四川省煤矿瓦斯.doc
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1、四川省煤矿瓦斯(煤层气)抽采利用规模化建设研究四川省安全科学技术研究院二一年七月前 言中国能源结构状况长期以来是以煤为主,这种结构状况既造成严重的空气污染和温室效应,在煤的开采过程中对优质能源煤层气又缺少有效的规模化开发利用,不仅浪费了大量洁净能源,且对能源战略安全形成威胁。现在国内外对瓦斯抽放的要求力度越来越大,瓦斯抽放技术发展也比较快,而与之相适应的利用技术,利用范围,利用规模,以及产业化进程却相对滞后。煤层气开发既是能源战略结构调整的要求,也是我国环境和经济可持续发展的要求。加大煤层气资源开发利用还是对天然气能源的有效补充。国家制定出台了许多有关发展瓦斯利用的优惠政策,发展瓦斯综合利用前
2、景十分广阔的。因此,应把握时机,积极开发和推广煤层气综合利用技术,依靠科技进步,本文详述了我国煤层气资源状况,煤层气产业在中国能源结构优化调整及经济、能源和环境可持续发展中的作用。指出了我国煤层气开发既是能源战略结构调整的要求,也是我国环境和经济可持续发展的要求。加大煤层气资源开发利用还是对天然气能源的有效补充。课题叙述了我省煤层气资源状况,煤层气产业在四川省能源结构优化调整及经济、能源和环境可持续发展中的作用,指出了我省通过对国内外煤层气开发利用状况、影响制约煤层气产业发展的主要因素:我省煤层气资源低渗、低压、低饱和三低的特点、煤层气基础理论研究、资金、关键技术、管理政策、市场等因素的分析,
3、认为我省煤层气开发利用虽然有着光明的前景,但这些制约因素严重阻碍了我国煤层气产业的发展。同时,课题也全面研究分析了这些不利因素和煤层气产业目前发展缓慢的问题之关键所在。提出了四川省煤层气开发利用的建议:应当在加强煤层气基础理论研究基础上,掌握全省煤层气资源状况,制订好煤层气开发利用的规划;加大资金投入、走产学研结合的道路,引进吸收并研究开发先进技术;提高相关政策扶持力度等。随着这些关键因素的解决以及环境和经济可持续发展对能源结构要求的提高,四川省煤层气产业将迎来其大发展的时期。关键词:煤层气;能源结构;开发利用;影响因素目 录1绪论1.1 煤层气开发利用的必要性及意义1.1.1煤层气开发利用关
4、系中国能源安全战略.1.1.2煤层气开发利用是解决环境污染和实现经济可持续发展的要求1.1.3煤层气开发利用增加矿井生产安全性和经济效益1.1.4增加城市居民生活用气保障增强矿区经济活力1.2我国煤层气资源状况1.3国内外煤层气开发利用现状1.4四川省煤层气开发利用状况1.5本课题的主要内容23影响我省煤层气开发的主要因素3.1我省煤层气藏特点3.2煤层气基础研究状况3.3勘探开采技术水平3.4市场因素3.5政策因素4我国煤层气产业发展所亟待解决的问题.4.1煤层气理论及生产技术亟待进步4.2政策扶持以及市场建设力度不够5加快煤层气开发利用的对策5.1加强技术创新,拓展特殊的煤层气开发技术5.
