煤层气储量规范-第二章国内外煤层气开发利

1、煤层气资源煤层气资源/储量计算规范储量计算规范国土部油气储量评审办公室国土部油气储量评审办公室20122012年年9 9月月2222日日目目 录录第一章第一章 我国油气资源储量管理体系我国油气资源储量管理体系第二章第二章 国内外煤层气资源储量开发利用状况国内外煤层气资源储量开发利用状况第二章第二章 煤层气资源煤层气资源/储量计算规范储量计算规范煤层气资源煤层气资源/储量计算规范储量计算规范第二章第二章国内外煤层气资源储量国内外煤层气资源储量开发利用简况开发利用简况煤层气资源煤层气资源/储量计算规范储量计算规范目录目录一、煤层气及其资源特点二、煤层气开发主要模式三、中国煤层气资源及其分布四、国外

2、煤层气开发利用现状五、美国煤层气开发的经验、政策与启示六、中国现行的煤层气开发优惠政策及相关法规七、中国煤层气开发利用现状第二章第二章 国内外煤层气资源储量开发利用简况国内外煤层气资源储量开发利用简况 1733年，英国一家煤矿首次进行了煤矿瓦斯抽放和管道输送的尝试。1844年又有另一个发生过瓦斯爆炸事故的矿井将采空区的瓦斯抽放至地面。十九世纪后期，英国的威尔士开始进行从煤层中抽排瓦斯的试验。英国生产矿井中45%的甲烷通过管道抽排到地面进行利用。二十世纪四十年代，德国的一座煤矿首次大规模利用瓦斯。前言前言 二十世纪七十年代，美国的煤矿主为了寻求一条根治煤矿瓦斯的途径，尝试着利用石油天然气开发技术

3、进行煤矿瓦斯地面预抽试验。经过近十年的探索，煤矿瓦斯地面抽采获得成功。之后，一些石油公司纷纷介入，在政府扶持下逐步形成了一个所谓的介于煤炭工业和石油天然气工业的新兴产业，煤层气开发。在美国煤层气商业性开发成功范例的鼓舞下，澳大利亚、加拿大、中国、英国、俄罗斯、印度、波兰、德国、捷克等主要产煤国纷纷开展煤层气开发试验工作，近年来中国、加拿大、澳大利亚均取得了重大突破 。前言前言 中国的煤矿井下瓦斯抽放始于50年代。1952年煤炭部率先在辽宁的抚顺矿务局龙凤煤矿进行了井下瓦斯抽放试验并获得成功。通过五十年的发展，中国煤矿井下瓦斯抽放，已由最初为保障煤矿安全生产发展到“抽放-利用”，之后又进一步发展

4、成“抽放-利用-环保”的理念。前言前言前言前言 煤层气 coalbed methane（简称CBM）：赋存在煤层中，以吸附在煤基质颗粒表面为主并部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中，以甲烷为主要成分的烃类气体。 煤层气是地史时期煤中有机质的热演化生烃产物。由于不同时期、不同学者从不同的角度给予不同的命名，常见的有煤层气、煤层甲烷等。由于煤层气涌入煤矿巷道或爆炸会引起灾难，因此煤炭工业界一直将煤层气视为灾害气体,称之为瓦斯。瓦斯=煤层气+氮气+二氧化碳气+一氧化碳+二氧化硫+一、煤层气及其资源特点一、煤层气及其资源特点 由于煤层气的独特赋存状态（以吸附态为主）、非常规储层（典型的自生自储、多重孔渗

5、的有机储层）和产出机理（排水降压解吸采气），在油气资源分类中将煤层气划归为“非常规天然气”（Unconventionality Natural Gas）。从成因和组分的角度，本文将煤层气的成因分类以及与瓦斯、天然气、煤成气的关系概括为图1。上述厘定，无论采用何种抽采方式，将所有抽采煤层中甲烷气体的工业行为都定义为煤层气开发。一、煤层气及其资源特点一、煤层气及其资源特点图图1 1 煤层气成因分类及其与瓦斯、天然气、煤成气关系图（据张遂安）煤层气成因分类及其与瓦斯、天然气、煤成气关系图（据张遂安）一、煤层气及其资源特点一、煤层气及其资源特点煤层气资源的显著特点主要体现在以下几个方面：（1）煤层气是

