編者按 煤層氣是賦存于煤層及其圍巖中的一種自生自儲式非常規(guī)天然氣，作為一種新型的潔凈能源和優(yōu)質(zhì)化工原料是近年的事，遠(yuǎn)不如石油、天然氣等常規(guī)能源為大眾所熟知。2006年起，煤層氣在我國進(jìn)入規(guī)模開發(fā)階段。短短幾年內(nèi)，煤層氣勘探鉆井?dāng)?shù)和產(chǎn)能均實現(xiàn)了高速增長，煤層氣開發(fā)利用正走上一條產(chǎn)業(yè)化發(fā)展之路。

作為一項戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，開發(fā)利用煤層氣可謂一舉多得，利國利民。它在國家能源產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展、改善煤礦安全生產(chǎn)狀況等諸多領(lǐng)域都具有十分重要的意義。

變廢為寶前景廣闊

從廢害氣體到優(yōu)質(zhì)清潔能源，這不僅是一個認(rèn)識上的轉(zhuǎn)變，還意味著一個能源新產(chǎn)業(yè)即將開啟。

煤層氣有一個俗稱：煤礦瓦斯。這是個讓人耳熟能詳又心有余悸的名稱。隨著煤礦開采向地層深部的延伸，煤礦瓦斯事故時有發(fā)生。煤層氣的主要成分是溫室氣體甲烷，如果能在采煤前將煤層氣開采出來，那么既能從根本上消除礦井瓦斯災(zāi)害的隱患，大大提高煤礦生產(chǎn)的安全性，又可以減少甲烷氣體及其他污染物排放，保護(hù)氣候環(huán)境。

開發(fā)利用煤層氣的價值還不止于此。燃燒同樣熱值的煤層氣釋放的二氧化碳量比石油少一半，比煤炭少四分之三；煤層氣燃燒時所產(chǎn)生的污染物一般只有石油的四十分之一、煤炭的八百分之一。由此可見，煤層氣是一種優(yōu)質(zhì)潔凈能源。在我國，煤層氣資源潛力大但開發(fā)程度低。據(jù)煤層氣（煤礦瓦斯）開發(fā)利用“十一五”規(guī)劃數(shù)據(jù)顯示，我國埋深2000米以淺煤層氣地質(zhì)資源量約36萬億立方米，其中可采資源總量大于10萬億立方米。煤層氣遠(yuǎn)景資源量與我國陸上常規(guī)天然氣地質(zhì)資源量大致相當(dāng)，是常規(guī)天然氣以外資源量最大的潔凈能源。在國民經(jīng)濟(jì)對能源需求持續(xù)增長的大背景下，煤層氣的開發(fā)和利用也是保障國家能源安全的有力舉措。

近年來，我國天然氣需求量和市場供應(yīng)之間的缺口較大。由于煤層氣可以與天然氣同輸同用，這一特性為煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了巨大的市場空間。目前，煤層氣的首選市場主要在山西、北京、天津、河南、河北等省市。在滿足中部地區(qū)煤層氣資源需求的前提下，富余的煤層氣還可并入西氣東輸管網(wǎng)，輸往長江三角洲地區(qū)。

從廢害氣體到優(yōu)質(zhì)清潔能源，這不僅是一個認(rèn)識上的轉(zhuǎn)變，還意味著一個能源新產(chǎn)業(yè)即將開啟。然而要想規(guī)模化開采煤層氣，還必須先解決基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的諸多難題。國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（973計劃）煤層氣項目首席科學(xué)家宋巖介紹，“煤層氣藏有其特殊性，加之我國煤田地質(zhì)條件復(fù)雜，目前，對煤層氣成藏機(jī)制、分布規(guī)律及開發(fā)機(jī)理等認(rèn)識的局限性，制約了煤層氣產(chǎn)業(yè)化的步伐，因而基礎(chǔ)研究工作十分關(guān)鍵?！?/p>

“開路先鋒”成果豐碩

在新一輪973計劃項目中，開發(fā)方式優(yōu)化和增產(chǎn)改造措施等若干關(guān)鍵問題有望得到解決。

在中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院的煤層氣專業(yè)實驗室，記者看到了去年5月獲得發(fā)明專利的“煤層氣成藏模擬裝置”。

實驗室主任李貴中博士告訴記者，“這套設(shè)備是在前一輪973計劃項目中研發(fā)出來的，也是我國第一臺具有獨(dú)立知識產(chǎn)權(quán)的煤層氣成藏模擬儀?！庇辛诉@套裝置，就可以在實驗室充分模擬不同的地質(zhì)條件，定量研究煤層氣藏如何被打破、恢復(fù)、聚集和保存，從而為解決我國煤層氣成藏機(jī)制及經(jīng)濟(jì)開采的某些瓶頸問題提供直接依據(jù)，推助煤層氣資源的勘探開發(fā)。

李貴中所說的前一輪973計劃項目就是“中國煤層氣成藏機(jī)制及經(jīng)濟(jì)開采基礎(chǔ)研究”項目。目前，9個研究課題已全部完成。該項目在基礎(chǔ)理論研究和方法、技術(shù)開發(fā)方面均取得了創(chuàng)新成果，不但系統(tǒng)建立了從地質(zhì)到勘探開發(fā)較為完整的理論體系，還建立了煤層氣基礎(chǔ)研究的實驗平臺，形成了從煤層氣可采資源預(yù)測到開采優(yōu)化設(shè)計的技術(shù)系列?！耙簿褪钦f，我們在煤層氣是怎樣生成的、什么地方煤層氣比較多、如何進(jìn)行排采等問題上往前邁進(jìn)了一大步。”項目辦主任柳少波博士介紹說。

