中国煤层气产业发展历程2

陈向军博士、副教授河南理工大学2014年10月中国煤层气产业历程1.中国煤层气产业发展阶段的划分主要内容3.现代煤层气技术引进与实践阶段4.煤层气规模开发阶段2.矿井瓦斯抽放阶段煤炭工业安全方面的原因

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通风

-井下水平钻孔抽放

-采动区井抽放常规天然气工业绕过煤层进入深部气藏曲解了煤层产气的机理煤层气工业经改造的钻井和完井工艺技术改进的增产强化措施新的生产操作方法特殊的气藏模型适应于煤层的新技术

煤层气工业的发展与国家能源安全和可持续发展战略息息相关美国已建立起完善的煤层气工业体系一、中国煤层气产业发展阶段的划分一、中国煤层气产业发展阶段的划分阶段划分的意义

自上世纪50年代以来,我国煤层气开采（包括瓦斯抽放）从无到有、从小到大；开采手段从单一到多样化，煤层气从福利应用到商品出售；现在已初步形成了涵盖煤层气勘探、开采、集输、加工、销售和利用的产业链；解决了大量人员的就业问题，煤层气产业已初具规模。客观、理性地分析我国煤层气产业的发展过程，有利于人们总结过去、规划未来，加快煤层气产业健康与快速发展。一、中国煤层气产业发展阶段的划分已有划分方式杨陆武(2009，从地面煤层气开发的工作内容，三个阶段的循环往复)张新民(2002,从煤层气开发方式,划分为3个阶段)秦勇(2005,从地面煤层气开发、论文数量，与美国煤层气发展阶段对照)

1952～1989，井下瓦斯抽放阶段

1990～1995，现代煤层气技术引进阶段

2002～，煤层气产业逐渐形成阶段1981～1999，地质寻证、勘探找气、开发摸索

2000～2002，地质探因、勘探普查、开发彷徨

2003～，地质求源、勘探详查、商业化生产

1980～2000，地质评价阶段

2000～2007，钻井工艺阶段

2008～至今，气藏工程与排采维护阶段几个重要的时间和事件一、中国煤层气产业发展阶段的划分划分原则开发方式开发地域一、中国煤层气产业发展阶段的划分划分原则开发方式

垂直井羽状水平井从地面到煤层的水平井地面采动区井井下瓦斯抽采孔

地面垂直井羽状水平井从地面到煤层的水平井地面采动区井（GOBWELL）井下(水平井)瓦斯抽采煤层气5种开采方式一、中国煤层气产业发展阶段的划分一、中国煤层气产业发展阶段的划分划分原则开发地域井下抽放地面开采煤矿采动区抽放2013年全国煤层气(含矿井瓦斯)产量及利用量统计(据国家能源局2014年资料编制)地面井下合计井下比例/%开发量/108m33012615681.8利用量/108m3234366利用率/%76.73442我国1952年开始在抚顺矿区龙凤矿建立瓦斯抽放站，开创了我国煤层气（瓦斯）开发利用之先河原能源部1989年11月召开“能源部开发煤层气研讨会”，现代煤层气技术开始引进我国阜新刘家煤层气井组于2003年3月开始向居民供气，6～12×104m3，我国煤层气商业化开始几个重要的时间和事件一、中国煤层气产业发展阶段的划分划分原则

依据煤层气的开发方式，结合几个重要时间点和事件，可以认为，我国煤层气产业经历了3个发展阶段。

井下瓦斯抽放发展阶段（1952～1989）

现代煤层气技术引进与实践阶段（1989～2003）

(相当于美国1980年以前的发展阶段)

煤层气规模（商业化）开发阶段（2003～）

(相当于美国1981年以后的发展阶段)一、中国煤层气产业发展阶段的划分阶段划分

美国1976年打出第一口商业性煤层气井，1981年初步实现煤层气的工业性生产；1983年煤层气产量为1.7亿立方米，到2002年建成煤层气井20000余口，煤层气产量达453亿立方米，占全美天然气供应量的7.8％。20年间煤层气产量增加了265倍。2002年中国天然气产量328.1亿立方米