5、2加大投资力度增加融资渠道5.3制定更有力的支持政策5.4拓宽煤层气应用领域5.5本章小结6结论及建议6.1煤层气开发前景结论6.2建议四川省煤矿瓦斯(煤层气)抽采利用规模化建设研究编制提纲煤层气是由煤层生成并主要以吸附态储集于煤层中的一种非常规天然气,其主要成分是甲烷,煤矿俗称瓦斯。煤层气产业是近二十余年来为满足能源需求而在世界上崛起的新兴能源产业1,开发煤层气具有重要的社会和战略意义。一,我国高瓦斯矿井和瓦斯突出矿井占46%,每年因瓦斯爆炸和瓦斯突出事故死亡约2000人,直接经济损失超过500亿元2,开发利用煤层气可以改善煤矿安全生产,提高经济效益;二,煤层气是一种洁净能源,是常规天然气最
6、现实可靠的补充或替代能源;三,开发利用煤层气可以有效减排温室气体,改善大气环境;四,开发利用煤层气可拉动相关产业的发展,增加就业机会,提高人民群众生活水平,具有“一举多得”的重大意义。煤层气是一种洁净能源,开发利用煤层气可以增加能源供应,改善煤矿安全和减少温室气体排放。现我国煤层气抽取量的90%作为民用燃料,剩余的作为化工原料。近年来,国际能源需求形势日趋紧张,石油价格不断飙升,引起世界各国高度关注。作为能源消费大国,中国能源消费增长速度远大于生产发展速度,对外依存度大幅提高,2004年我国进口石油1.2亿吨,十年间增长了13倍,以开始影响我国的能源安全。按照2010年人均GDP比2000年翻
7、两番的目标,能源供给需翻一番才能满足社会消费和经济增长需要。加之,环保压力日益增大,洁净能源的市场需求量激长,都是煤层气产业快速发展的重要机遇。1、四川省煤矿瓦斯(煤层气)抽采利用形势四川是是我国上煤炭资源()的省份之一,煤炭资源总量(包括探明储量和远景资源量)()亿吨左右。同时我省还拥有丰富的煤层气资源,在埋深3002000m以内的煤层气资源量达()亿m3。它们分布在不同的含煤盆地、不同的成煤时代、不同的储层类型之中,其埋藏深度、勘探程度等相差也很大,为成功开采造成一定困难。据统计,我省国有重点煤矿中高瓦斯和瓦斯突出矿井占48%。20世纪80年代末期以来,国家对煤层气勘探开发力度的逐步加大,
8、“十一五”期间,随着经济快速发展,能源供求日益紧张,环保压力日益增大,同时煤炭安全问题倍受各级政府和社会广泛关注,特别是开发利用技术进一步提高,四川煤层气资源勘探、开发取得了重大进展。1.1 煤炭开发形势1.1.1煤炭开发现状 1) 煤炭赋存情况(含煤地层的地质年代、倾角、厚度、走向、倾向、顶底板岩性及厚度),煤质参数(煤种、挥发份、灰分、含硫磷等、发热量等),储量(分煤种、成煤年代和分煤层的地质储量和可采储量),构造分布、水文等相关资料)2)煤炭开采情况(矿井所有制、设计规模、近五年产量、主要开采煤层、采煤方法、通风方式、机械化状况)图1-1四川矿区井田分布图3)安全生产情况(分矿井、分年度
9、统计20052009年的资料:煤层突出情况、矿井瓦斯等级,煤层自然发火倾向性、发火期和最短发火期,煤尘爆炸性,瓦斯、突出、水害、火灾、煤尘、顶板、机电运输等伤亡事故情况)4)组织管理情况(政府组织管理机构,煤矿企业安全生产管理机构,煤矿企业采矿、通风、机电、地质技术力量,煤矿企业中层以上管理层和井下员工成分构成)1.1.2 煤炭开发规划 20102015年分年度各矿煤炭产量、回采率、动用地质储量和可采储量规划并汇总。1.2 煤层气抽采利用形势我国煤层气开发始于20世纪50年代,主要是基于煤矿安全的井下瓦斯抽采,年抽采量约0.6108m3;最近几年,我国煤矿区瓦斯抽采非常活跃,2006年共有26
10、4处瓦斯抽放点,全年煤矿瓦斯井下抽采量达32108m312。1.2.1 煤层气抽采利用现状(含井田范围内的地面钻井抽采)1)主要煤层气抽采方法我省煤层气抽采技术包括井下抽采和地面开发。井下抽采技术已应用于许多矿区,是现在和近期煤矿区煤层气开发的主要技术。地面开发技术主要包括地面标准井和地面采空区井抽采技术。我省煤矿区煤层气的井下抽采起步较早,目前各种抽采技术已十分成熟,基本上处于世界领先水平,并已形成完整的井下抽采技术体系,适合各种地质条件的煤层气抽采。常用的井下抽采技术包括本煤层抽采、邻近层抽采、采空区抽采和综合抽采法。其中邻近层抽采利用工作面回风副巷布置钻场,钻场打在工作回采面所形成的裂隙
