煤层气产业发展历程及典范 - 美国煤层气的开发进程

（一）美国煤层气开发利用进程

美国在不断探索中逐渐将常规油气钻井技术引入到煤层气的开发中来。有人曾说在1993年初停止减税政策之后，煤层气的产量将会减少甚至停止，然而这种情况并没有发生，人们猜想出现这种情况的原因主要有两个，第一个，人们追求清洁能源，而天然气是最佳的选择。第二个，减税刺激政策在刚开始的时候能够促进生产，但是由于新的生产技术的进步，煤层气的营利性生产已经不需要它的推动了。据相关数据显示在1998年时，美国的煤层气产量，虽然不及天然气产量，但是占当年天然气总产量的7%。从美国煤层气工业的发展轨迹来看，可将其发展史分为以下三个阶段。

1.基础研究阶段

20世纪70年代末期，美国采矿局和美国钢铁公司在黑勇士盆地开始了具有里程碑意义的煤层气研究和开发试验项目。后来能源部又加入此项目，并将此研究扩大为橡树林煤矿区的一个23口井的煤层甲烷气开发试验区。通过这项系统研究，发现煤在形成过程中形成的大量甲烷气，仍有相当部分保存在煤中。煤具有很高的含气能力，美国的优质煤一般可达到14～17m3/t的含气量。研究还发现，钻直井可有效开采煤层中的甲烷资源。原来认为向煤层钻直井只能获得较小的泄气区，但实际表明，由于煤中发育了大量节理和天然裂缝系统，直井可获得相当大的泄气区。煤层中73%的原始甲烷资源是可通过钻直井开发的，与此同时，其他机构和石油公司也对煤层气藏形成机制和资源研究做了大量工作，对煤层气形成机理、储集方式、解吸过程和开发可行性有了更深入的认识。

2.开发可行性研究与试验阶段

20世纪80年代初期，美国天然气研究所加入了煤层甲烷气开发研究的行列，开始了大规模的煤层气开发研究和试验。除继续研究控制煤层甲烷储集、释放和有效开发的机理外，重点研究开发的可行性和适合于煤层气勘探开发的成套技术。为此专门在离原来橡树林试验区仅数英里的Rock greek，又建立了一个大型试验区。通过在该试验区的研究，取得了若干令人瞩目的成果，包括：发展了在一口井中对多个煤层进行完井的技术；探索和开发了适合于煤层气藏的试井和诊断技术，研制出了压力传递“间歇”试井方法及所需设备和解释软件，引入了一个煤层气藏模拟模型；通过水力压裂前和压裂后的分析，借助开矿观察，加深了对煤层水力压裂的理解研究出了一种一次处理一系列薄煤层的多层压裂技术和程序；进行了煤层气开发试验的经济分析，论证了在优惠的税收政策和其他鼓励政策下，从美国许多地区进行煤层气开发是经济可行的。同时，还对美国的煤层甲烷气资源进行了一次综合性评价，并且发布的评价结果显示：在圣胡安、黑勇士等13个含煤盆地中，拥有煤层气总资源量很高。这一雄厚的资源基础，极大地鼓舞了美国政府和天然气工业界。

3.工业性开发的起步和发展

美国的煤层气工业开发活动是从20世纪80年代初开始活跃的，但钻井活动起初主要集中在地质情况较简单、条件较好的圣胡安盆地和黑勇士盆地，后来又在全美十多个盆地大面积推广，迅速成为新的钻井热点。

圣胡安盆地位于美国西南部，是一个著名的含气盆地，油气开发史相当漫长，煤炭工业也很发达。该盆地的煤层气主要产自Fruitland煤层和Mellefee煤层，总资源量约2.5×1012m3。该盆地的煤层虽然埋深较大，但煤层厚、气体含量高（每吨煤含气量达14m3），煤层分布稳定、地质情况简单，是煤层气开发的合适地区，所以成为最先被开发的煤层。1985年煤层气井不足100口，但到1990年初煤层气井已超过1 500口。该盆地钻了许多高产煤层气井，单井日产量高达（7～30）×103。