美国2003年煤层气产量为453亿立方米，2004年为487亿立方米，2005年为500亿立方米以上。美国煤层气历年钻井及年产量美国2006年煤层气生产井3万口，产量540亿方1.中国煤层气发展阶段的划分主要内容3.现代煤层气技术引进与实践阶段4.煤层气规模开发阶段2.矿井瓦斯抽放阶段二、矿井瓦斯抽放阶段（1952－1989）1952年龙凤矿建立起瓦斯抽放站，开创了中国煤层气开发之先河

现已在全国开展。方法多样：本煤层、邻近层抽放，采前、采中、采后抽放。对煤矿安全生产起了重要保障作用；我国瓦斯抽放技术处于国际先进水平

煤层气含量测定方法（MT77-84）

开展煤层气资源的初步调查

煤科总院抚顺分院、重庆分院、中国矿大在井下瓦斯抽放领域做了大量理论及技术工作。二、井下瓦斯抽放阶段（1952－1989）

西安院从国家“六五”（1981～1986）煤成气科技攻关项目开始，即开展有关煤层气方面的研究工作。在国家“七五”（1986～1990）天然气科技攻关项目中设立专题，研究煤层气甲烷富集规律，开展煤层甲烷（后来称煤层气）资源评价。二、井下瓦斯抽放阶段（1952－1989）

首次对我国系统系统煤样进行等温吸附试验，发现了煤的吸附能力随煤级的变化规律，为煤层气含量预测和资源评价提供了理论依据。

“七五”煤层气科技攻关，首次摸清了我国煤层甲烷家底，资源量为30－35×1012m3，该数据被国家有关部门、国内外产业界、学术界广泛采用。二、井下瓦斯抽放阶段（1952－1989）

出版了我国第一部煤层气学术专著—《中国的煤层甲烷》，该书成为国内大部分早期从事煤层气研究人员的启蒙教材，至今仍具参考价值。二、井下瓦斯抽放阶段（1952－1989）

1975年，我国在辽宁抚顺、山西阳泉、湖南冷水江等地试验地面直井开采煤层气瓦斯。由于认识和技术方面的原因，没有取得理想结果，未能持续下来。

井下瓦斯抽放是该阶段的唯一开采方式，以煤矿安全为首要目的；尝试地面开发，但未获成果。

形成、积累了大量煤层气基础数据、资料，对煤层气资源量预测及有利开发区选择具有重要作用。二、井下瓦斯抽放阶段（1952－1989）1989年11月在沈阳市召开了我国第一次煤层气会议—“能源部开发煤层气研讨会”1.中国煤层气发展阶段的划分主要内容3.现代煤层气技术引进与实践阶段4.煤层气规模开发阶段2.矿井瓦斯抽放阶段三、现代煤层气技术引进与实践阶段（1989－2003）

现代煤层气技术是指

排水降压解吸的采气机理储层物性的测试技术煤层气藏数值模拟技术

这是煤层气地面开发成功的理论和技术基础。美国在这3方面的理念和技术有了实质性突破，极大推动了煤层气产业的成长。三、现代煤层气技术引进与实践阶段（1989－2003）

美国ICF公司煤层气技术专家来华进行技术交流联合国开发计划署(UNDP)资助开展中国煤层气资源开发联合国开发计划署(UNDP)资助开展中国深层煤层气资源勘探

新技术应用，井下瓦斯抽放是主要开发方式，地面垂直井、采动区井逐步发展，对外交流活跃

引进注入/压降试井、吸附、解吸、COMET等设备，人员出国考察、培训，举办各种煤层气技术培训班

安然、阿莫科等国外大型石油公司来中国进行煤层气风险勘探－资金和技术引进当时，西安分院成为我国煤层气研究的中心

联合国开发计划署(UNDP)资助的“中国煤层气资源开发”项目共设立4个子项目松藻井下瓦斯抽放铁法采动区煤层气开发开滦地面煤层气开发全国煤层气资源评价三、现代煤层气技术引进与实践阶段（1989－2003）

