別是對企業發展環境和需求趨勢變化的深入研究。

煤層氣含量的影響因素

煤層氣的富集程度受到以下六方面因素影響：（1）煤系地層的含煤程度越高，煤層氣越豐富；（2）煤的成分中微顯組分鏡質組是產氣主要貢獻者，煤的灰分越低含氣量越高；（3）煤的變質程度加深，生氣量增大；（4）在構造因素中煤層氣富集於褶皺、斷裂兩側及隆起、鼻狀構造、背斜軸部及向斜的翅起端；（5）煤層的頂層板岩性以泥岩為最佳；（6）煤層處於水動承壓區煤層氣含量最高。以上六個地質因素為煤層氣工業性開發的選區條件。

儲氣原理

煤層氣儲層為裂縫—孔隙型煤岩層。煤的基質被天然裂縫網分隔，煤的基質由煤粒和微孔隙組成，是主要的儲氣空間。甲烷被吸附在微孔的內表面上，但其滲透率極低（一般為10 -8 ～10 -12 D），在氣濃度低的條件下，甲烷從基質擴散到裂縫中。裂縫儲氣能力較低，有少量游離氣儲存其中，但其滲透率較高（一般為1～50D），是煤中甲烷主要滲流通道。

煤層氣以吸附方式賦存於煤中，即氣分子遇到煤孔隙表面時，在范德華力作用下吸著於煤表面上，並釋放出吸附熱；當氣分子熱運動的動能足以克服其吸附引力便可重新回到游離氣相中，並吸收解吸熱，即解吸過程。因此煤層氣的儲存與開採過程是氣體的吸附與解吸的過程，氣井的抽排解吸開採是煤層氣的主要開採方式。