6、一种典型的自生自储式非常规天然气资源（2）以吸附态为主要赋存状态是煤层气资源的最突出特点（3）煤储层是一种典型的多孔隙介质，与常规油气储层有着显著的差异（4）煤层气具有独特的产出机理与开采生产工艺 （5）实现井间干扰是促进煤层气稳定高产的有效技术措施 （6）煤层气井具有开采年限长、单井日气产量低的特点 一、煤层气及其资源特点一、煤层气及其资源特点（1）煤层气是一种典型的自生自储式非常规天然气资源 煤本身是有机源岩，在其成岩、煤化过程中生成大量的烃类物质，其中以甲烷为主。由于煤本身所具有的极强的吸附性能，加之甲烷与煤的有机质又具有较强的亲合力，因此煤生成的甲烷气体被吸附在煤的不同级别的各类孔隙的

7、内表面，以吸附态赋存于生的煤层之中。这一演化、生气、吸附过程使得煤层气在一定的温度和压力条件下得以富集，导致煤层具有较高的含气量。一、煤层气及其资源特点一、煤层气及其资源特点 （2 2）以吸附态为主要赋存状态是煤层气资源的最突出特点）以吸附态为主要赋存状态是煤层气资源的最突出特点天然气资源的赋存状态取决于储层特性和赋存条件。对常规天然气来讲，其储层以砂岩、灰岩为主，赋存于孔隙之中，在常规的压力和温度条件下，主要呈游离态；而煤层气则是赋存于煤层之中，煤层是一种特殊的储层，对甲烷具有极强的吸附能力，故以吸附态为主。煤对甲烷的最大吸附容量约在1050 m3/t之间，通常用Langmuir体积来表征（

8、图2）。一、煤层气及其资源特点一、煤层气及其资源特点图2 不同煤阶煤吸附甲烷气体的等温吸附曲线01 02 03 04 05 0024681 0压 力 / M P a吸附量 /(cm3g-1)长 焰 煤气 煤焦 煤无 烟 煤一、煤层气及其资源特点一、煤层气及其资源特点3）煤储层是一种典型的多孔隙介质，与常规油气储层有着显著的差异 观察及孔渗实验发现，煤层作为一种储层，不仅层内分层结构极为复杂，而且煤体本身还存在着不同级别的各种各样的结构孔、粒间孔、气孔、次生孔等孔隙，同时还发育有不同成因类型的不同规模的天然裂缝，与常规油气储层有着显著的差异（图3）。一、煤层气及其资源特点一、煤层气及其资源特点图

9、3 煤储层孔隙结构特征与常规油气储层孔隙结构特征对比示意图 一、煤层气及其资源特点一、煤层气及其资源特点（4）煤层气具有独特的产出机理与开采生产工艺基于上述吸附特征和解吸所需的条件，煤层气产出必须是先解吸，然后通过扩散和渗流到达井筒而产出。因此，煤层气理论界将煤层气的产出描述为以下三个过程（图4）。一、煤层气及其资源特点一、煤层气及其资源特点图4 煤层气产出机理示意图（5）实现井间干扰是促进煤层气稳定高产的有效技术措施井间干扰对煤层气生产是一项最有效的实现稳定高产的技术措施。 而对常规天然气生产却恰恰相反，井间干扰会导致常规天然气产量大幅度锐减。 井间干扰促进煤层气井稳定高产的原理在于，在储层

10、条件下煤层气是呈吸附态存在的，煤层气产出需要通过排水-降压使其从煤的基质孔隙内表面解吸下来，因此井间干扰是造成有效降压的技术手段（图5）。一、煤层气及其资源特点一、煤层气及其资源特点图5 煤层气生产井井间干扰压降示意图一、煤层气及其资源特点一、煤层气及其资源特点（6）煤层气井具有开采年限长、单井日气产量低的特点正是由于复杂的产出机理和独特的生产工艺技术决定了煤层气生产的生产期长、单井日产量低的特点。 根据美国20多年的生产经验，通常是通过一段时间的排采，煤层气井的气产量开始逐步进入一个稳定的高峰产量阶段，这一高峰产量一般可维持35年，之后产量缓慢降低（图6）。 因此，煤层气开发具有投资金额巨大