只有“全国资源评价”这一个子项目由中方自己承担，其余三个子项目均采用分承包的方式实施。

重点矿区：忪藻、淮南、淮北、铁发、焦作一般矿区：鸡西、双鸭山、抚顺、开滦、阳泉、韩城、晋城、平顶山、鹤壁、中梁山、南桐、丰城

在淮南等9个矿区施工了10口煤层气井建立了中国煤层气资源数据库框架编写了《煤层气资源评价手册》三、现代煤层气技术引进与实践阶段（1989－2003）聘请外国煤层气专家咨询引进注入/压降试井、吸附、解吸、COMET等设备技术人员出国考察、培训技术引进

对晋城、阳泉、淮南等17个煤矿区的地质条件，资源量、开发利用规划等进行全面评价三、现代煤层气技术引进与实践阶段（1989－2003）

联合国开发计划署(UNDP)资助开展的“中国深层煤层气资源勘探”项目，由当年的华北石油地质局承担。

在山西河东煤田柳林地区了有7口井的煤层气开发井组，单井最高日产量为7050m3/d（煤柳5井）。这是我国第一个煤层气开发井组，但未利用。柳林井组

出版3期《煤层气地面开发译文集》的发行，对普及煤层气知识、推动我国煤层气事业的发展发挥了重要作用。举办多期煤层气技术培训班，由国外煤层气专家授课。当年的学员，大多成长为我国煤层气界的骨干和精英。为国内培养煤层气专业人才三、现代煤层气技术引进与实践阶段（1989－2003）1995年10月，中国煤炭工业部和联合国开发计划署（UNDP）在北京联合举办“煤层气开发与利用国际研讨会”;总结和推广“中国煤层气资源开发”项目的成果和经验。向国际宣传中国煤层气资源开发前景

安然、阿莫科等国外大型石油公司来中国进行煤层气风险勘探三、现代煤层气技术引进与实践阶段（1989－2003）

联合国资助项目的实施，提高了人们及管理层对煤层气的认识、改变了观念，煤层气资源开发利用问题已引起国家决策层的关注；引进了先进技术和设备，使我国在煤层气资源评价、煤储层参数测试等方面与世界同步发展。国外大型油气公司的资金和技术先后进入中国，进行煤层气资源勘探。这些对推动我国煤层气产业的形成和发展发挥了重要作用。三、现代煤层气技术引进与实践阶段（1989－2003）“九五”国家重点科技攻关项目新集矿区浅层煤层气示范开发成套工艺技术及专用装备研究（编号：97－224）

项目共设立12专题，涉及煤层气地质条件、储层描述及模拟、有利区块预测、测试方法、钻井、压裂、排采、试井、技术标准及经济评价整个煤层气勘探开发过程。西安分院承担8个专题，并协助对业主单位承担的3个专题项目计划建成我国第一个煤层气开发利用示范工程，施工10口井煤层气生产井组，所产煤层气供矿区居民生活使用。业主负责制：新集煤电公司技术负责：煤科总院西安分院三、现代煤层气技术引进与实践阶段（1989－2003）XS-02井排采现场XS-02XS-01XS-03CQ-2N220m147m202m164m遗憾的是未能实现商业化生产！三、现代煤层气技术引进与实践阶段（1989－2003）XS-03井自2000年10月20日开始排采，至2001年3月31日实际排采时间为152天，累计采气120828.5m3；最高气产量为3277.6m3/d，平均798m3/d三、现代煤层气技术引进与实践阶段（1989－2003）

