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加大技术引进和研发是启动我国煤层气产业的“钥匙”

发布时间: 2006/7/4    发布人:

    在近年来我国煤矿安全事故频发、能源供应压力日益加剧的大背景下,具有改善煤矿安全生产状况、保护环境和增加新能源等多重功效的煤层气开发利用,得到我国政府和业界的高度重视。今年,我国将煤层气开发列入“十一五”国家能源发展规划,全国下达了煤矿瓦斯抽采量40亿立方米、利用量14亿立方米的指标。

  在观念已经改变、扶持政策也将逐步到位的情况下,技术支持成为我国能否迅速提升煤层气开发利用的关键。据悉,由于我国煤层地质条件复杂,煤层气储层特征为低压、低渗透、低饱和度,大规模开发在理论和技术方面尚存在难题。加大相关技术引进、研发、示范和应用成为启动我国煤层气产业的“钥匙” 

  (小标题)我国煤层气勘探研究成果达到国际先进水平  

  煤层气又称煤层甲烷或煤层瓦斯,是煤层在其形成演化过程中经生物化学和热解作用所生成,并储集在煤层中的天然气。我国拥有丰富的煤层气资源,据测算,煤层埋深1500米以浅煤层气资源量约27万亿立方米,而我国陆上常规天然气的资源量为38万亿立方米,我国煤层气资源仅次于俄罗斯和加拿大,是天然气比较现实的后备资源,开发潜力巨大。

  中国石油天然气集团公司于1994年成立煤层气勘探项目经理部,着眼全国,优选目标,勘探试验。1997年“煤层气勘探技术研究与试验”项目列为中国石油天然气集团公司油气勘探科技工程项目,目的是加强煤层气选区综合研究,开辟煤层气勘探试验区,尽快总结出一套适用于我国煤层气勘探开发的成功经验,使煤层气开发尽快见到效益,促进我国煤层气工业的发展。

  经过6年多时间的研究与勘探实践,煤层气勘探项目取得了令人瞩目的成果。在全国五大聚煤区中39个主要含煤盆地评价出68个有利含煤区,测算煤层气远景资源量约27万亿立方米。

  由多家油田生产研究单位和多所高校的科研工作者共同完成的”煤层气勘探技术研究与试验”,1999年12月经专家团评审,一致认为研究成果总体达到国际先进水平,部分成果居国际领先水平。  

   (小标题)我国已进行了煤层气抽采和利用的初步尝试

  据国家煤炭信息研究院煤层气信息中心副主任刘文革介绍,目前我国已经具备以下几项煤层气抽放技术:

  一、采前地面垂直井抽放方法。若地面井在采前10年就开始生产,采用此法煤层气的抽出率可达50-70%,抽出率高又不影响生产,是很值得推广的一种抽取方法。

  二、采动区井。此法一般是在开采前从地面打井到煤层上方3-15m左右,当采煤工作面向钻孔推进时,煤层卸压而产生裂隙,由此造成围岩碎裂形成采空区,煤层和周围地层中的瓦斯通过裂隙进入采空区。在初始阶段,采空区可以抽出近乎纯甲烷的气体,通过严格的管理和监测,采空区井也可以长期生产高浓度甲烷气体。采空区井抽放在我国的淮南、铁法等矿区都有试验,并且取得了很好的效果。

  三、水平钻孔。水平钻孔是在井下沿煤巷或岩巷进行钻孔并抽放瓦斯,其抽放效率一般较低(10-18%)。这种方式工程量小、成本低,但预抽时间不允许太长,是目前我国使用的主流技术之一,在部分矿区取得了良好的应用效果。

  四、水平长钻孔。与水平钻孔相似,水平长钻孔也是在井下用定向钻井技术向未开采煤层打的长度超过1000m的钻孔。水平长钻孔可以回收近乎纯甲烷的气体,抽放率可达50%以上。目前在亚美大宁煤矿有成功的应用,抽出率和浓度都大于65%。

  五、井下穿层钻孔。井下穿层钻孔可以用来抽放煤层及上下围岩中的煤层气。穿层钻孔的抽放率约20%。这种方式工程量大、成本高,适用于煤层特别松软,顺煤层钻孔施工困难的条件。

  据悉,当前煤矿瓦斯的利用途径主要有民用、发电、工业燃料、化工、汽车燃料等几种方式。民用气一种最简单的利用方式,因此很多矿山都考虑发展民用项目。其中抚顺矿区民用项目具有代表性,每年向沈阳市供气5880万立方米。煤层气发电是最重要的工业利用领域之一,今年5月18日山西省晋城煤业集团公司引进世界上先进的燃气轮机发电机组和联合循环技术,在寺河建设120兆瓦的瓦斯发电厂。亚洲开发银行向晋城煤业集团提供了7202万美元的贷款,主要用于购买美国卡特彼勒公司和我国上海电气集团公司的设备。寺河瓦斯发电厂完全依靠寺河煤矿井下抽采的瓦斯作为燃料,年利用瓦斯量约1.87亿立方米。煤矿瓦斯也可作为工业锅炉、窑炉的燃料,且是一种清洁燃料。目前,阳泉的氧化铝焙烧项目,年耗煤层气1.3亿立方米。煤矿瓦斯还可用于生产甲醇、甲醛、碳黑和化肥等化工产品。