11、，投资回收期长，综合效益显著等特点。一、煤层气及其资源特点一、煤层气及其资源特点图6 煤层气产量曲线与常规天然气产量曲线对比图一、煤层气及其资源特点一、煤层气及其资源特点 1、统筹规划，煤、气共采 2、先采气，后采煤，协调发展 3、井下抽采与地面开发并举，分区实施二、煤层气开发主要模式二、煤层气开发主要模式 根据：投资目的、 煤层气开发条件、 技术特点和产品质量，将煤层气开发模式分成： 三大类若干小类（图7） 图7 煤层气开发模式分类图（据张遂安）二、煤层气开发主要模式二、煤层气开发主要模式通过对直井压裂开采和多分支水平井开采的产量曲线和投资效益通过对直井压裂开采和多分支水平井开采的产量曲线和

12、投资效益对比分析（图对比分析（图8 8），可以得出如下结论：），可以得出如下结论： （1 1）根据直井压裂开采所特有的生产年限长、日产量低的特点，）根据直井压裂开采所特有的生产年限长、日产量低的特点，可以利用直井压裂开发模式形成长时期的稳定产能；可以利用直井压裂开发模式形成长时期的稳定产能； （2 2）根据多分支水平井具有单井产量高特点，实现短时期提升）根据多分支水平井具有单井产量高特点，实现短时期提升煤层气开发项目产能的目的。煤层气开发项目产能的目的。二、煤层气开发主要模式二、煤层气开发主要模式图8 煤层气开发主要方式示意图 直井（压裂）直井（洞穴完井）多分支水平井二、煤层气开发主要模式二、

13、煤层气开发主要模式图图1 DS01-11 DS01-1实钻轨迹三维图实钻轨迹三维图 二、煤层气开发主要模式二、煤层气开发主要模式图图3 DS01-13 DS01-1井水平投影和垂直投影图井水平投影和垂直投影图 二、煤层气开发主要模式二、煤层气开发主要模式 据国际能源机构（IEA）估计，全球煤层气资源总量可达2601012m3，其中俄罗斯、加拿大、中国、美国、澳大利亚等国的煤层气资源量均超过101012m3（表1、图9）。表1 世界主要产煤国家煤层气资源量统计表（据孙茂远、张遂安修改）国 家煤层气资源（1012m3）国 家煤层气资源（1012m3）俄罗斯17113波 兰3加拿大676英 国2中

14、国36.81乌克兰2美 国1119哈萨克斯坦1.1澳大利亚8-14印 度0.8德 国3南 非0.8三、中国煤层气资源及其分布三、中国煤层气资源及其分布图9 主要煤层气资源大国资源对比图（单位：1012m3，据孙茂远、张遂安改绘）三、中国煤层气资源及其分布三、中国煤层气资源及其分布 根据国土资源部、国家发展和改革委员会、财政部联合组织的，国土资源部油气战略研究中心2006年完成的新一轮全国油气资源评价（煤层气资源评价报告）显示：全国埋深2000m以浅： 煤层气评价面积374953.44km2， 煤层气地质资源量36.811012m3， 地质资源丰度0.98108m3/km2。埋深1500m以浅：

15、 煤层气可采资源量为10.871012m3。三、中国煤层气资源及其分布三、中国煤层气资源及其分布中国煤层气资源及其分布图中国煤层气资源及其分布图三、中国煤层气资源及其分布三、中国煤层气资源及其分布图10 全国煤层气资源量大区分布直方图 三、中国煤层气资源及其分布三、中国煤层气资源及其分布图11 主要含气盆地煤层气资源分布直方图三、中国煤层气资源及其分布三、中国煤层气资源及其分布图图12 12 主要含气区带煤层气资源分布直方图主要含气区带煤层气资源分布直方图三、中国煤层气资源及其分布三、中国煤层气资源及其分布图13 全国煤层气资源量层系分布直方图 三、中国煤层气资源及其分布三、中国煤层气资源及其