11、带内并到达邻近层。邻近层卸压煤层气抽采法在全国得到了最广泛的应用。当邻近层瓦斯涌出量大于30m3/分钟的时候,采用该方法的抽放率可达到85%以上。煤层气的地面开发有两种途径:一种是抽采未开采煤层中的煤层气,另一种是抽采生产矿区内煤层气。我省自90年代开始试验和推广煤层气地面回收技术,到目前为止已取得长足的进展,但大规模商业化开发仍未取得突破性进展。最近几年,随着国家对煤矿安全生产的重视,加大了对煤层气抽采系统的投入,煤层气抽采量迅速增加,2009年我省煤层气抽采量达到15.21亿m3。图1 1990-2003年中国煤矿区煤层气抽采量2)20052009年分年度的抽采量和抽采浓度并汇总3)煤层气
12、主要利用途径我省煤层气利用始于70年代末,到目前为止,共建成煤层气利用工程100多个,全部在煤矿区,而且多是以提高煤矿区居民生活水平为主的居民燃气利用形式。近年来,随着环保意识的增强,政府放开天然气价格,煤层气作为一种能源得到更多的认可。因此,利用煤层气发电,用作工业燃气等项目得到大量开发。1 煤层气发电煤层气发电是一项多效益型煤层气利用形式。它将煤层气变为电能,可以方便地输送,同时也是实现温室气体减排的最有效手段之一。近年来,我国煤层气发电发展迅速。煤层气电厂燃气发电机组主要有两类:燃气轮机和燃气发动机。燃气发动机具有小型、轻便、热效率高(可达40%)和对煤层气浓度变化适应性强等优点,适用于
13、小型电厂。燃气轮机具有功率大的特点,单机功率可达50MW和100MW,但发电效率一般在30%左右,一般适用于大型煤层气电厂。目前,我省的煤层气利用发电项目主要有:。由于燃气发动机的热效率较高,这些项目均采用国外或国内生产的燃气发动机,以提高井下抽采煤层气的发电利用效率和综合利用率。2 煤层气民用目前,我国煤层气利用主要以民用为主,煤层气民用量占总利用量的70%以上。井下抽采的煤层气中CH4浓度平均为3050,可直接供给矿区居民用户以及食堂、医院和学校等用户。但由于矿区居民较少,因此大规模民用必须以城市为落脚点。目前,我省内的煤层气民用的主要项目有:。3 煤层气的工业利用4)20052009年分
14、年度各种利用途径的利用量及其利用浓度并汇总5)煤层气抽采利用的计量方法及精度6)煤层气抽采利用成本及经济性分析1.2.2 煤层气资源分布预测1)按压力0.74MPa和0.74MPa或含量8m3/t和8m3/t分别预测煤层气地质储量和可抽储量(按可抽范围内的煤层气含量减去残存量确定)2)按0.1md(约3.87m2/MPa2.d)和0.1md煤层透气性分别预测煤层气地质储量和可抽储量1.2.3 煤层气抽采利用需求预测1)按照抽采达标和煤炭开采规划预测2010-2015年分年度各矿井煤层气应抽采量;2)按照当地条件分析预测煤层气主要利用途径、利用浓度和利用量;3)2010-2015年分年度各矿井风
15、排瓦斯量预测。1.煤层气资源勘探取得进展随着地质勘探力度的不断加大,四川省煤层气资源勘探取得较大进展,资源勘探范围,勘探程度,探明储量不断增大。目前,()等煤田已登记煤层气区块面积达28303km2。其中,( )煤田2.地面煤层气开发利用取得较大进展自20世纪90年代以来,随着地面煤层气开采技术的引进,四川地面煤层气开发利用发展迅速。近年来,四川地面煤层气勘探开发呈现快速增长势头。“十一五”末,四川省地面煤层气开发产能达到2亿m3左右3.井下煤层气抽采利用规模日益扩大四川省煤矿井下煤层气(瓦斯)抽采利用可追溯到20世纪50年代末,()煤业集团利用井下抽放瓦斯气供居民生活使用。近年来,四川煤炭企
16、业以煤矿安全为中心,加大了煤矿井下煤层气抽采利用力度,利用规模日益扩大,截止2009年,井下煤层气抽放钻孔累计长度125.34 万m,建成井下煤层气抽采利用管网()km,地面输配管网() km,年抽采量()亿m3(折合纯甲烷),年利用量2.5亿m3。全省高瓦斯矿区已基本建立井下抽放系统和地面输配气系统,2009年全省瓦斯抽放量达()亿m3。 4.输气管网建设已初具规模 (1)国家级天然气干线管网(2)省内已建成和在建输气主管网表4-3 “十一五”全国煤矿瓦斯抽采及利用量 单位:万m3省(区、市)2006年2007年2008年2009年2010年抽采量利用量抽采量利用量抽采量利用量抽采量利用量抽
17、采量利用量河北4219231049612860551135205951407060614180四川5982034562717487620480112内蒙古2827120031351200330015003410150034101500辽宁24497135103251724878311332617131846263843777027339吉林1705330218484522948802679138631191584黑龙江635626428056383093464449106765132109865267江苏273150273150273150220150220150安徽2948010398358
