国外煤层气开发对我国的启示

张用德，唐书恒，张淑霞

（1.中国地质大学 （北京）能源学院，北京 100083；2.中原油田采油五厂，河南 濮阳 457001）

煤层气俗称煤矿瓦斯，是宝贵的能源资源。煤层气具有典型的“自生自储”、“吸附＋游离”等成藏特征，使煤层在抬升剥蚀、暴露浅埋等不利环境中形成商业性聚集的可能。煤层气主要为甲烷，其他组分含量很少。煤层气排采工作分为三个阶段，即脱水产气阶段、稳定产气阶段、控制递减阶段。开发初期，煤层气产能低，但气井的稳产周期长，从而能够确保长远经济效益。美国煤层气开采是地面钻井集中开采利用，主要集中在圣胡安和黑勇士等两个煤盆地。煤层气开发工艺的主要特点是：小井距密井网和压裂工艺。

1 国内外煤层气资源对比

全球煤层气远景资源总量约268×1012m3，主要分布在12个国家（煤层气总资源量在107.8～124.8×1012m3）（图1）。

图1 世界主要煤层气活动的国家及资源量（单位：×1012ft3）

1.1 国外煤层气产业发展现状

1）美国。美国是世界上煤层气商业化开发最成功的国家，从1983～1995年的12年间，煤层气年产量从1.7亿m3猛增至250亿m3，2005年煤层气产量达到500亿m3。2009年煤层气产量达540亿m3，占天然气年产量8%。圣胡安、粉河两个盆地产量占全美煤层气的85%（图2）。

图2 美国煤层气勘探形势

2）加拿大。加拿大煤层气发展迅速，通过新技术适应性研究和推广应用，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（图3）。

图3 加拿大煤层气钻井及年产量

1.2 中国煤层气发展

截至2010年底，全国煤层气直井5458口，水平井160口，日产气536万m3，探明储量约2000亿m3。2010年地面煤层气产量达15亿m3，利用量11.8亿 m3，利用率78%（图4）。

图4 我国历年煤层气钻井与产量

2 国内外煤层气开采技术

1）美国。针对不同盆地储层特点及地质条件，美国煤层气产业已形成了四种煤层气勘探开发主体技术体系：适用于圣胡安盆地的的钻井－洞穴完井技术体系（高渗）；适用于一般煤层气盆地（如黑勇士盆地、拉顿盆地等）的钻井－套管完井－压裂技术体系（低渗）；适用诸如粉河盆地在内的低阶煤盆地的钻井－裸眼扩径技术体系（高渗低含气）；CDX公司开发的羽状水平井开发技术体系（地形复杂、煤层稳定、硬度大）。

2）加拿大。针对低煤阶、低含气量、煤岩致密、渗透率低、含水饱和度低的特点，加拿大形成了连续油管钻井技术、高排量氮气泡沫压裂技术、羽状水平井技术。

3）中国。针对我国煤层气盆地普遍存在的低压、低渗、低饱和及高含气量以及储层应力敏感强，地形复杂的特征，我国形成了丛式井套管完井＋清水加砂压裂、水平井/多分支水平井/U型井、稳控精细连续排采技术（表1）。目前，我国存在缺乏煤层气钻井专用的配套工具与装备等，如煤层气水平井地质导向工具、两井连通技术与工具、煤层气专用钻机等问题。

表1 中高煤阶煤层气开发方式对比

表2 低煤阶煤层气开发方式对比

从表1、表2中对比：黑勇士和拉顿盆地与沁水和鄂尔多斯盆地煤储层物性接近，开发方式相似，都以直井多层套管完井＋水力压裂为主；黑勇士和拉顿都没有使用水平井，而国内水平井开发效果也不理想。开发方式有一定的借鉴意义。

渗透率及地质条件是决定完井及增产措施的决定性因素。对于具有相同地质条件的开发层，可以研究借鉴其开发方式。

3 国内外煤层气政策影响分析

在美国、加拿大等国煤层气勘探开发的过程中，国家的支持政策发挥了积极的推动作用，中美两国的煤层气扶持政策对比见表3。

表3 中美煤层气扶持政策对比

美国从1980年经过8～10年，钻完井数才大幅增加（图5）。中国2006年出台《国务院办公厅关于加快煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用的若干意见》。中国煤层气政策的激励效果也要8～10年（即2014～2016年）才能体现出来。

4 启示与建议

图5 美国1981年～2000年煤层气井完井数

加强煤层气资源选区评价，重点攻关高渗富集区，为中国煤层气产业发展提供后备资源。在直接引用国外相关理论和技术的同时，也通过技术突破和创新，自主研发适合我国地质条件的煤层气勘探开发关键技术，提高产量和采收率。国家扶持政策是煤层气产业发展的重要前提，但政策的激励效果不会一蹴而就，需要经过一段时间才能体现出来。用8～10年时间对煤层气开采的增值税实行零税率；所得税实行“五免三减半”。对煤层气实行保护性井口价格，并对煤层气用户给予适当的价格补贴。

［1］赵庆波，陈刚，李贵中，等.中国煤层气富集高产规律、开采特点及勘探开发适用技术［J］.天然气工业.2009，29（10）：13-19.

［2］姚国欣，王建明.国外煤层气生产概况及对加速我国煤层气产业发展的思考［J］.中外能源，2010，15（4）：25-28

［3］黄格省，于天学，李雪静.国内外煤层气利用现状及技术途径分析［J］.石化技术与应用，2010，28（4）：28-31.

［4］秦勇，袁亮，胡千庭，等，我国煤层气勘探与开发技术现状及发展方向［J］.煤炭科学技术，2010，40（10）：1-6.