16、分布四、国外煤层气开发利用现状四、国外煤层气开发利用现状（一）美国的煤层气产业 1977年美国第一口煤层气井在黑勇士盆地投产。 目前，美国本土已进入商业性开发的煤层气盆地有圣胡安盆地、黑勇士盆地、阿巴拉契亚、尤因塔盆地、拉顿盆地、粉河盆地等。粉河粉河伊利诺伊伊利诺伊北阿巴北阿巴拉契拉契中阿巴中阿巴拉契拉契黑勇士黑勇士阿科马阿科马拉顿拉顿圣胡安圣胡安皮申斯皮申斯尤因塔尤因塔大格林河大格林河风河风河西华盛顿西华盛顿美国煤层气盆地分布美国煤层气盆地分布3 3个主产盆地：个主产盆地： 圣胡安盆地、圣胡安盆地、 黑勇士盆地、黑勇士盆地、 粉河盆地粉河盆地 3 3个新区：个新区： 尤因塔盆地、尤因塔盆地、

17、 拉顿盆地、拉顿盆地、 中阿巴拉契盆地中阿巴拉契盆地 9 9个前景区：个前景区： 其它盆地其它盆地四、国外煤层气开发利用现状四、国外煤层气开发利用现状（二）加拿大的煤层气开发利用现状 加拿大的煤层气资源总量约为151012m3，在短短4年的时间内完成了美国在20年内走过的发展历程。 2001年以前，全加拿大煤层气井数大约为70口，煤层气商业产量为零. 2001年，煤层气井数增加100口，单井产量取得了突破 2002年，由EnCana和MGV合作建立了加拿大第一个商业性的煤层气项目. 2005年，煤层气垂直井数达到6000口，产量突破30108m3，约占天然气总产量的1.8%。 2006年，加拿

18、大新增煤层气生产井约7000口，煤层气年产量已达到50108m3，相当于美国1990年的生产水平。四、国外煤层气开发利用现状四、国外煤层气开发利用现状（三）澳大利亚的煤层气开发利用早在1976年，澳大利亚就开始开采煤层气资源，主要在昆士兰的鲍恩盆地。1996年以来，澳大利亚的煤层气产量年年增长。2004年，澳大利亚新增煤层气井277口，煤层气产量达到13.56108m3，其中78%产自昆士兰州，满足了该州31%的天然气需求，显示出持续增长的势头。2006年底，澳大利亚煤层气年产量达到30108m3。四、国外煤层气开发利用现状四、国外煤层气开发利用现状（三）澳大利亚的煤层气开发利用澳大利亚煤层气

19、开发的快速发展也得益于一些政策上的鼓励和引导。比如，政府要求煤层中的瓦斯含量必须降到3m3/t以下，煤炭才能进行开采，保证了“先采气后采煤”的实施，促进了煤层气钻井数的大量增加； 在昆士兰州，政府要求天然气发电必须占本州总发电量的13%，这项政策已导致天然气需求量的大幅度增长和煤层气勘探开发投资的大规模增加。四、国外煤层气开发利用现状四、国外煤层气开发利用现状五、美国的煤层气开发的经验、政策与启示五、美国的煤层气开发的经验、政策与启示（一）美国政府给予煤层气产业的优惠扶持政策 1、美国的煤层气产业起步阶段，政府给予了大量的财政支持。20世纪70、80年代，美国政府的财政支持，美国政府和各界先后

20、投入60多亿美元进行煤层气勘探开发，用于培训和基础研究的费用约4亿美元， 美国能源部、美国天然气研究所等为代表的政府机构，组织研究和试验工作，形成了有效指导煤层气勘探开发的理论基础、工艺技术，培养了高水平人才 。（一）美国政府给予煤层气产业的优惠扶持政策 2、美国原油意外获利法第29条税收补贴政策美国1980年出台的原油意外获利法的第29条税收优惠政策（The Section 29 Tax Credit in Crude Oil Windfall Profit Tax Act） ，美国对煤层气生产实行“先征后返”的税收政策，即先按照联邦税法征税，然后根据原油意外获利法第29条税收优惠政策再给予

21、税款补贴。增大了煤层气开发与常规油气的竞争力，促进了美国煤层气产业的形成与发展。五、美国的煤层气开发的经验、政策与启示五、美国的煤层气开发的经验、政策与启示（一）美国政府给予煤层气产业的优惠扶持政策 3、发达的天然气管道。 美国州际主干管道110条，输气管线长度49.21万公里，的天然气管网设施十分完善。4、积极的天然气管道政策 1992年5月美国联邦能源管理委员会颁布了第636号法令，规定管道公司只能从事输送服务。五、美国的煤层气开发的经验、政策与启示五、美国的煤层气开发的经验、政策与启示美国天然气管网图美国天然气管网图五、美国的煤层气开发的经验、政策与启示五、美国的煤层气开发的经验、政策与