黑勇士盆地位于美国东部煤层气主要分布在宾夕法尼亚系的Pottsvil煤层，煤层气资源量达566×108m3。该盆地煤层埋深较浅、煤质较好、气体含量较高，每吨煤含气量高达17m3，是煤层气开发的理想场所。该盆地的煤层气生产开始于20世纪70年代末期，到1988年12月，已钻开发井1 000多口，到1990年初约有煤层气井2 750口，累计采气566×108m3。该盆地煤层气井的单井产量不如圣胡安，一般只有数千立方米。但由于钻井成本低、市场条件好、租地方便，所以开发活动胜于圣胡安盆地。

在世界上煤层气商业开发和煤层气产量最高的国家中，具有典范作用的就是美国，美国煤层气总资源量为21×1012m3。美国煤层气的分布主要如下，大部分在1 500m以内的浅层煤层中，另一部分位于西部落山脉中生代和新生代含煤盆地中，剩下的一小部分位于东部阿巴拉契亚含煤盆地和中部石炭纪含煤盆地。20世纪70年代，美国煤层气产业揭开了发展的帷幕，但是直到20世纪80年代，才开始得到人们的普遍关注。随后美国的煤层气产业快速发展，并且取得了傲人的成绩。在美国，天然气管道系统与其他国家相比，堪称完美。通过天然气管道网，将生产的大部分煤层气出售给燃气公司。当然这并不是所有的煤层气的用途，一些矿山中的煤层气，为了便利等条件则是直接供给坑口发电厂，还有一些与煤混合作为锅炉燃料燃烧。

（二）我国煤层气开发利用进程

总体来讲，我国煤层气开发主要可以分为三个阶段。(www.xing528.com)

1.20世纪80年代初至1997年

在这一时间段内，主要表现为引进、消化、摸索。在煤层气地质研究，通过该阶段进行证明。它以勘探中的天然气勘探为代表，并在勘探和开发中得到了具体的体现。在解决我国煤层气问题时，有效途径就是引进和消化国外相关理论和技术。20世纪80年代末，人们开始重视相关产业的发展，煤炭，石油，地质矿业和地方政府开始对煤层气进行研究，勘探和开发试验，并且开展了在国家，区域和某些重点矿区或煤田进行煤层气资源评价、开采技术条件、开发工艺的调查和研究，对华北，东北和华南近30个矿区或煤田的采矿技术条件和开发技术，90多个煤层气资源评价井和生产试井进行了调查研究。通过这些努力，我们初步了解了中国煤层气资源的发生规律和地质控制因素，并在选定区域的勘探技术评价方面取得了一些重要的研究成果和经验，由此为煤层气产业及其相关产业的快速发展奠下了坚实的基础。

2.1998年至2002年

在这一时间段内，主要表现为理论与技术研究的探索。在此期间，对煤层气开发的基础和技术的研究得到了明显的改善。并且取得了很多的成果，例如在采矿方法和增产措施上，煤层气解吸渗透机理，还有产能与采收率分析等方面，成绩斐然。这些好的成绩的取得，主要依靠于经济与政策、利用和储运的研究的鼎力支持，与此同时，与国外合作共同开发煤层气资源，这些有力的措施，都为中国煤层气产业化时代发展发挥了不可磨灭的作用。

3.2003年至今

在此阶段内，主要是启动商业生产。国家充分发挥作用，对煤层气成藏条件与机制探索的支持空前高涨。煤层气地质研究快速发展，并且已经达到求源和成藏作用探索的阶段。在大井网煤层气勘探开发试验中，我国取得重大的进步，与此同时，水平羽状井、丛式井等技术最初应用于煤层气的开发，并且已经对诸如二氧化碳注入的新刺激技术进行了现场试验。晋城地区已开始进行商业化生产煤层气，并与美国，加拿大等国家合作，可以说是硕果累累。中国的煤层气产业原型已经形成并呈现出快速的潮流。对于中国煤层气产业来说，在开发和测试阶段转变商业化生产启动阶段的大路上，意义重大。

国家对于煤层气产业的重视，主要表现为给予经济和相应的政策支持，在这里，我们主要介绍相关的政策。

①煤层气对外合作项目征收增值税5%，自营项目增值税实行先征后返，征13%，返8%。

②勘探开发煤层气进口必要的机器、设备、备件和材料，免征进口关税和进口环节税。

③煤层气价格按市场经济原则，由供双方协商确定，国家不限价。

④煤层气年产量不超过10亿m3，免征矿区使用费。

⑤中联煤层气有限责任公司在国家计划中单列，按项目安排地质勘探费、资源补偿费和科研项目费。