  

  (小标题)我国需要大力引进和创新煤层气开发利用技术   

  尽管我国已经初步具备煤层气开发和利用方面的技术,但和国外先进水平相比,和我们的实际需要相比,目前我们的技术还比较落后,需要从国外大量引进先进技术,并积极推进煤层气开发利用技术创新。

  专家表示,提高抽放和利用效率是大规模商业化利用煤层气的前提条件,为此我国煤矿必须引进和开发先进的抽放和利用的设备和技术。应该鼓励引进和创新的技术包括:瓦斯提纯技术、地面井抽放技术、井下水平长钻孔技术和先进的发电和其他利用技术等。

  而对于发电而言,要建设类似晋城那样的大规模煤层气发电厂,需要大量资金。目前大部分矿山的资金都用于矿山改造、新建矿井等方面。同时要建设大的发电项目也需要世界先进的发电技术,目前国产发电机组虽然价格便宜,但是单机容量偏小,效率低,无法满足建设大型发电厂的需要。  

  所幸的是,我国在煤层气技术创新方面已经迈出了坚实的步伐。2005年,国家发展和改革委员会批准淮南矿业集团公司和中国矿业大学共同组建煤矿瓦斯治理国家工程研究中心,组织开展煤矿瓦斯治理关键技术的工程化、集成化研究开发。其中煤矿低浓度瓦斯(6-25%)输送及安全发电技术研究科技成果在淮南矿区通过专家鉴定,为全国大规模利用煤矿瓦斯积累了经验。

  为了进一步加强煤层气开发利用的科研攻关,今年3月6日发展改革委又批准组建煤层气开发利用国家工程研究中心。这个研究中心,将围绕煤层气开发利用重大技术需求,建设我国煤层气勘探开发、加工利用的技术研发和工程化试验设施,开展煤层气选区评价与勘探技术,煤层气勘探开发的钻井、完井、增产改造技术,煤矿井下煤层气高效抽采技术,煤层气加工利用技术和煤层气试验测试技术等的研究开发。 

  (小标题)两手抓促进煤层气抽放和利用技术的推广应用

   刘文革说,先进技术与先进的观念的推广总需要做示范项目,我国上世纪80年代利用国家专项资金在全国做了近50项煤层气利用的示范项目,对当时煤层气产业的发展起到了巨大的推动作用。但目前,煤层气抽放与利用技术在不断进步。为了推广更先进的技术,有必要选择不同的技术在全国高瓦斯矿区实施示范工程。示范技术应该包括:综合抽放体系建设,综合利用体系建设以及单个技术的示范,如井下水平长钻孔技术,瓦斯提纯技术,大型瓦斯发电项目等。

  此外,建立联合专业抽放利用公司不失为在中小煤矿中推广煤层气抽放和利用技术的好方法。考虑到全国地方煤矿和乡镇煤矿瓦斯事故比国有重点矿山更高的情况,应该制定出有吸引力的政策鼓励乡镇小煤矿组建联合抽放体系,或组建专业抽放公司,从小矿井下或地面抽取瓦斯并收集起来,实施综合利用。在国外,煤层气抽放系统一般是由专业公司承担,抽出的煤层气所有权归抽放公司,而煤矿只负责采矿。这种模式可以在中小煤矿中推广。

   

  (小标题)美经验表明开发新技术是成功驱动煤层气产业的两个“车轮”之一  

  目前,国外开展煤层气勘探开发的主要有美国、澳大利亚、加拿大、俄罗斯、英国、法国、印度、南非等国家,其中美国已在多个盆地投入大规模开发,并形成工业产能。

  二十世纪70年代,美国煤层气工业刚刚起步,当时只有零星的探井。到70年代末,美国煤层气年生产水平不足1亿立方米,但到90年代末,年生产水平达到350亿立方米。在短短的20年中取得了令世界瞩目的成就。

  美国目前拥有11万亿立方米的煤层气资源,主要分布于13个盆地中,钻探煤层气井82000多口。美国研究开发出一套适合煤层气勘探开发的钻井、取心和完井工艺技术,为经济有效地开发煤层气起到了巨大的促进作用。

  美国煤层气勘探开发的成功原因是,首先是全面系统地对煤层气成藏机理和开发特点进行研究,加深了对煤层气资源的认识,并且发展了一系列勘探开发新技术,另外良好的经济效益对煤层气勘探也起到了很大的推动作用。

来自:新华网




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