22、启示（一）（国办发200647号）“关于加快煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用的若干意见” 1、坚持先抽后采、治理与利用并举 2、煤层中吨煤瓦斯含量必须降低到规定标准以下，方可实施煤炭开采。 3、限制企业直接向大气中排放煤层气，环保总局要研究制订煤层气大气污染物排放的具体标准，并对超标准排放煤层气的企业依法实施处罚。 4、煤层气抽采利用项目建设用地，按国家有关规定予以优先安排。六、中国现行的煤层气开发优惠政策及相关法规六、中国现行的煤层气开发优惠政策及相关法规 （一）（国办发200647号）“关于加快煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用的若干意见” 5、煤矿企业提取的生产安全费用可用于煤层气井上井下抽采系统建设

23、。6、统筹规划煤层气和天然气输送管网建设。煤层气可优先并入天然气管网及城市公共供气管网。 7、利用煤层气发电，其上网电价执行国家价格主管部门批准的上网电价或执行当地火电脱硫机组标杆电价。8、进一步加大煤层气抽采利用的科技攻关力度，加大科技投入，有关部门要积极研究制定相关政策措施。六、中国现行的煤层气开发优惠政策及相关法规六、中国现行的煤层气开发优惠政策及相关法规 （二）财政部出台了关于煤层气（瓦斯）开发利用补贴的实施意见 1、在中国境内从事煤层气（含瓦斯，下同）开采的企业均有资格享受财政补贴。 2、中央财政按0.2元/立方米煤层气标准对煤层气开采企业进行补贴，补贴额度按照（销售量自用量用于发电

24、量）补贴标准进行计算。 3、在中央财政补贴的基础上，地方财政可根据情况对煤层气开发利用再给予适当补贴， 4、明确了财政补贴的程序等。 六、中国现行的煤层气开发优惠政策及相关法规六、中国现行的煤层气开发优惠政策及相关法规 （三）鼓励煤层气抽采的有关税收政策（财税200716号） 1、对煤层气抽采企业实行增值税先征后退； 2、对煤层气抽采企业的专用设备，实行加速折旧； 3、技术开发费，允许企业税前加计扣除； 4、对地面抽采煤层气暂不征收资源税。 六、中国现行的煤层气开发优惠政策及相关法规六、中国现行的煤层气开发优惠政策及相关法规 （四）鼓励煤层气抽采的有关价格政策国务院1997年下发的国办通199

25、78号文件。 煤层气价格按市场经济原则，由供需双方协商定。 1、民用煤层气出厂价格由供需双方协商确定。 2、未进入城市公共配气管网的民用煤层气销售价格由供需双方协商确定； 3、要根据购进煤层气价格的变化，及时调整进入城市公共配气管网的民用煤层气销售价格。 4、要加强民用煤层气价格监督检查。 六、中国现行的煤层气开发优惠政策及相关法规六、中国现行的煤层气开发优惠政策及相关法规 （五）鼓励利用煤层气（煤矿瓦斯）发电的实施意见1、电厂所发电量原则上应优先在本矿区内自发自用，需要上网的富裕电量，电网企业应当予以收购。 2、电厂不参与市场竞价，不承担电网调峰任务。电网企业应当为煤层气（瓦斯）电厂接入电网系统提供便利。 上网电价，比照生物质发电项目上网电价六、中国现行的煤层气开发优惠政策及相关法规六、中国现行的煤层气开发优惠政策及相关法规 （六）鼓励企业综合开发利用煤炭和煤层气资源（国土资发200796号） 1、支持和鼓励煤炭矿业权人综合勘查开采煤层气资源 2、进一步加强煤层气矿业权管理 （1）国土资源部划定并公告特定的煤层气勘查、开采区域，煤层气勘查、开采结束前，不设置煤炭矿业权。 （2）国土资源部主要采用招标方式出让煤层气探矿权，按照