我国在无烟煤中获得工业性煤层气流，突破了国际煤层气界的传统认识。（1995、1997先后对7口井实施压裂和井组排采，单井最高10000m3/d，一般1000～3000m3/d）三、现代煤层气技术引进与实践阶段（1989－2003）1996年由煤炭、石油、地矿3方联合组建中联煤层气有限责任公司三、现代煤层气技术引进与实践阶段（1989－2003）

新一轮全国煤层气资源评价（1996～1999）

煤层气藏形成理论系统含水煤样等温吸附试验首次提出中国煤层气资源分布区划方案

31.46×1012m3

第一套1：400万全国煤层气挂图出版专著《中国煤层气地质与资源评价》将我国煤层气地质理论和资源评价提高到新的水平三、现代煤层气技术引进与实践阶段（1989－2003）

大力宣讲地面煤层气开发是解决煤矿瓦斯灾害的有效途径之一，具有多方面的优越性。三、现代煤层气技术引进与实践阶段（1989－2003）橡树林地区煤层采气后气含量的变化状况初始气含量14.2cm3/g6.7cm3/g降低53％3.8cm3/g降低73％？cm3/g采收率达90％4年后11年后20年后1977198119881996

随着我国煤层气产业的逐步形成，制约煤层气生产的基础研究方面的缺陷日益凸现，引起各方面的高度关注。从1997年起，西安研究院、中联公司、中国矿大等单位开始申报“国家重点基础研究发展规划”（973计划）煤层气项目

三、现代煤层气技术引进与实践阶段（1989－2003）三、现代煤层气技术引进与实践阶段（1989－2003）

现代煤层气技术引进与实践阶段，为我国煤层气产业的快速发展提供了思想、组织和技术方面的有力支持。

在“点”上获得突破，试验规模小、单井产量低；广种薄收，议论纷繁，中国煤层气处于低迷状态。大量前期工作，技术储备，积累了经验。跨越式发展的前夜。1.中国煤层气发展阶段的划分主要内容3.现代煤层气技术引进与实践阶段4.煤层气规模开发阶段2.矿井瓦斯抽放阶段四、煤层气规模开发阶段（2003－）

5个商业化煤层气开发项目新技术（羽状水平井、LNG）应用煤层气储量、产量快速增长与煤矿瓦斯灾害治理相结合，煤炭企业加入现代煤层气开发行列煤层气与煤炭资源协调开发煤层气基础研究深入开展

勘探开发规模迅速扩大，市场发展，采煤采气一体化理念，国家扶持力度加大煤层气开发新高潮的兴起

煤层气规模开发的重要标志是增加洁净能源的有效供应量阜新刘家井组8口井沁水柿庄井组15口井

我国正在运行的5个煤层气商业开发井组分布略图沁水潘庄井组37+60口井潘河示范区工程100+50口井韩城龙亭井组11井沁水梵庄井组37+60口井四、煤层气规模开发阶段（2003－）阜新刘家沁水潘庄韩城龙亭中国历年煤层气井增长趋势1990～2008.12.全国共施工各类垂直井3400口中国历年煤层气井数变化图急剧增加四、煤层气规模开发阶段（2003－）四、煤层气规模开发阶段（2003－）煤层气储量逐年增长2007年之前，只有4个区块具有煤层气探明储量，已获国家储委审查批准，共计地质储量1023×108m3。

2008年煤层气地质储量达1340×108m3四、煤层气规模开发阶段（2003－）国家扶持力度加大，有关方面频频出招《煤炭生产安全费用提取和使用管理办法》和《关于规范煤矿维简费管理问题的若干规定》财建［2004］119号

《关于加快煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用的若干意见》(国办发［2006］47号)《关于加快煤层气抽采有关税收政策问题的通知》(财税[2007]16号)《关于煤层气（瓦斯）开发利用补贴的实施意见》（财建【2007】114号）《关于加强煤炭和煤层气资源综合勘查开采管理的通知》(国土资发〔2007〕96号)