18、6015364413601912045540251864950026682江西264039631664753960594514677269461042河南1100023871500012718220002729830000393653500048670湖南3000100035002000450030006000450080006000重庆206323536224924097245514645268565560296016704四川5926379275865656150551040121237158222277417054贵州68618145207840816786872722026893238
19、1991821384陕西903113001131829471164872602675481623269211264甘肃2607110028601500360831904290396042903850宁夏902072161039588351320011880165001567521500173001.3 面临的主要问题和挑战1.3.1 煤矿安全生产面临的主要问题存在的安全隐患、设备设施和工程、技术政策和技术难题、资金筹措和生产成本等问题,并阐明问题的依据。表4-4 煤与瓦斯严重突出矿区重点区域平均瓦斯含量(m3/t)构造复杂程度构造煤发育情况煤层群或单一煤层开采1芙蓉矿区突出煤层区10.0以上极
20、为复杂普遍发育煤层群2攀枝花矿区突出煤层区9.0以上复杂发育煤层群31.3.2 煤层气产业发展存在的问题我省煤层气开发利用虽然经历了十多年的发展历程,煤层气勘探开发取得了重要进展,煤层气产业化进程加快,取得了一定的成绩。但是,对煤层气开发利用的认识上始终停留在为煤矿安全生产服务的附属地位,对煤层气开发利用在改善能源结构、调整产业结构、提高资源利用水平、保护生态环境等方面的重要性缺乏足够而深刻的认识,未能真正将其做为新能源、新产业对待,在产业政策、资金投入、技术研发等方面给予足够的重视,从而造成许多突出的、深层次的问题,严重影响到煤层气产业有序、健康发展。1.政策法规不健全目前,我国已出台的涉及
21、煤层气开发利用的政策、法规,基本是比照常规天然气制定的,没有出台专门针对煤层气产业勘探、开发、利用各个环节的完整的政策法规和优惠鼓励政策。与发展成熟的常规天然气工业相比,煤层气产业有着高技术、高风险、高投入、经济效益低的特点。由于政策体系不健全,从而影响了中、外企业开发煤层气资源的积极性,在很大程度上影响了煤层气产业的发展。2.缺乏统一的规划由于国家有关煤层气产业发展的法律规章制度滞后,资源开发和产业发展缺乏系统的规划,致使现已进入煤层气开发领域的各行业相互封锁、多头规划,开发企业随意布点、无序建设和强占地盘现象十分突出。规模小,布点散 给产业化开发利用带来系列矛盾和问题。如我省境内()个重点
22、煤层气资源区块均由中联公司、中石油等企业登记,普遍存在着登记面积过大、投入过少、勘探开发进展缓慢等问题,限制了有实力的企业进入,妨碍了地方积极性的发挥。3.资源管理体制不顺我国对煤层气资源开发实行国家一级统一管理。这一制度有利于国家对煤层气资源的统一规划与管理,但在实际工作中造成了同一煤田内煤层气资源与煤炭资源登记重叠,煤层气开发与煤炭开采相脱节,即矿权与气权分置问题。也造成了四川在煤层气开发方面缺乏应有的主导权,致使省级与国家煤层气开发利用部署无法有效衔接和推进。直接影响到四川煤炭工业发展和四川煤层气开发利用企业的积极性。4.价格机制不完善煤层气产业是新兴产业,还未形成稳定的供求关系,市场机
23、制对价格的调节作用还不完善。国家现行的“煤层气价格按市场经济原则,由供需双方协商确定”的政策,在实践中,由于各方对政策理解不一致,加之国家对上中下游煤层气价格政策不统一,致使一些开发企业脱离现阶段市场实际和违反市场定价规则制定产地井口价格,导致四川在煤层气中、下游开发利用项目建设上举步维艰,严重影响到四川煤层气开发利用和用气市场的稳定。5.资金投入不足煤层气产业是一种高投入、高风险的产业,在勘探开发初期阶段,所需投资很大。但目前国家、地方和企业在煤层气勘探开发利用上的投入上均严重不足,远不能满足煤层气产业发展的需要。同时,作为主要投资来源的国内外战略投资者,受国家煤层气对外专营政策的影响无法顺
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