第一輪973計劃項目在指導(dǎo)勘探和開采實踐中也取得了喜人的成效。例如，研究項目篩選出了9個煤層氣有利目標(biāo)區(qū)，預(yù)測了淮南煤層氣富集區(qū)，其中9口井的煤層氣獲得高產(chǎn)。項目實施還降低了沁水盆地煤層氣開采生產(chǎn)成本、提高了南部煤層氣單井產(chǎn)量并指導(dǎo)了高效開采。尤為可貴的是，煤層氣973計劃項目改變了此前國內(nèi)煤層氣研究機(jī)構(gòu)和人才四處分散、力量薄弱的不利局面，聚集了一大批專門人才，在短短幾年內(nèi)建立起一支富有活力的煤層氣科研隊伍。

“但是，第一輪973計劃項目研究沒有涉及對高豐度煤層氣富集區(qū)的相關(guān)研究，對開采技術(shù)也僅做了較初步的研究。”宋巖告訴記者，煤層氣研究的大背景在這些年也發(fā)生了變化。第一輪973計劃項目開展之初，我國煤層氣開發(fā)研究還處在起步階段，煤層氣開采鉆井?dāng)?shù)量較少，項目主要側(cè)重于機(jī)理研究。項目完成之際，國內(nèi)鉆井?dāng)?shù)量、煤層氣產(chǎn)量和產(chǎn)能均已進(jìn)入快速增長期，煤層氣開發(fā)實踐中的理論和技術(shù)需求發(fā)生了變化。

據(jù)此，我國于2009年啟動了新一輪煤層氣973計劃項目。在新一輪項目中，高豐度煤層氣富集機(jī)制和選區(qū)評價以及提高開采效率成為科研人員的重點研究內(nèi)容，開發(fā)方式優(yōu)化和增產(chǎn)改造措施等若干關(guān)鍵問題有望得到解決。

產(chǎn)業(yè)化之路越走越寬

隨著開采井?dāng)?shù)的不斷增長，自動化技術(shù)將有力推動煤層氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

2009年11月16日，中國石油集團(tuán)開發(fā)的我國首座數(shù)字化規(guī)?；簩託馓锸痉豆こ淘谏轿髑咚璧乜⒐ね懂a(chǎn)。沁水盆地示范工程在國內(nèi)率先采用可規(guī)?；茝V的自動化技術(shù)，實現(xiàn)了煤層氣生產(chǎn)全過程無人自動化控制，降低了操作成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益與安全性能。

煤層氣開發(fā)利用國家工程研究中心負(fù)責(zé)人胡愛梅表示，“隨著開采井?dāng)?shù)的不斷增長，自動化技術(shù)將有力推動煤層氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展?！苯陙?，中石油煤層氣有限責(zé)任公司、煤層氣開發(fā)利用國家工程研究中心等產(chǎn)業(yè)部門將產(chǎn)業(yè)建設(shè)與科研攻關(guān)并行開展，對煤層氣產(chǎn)業(yè)的重大科研成果進(jìn)行完整的工程化和集成化研究，并消化、吸收了一批國外引進(jìn)的先進(jìn)技術(shù)。經(jīng)過開采現(xiàn)場和實驗室的大量技術(shù)攻關(guān)與研究工作，我國在煤層氣垂直井的鉆井、完井、水力壓裂增產(chǎn)和排水—降壓—采氣等煤層氣開發(fā)和工藝技術(shù)等方面都取得了顯著成效，并在煤層氣的勘探和生產(chǎn)實踐中得到了成功應(yīng)用和推廣。同時，在水平井鉆井和開發(fā)技術(shù)、欠平衡鉆井技術(shù)、清潔壓裂液技術(shù)等新型煤層氣開發(fā)技術(shù)的探索和試驗方面進(jìn)行了有效嘗試，取得了很有價值的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗，并在推廣應(yīng)用中取得了較好的效益。例如，多分支水平井因開采控制面積大、滲透性好，大大提高了煤層氣的開采量，產(chǎn)氣量從原先單口直井每天2000—3000立方米增加到8萬—10萬立方米；TD—1清潔壓裂液大幅降低了生產(chǎn)成本，提高了開采產(chǎn)量；去年研發(fā)并投入使用的煤粉分散劑大大減少了開采過程中的煤粉堵塞現(xiàn)象，提高了開采效率。

技術(shù)攻關(guān)讓煤層氣的產(chǎn)業(yè)化之路越走越寬。幾年間，鉆井?dāng)?shù)和產(chǎn)能建設(shè)都發(fā)生了突飛猛進(jìn)的變化。2004年全年煤層氣鉆井?dāng)?shù)僅為59口，2008年全年鉆井?dāng)?shù)已超過1000口；2005年全國煤層氣產(chǎn)能僅為0.2億立方米，到2008年已增至10億立方米。隨著鉆井?dāng)?shù)和產(chǎn)能的增加，輸送管線的建設(shè)也快速跟進(jìn)。近兩年，我國加大了中近距離輸送管線的建設(shè)，鄂爾多斯盆地東緣的管線建設(shè)也在規(guī)劃和建設(shè)之中。胡愛梅表示?！拔覈簩託猱a(chǎn)業(yè)已基本具備了規(guī)?；l(fā)展的條件，一個具有戰(zhàn)略意義的能源新產(chǎn)業(yè)已經(jīng)開啟。”(記者　王志羚)