关于扩大煤层气对外合作经营权的决定组建国家煤层气（瓦斯）开发利用工程研究中心四、煤层气规模开发阶段（2003－）煤层气方面的国家、行业标准、规范制定与颁布

涉及：等温吸附试验煤层气含量注入/压降试井煤层气钻井、完井、煤层压裂改造煤层气加工四、煤层气规模开发阶段（2003－）

—项目40：煤层气与煤炭协调开发关键技术

—项目41：煤矿区煤层气高效抽采、集输技术与装备研制

—示范工程63：晋城矿区高变质煤层采煤采气一体化示范工程

—示范工程64：两淮矿区煤层群开采条件下煤层气抽采示范工程

—示范工程65：松藻矿区复杂地质条件下煤层气开发示范工程实施国家重大科技专项

——大型油气田及煤层气开发

油气重大专项就煤层气共设立了10个项目、6个示范工程；其中专门针对煤矿区煤层气开发设立了2个项目、3个示范工程，它们是：四、煤层气规模开发阶段（2003－）

国家将煤层气与常规油气一同列入16个国家重大科技专项之中，足以证明国家和决策高层对开发利用煤层气资源的作用和重要性的认可。实施国家重大科技专项

——大型油气田及煤层气开发四、煤层气规模开发阶段（2003－）

从地面开发煤层气，会从根本上消除矿井瓦斯灾害的隐患，提高煤矿安全生产的保障程度。这是治理矿井瓦斯灾害的可靠途径；还可及早解放煤炭资源、改善工人劳动条件、增加就业机会，促进煤层气产业化，减少矿井建设和生产（井巷、通风费用）投资人们的认识观念有了突破

“从中、长期发展来看，采用地面抽放的办法是解决瓦斯的一条根本途径”。四、煤层气规模开发阶段（2003－）

大型煤炭企业，基于煤炭开发安全及资源开发利用两方面的考量，纷纷开展地面煤层气资源开发

晋城铁法阜新抚顺淮南

淮北铜川彬长河南煤层气公司等

传统石油企业除中国石油外，中国石化、延长石油、民营企业也加大对煤层气的投入力度。四、煤层气规模开发阶段（2003－）资源评价开发方案组织施工井下抽放地面开发＋瓦斯治理资源开发＋技术－工程一条龙服务

煤层气开发是一项系统工程，结合煤矿区实际，创立了“技术－工程一条龙服务”的工作模式效果评价四、煤层气规模开发阶段（2003－）煤层气开发系统工程项目

总体方案制定、井位选择、钻井、气含量测试、固井、射孔、试井、压裂、排采和开发前景评估等排水采气压裂现场定井位—铜川JPC－01井工程四、煤层气规模开发阶段（2003－）煤与煤层气资源协调开发的概念被广泛接受煤与煤层气资源协调开发采煤－采气一体化煤与煤层气资源同步勘探地面、井下相结合先采煤、后采气采煤、采气一体化煤与煤层气资源协调开发四、煤层气规模开发阶段（2003－）实施国家973计划

——共二轮煤层气项目中国煤层气成藏机理及经济开发基础研究（2003～2008）主要承担单位中国石油勘探开发研究院及廊坊分院煤炭科学研究总院西安研究院中联煤层气有限责任公司中国矿业大学中国地质大学中国科学院兰州地质研究所（后期为北京师范大学）依托部门：中国石油天然气集团公司四、煤层气规模开发阶段（2003－）四项基础理论创新成果建立了煤层气成因类型划分方案与示踪指标体系建立了温压综合作用下煤吸附甲烷模型揭示了煤层气成藏机理和富集规律阐明了高阶煤煤层气开采过程中渗透率的变化规律五项应用基础研究创新成果研制了5套煤层气地质和开发的实验装置建立