煤层气开发现状研究

张明波山西省地质矿产研究院，山西太原 030001

煤层气开发现状研究

张明波
山西省地质矿产研究院，山西太原 030001

在能源危机越来越严重的背景下，我国开始加强对新型能源的探索，煤层气是一种清洁能源，具有较高的利用价值，尤其是在能源越来越短缺的背景下，环境压力和煤矿生产的形势越来越严峻。本文对煤层气能源开发的现状进行分析和探讨。

煤层气；能源开发；现状

煤层气又称煤矿瓦斯或煤田沼气，是在煤炭资源中比较常见的一种吸附在煤层上的可燃气体，这些气体一般会吸附在煤层、炭质页岩、泥岩等物质上。在传统的煤矿开采过程中，出现爆炸的一个主要原因就是煤层气的存在，因此长期以来煤层气都被成为是煤矿开采过程中的杀手，这种气体是一种对空气会产生影响的气体，排放到大气中的时候会产生比较严重的温室效应，同时还会对环境造成污染，破坏带七层，但是煤层气也是一种新型的能源。所以总体说来，煤层气的存在有利有弊，我国当前的能源危机越来越严重，因此在能源领域中将目光瞄准在煤层气的开发上，当前关于煤层气的开发，我国已经有了初步的实践经验。

1 我国煤层气开采现状

国外对于煤层气的开发时间相对较早，相比起来，我国的煤层气的研究起步时间比较晚，可以分成3个不同的阶段，第一个阶段是从20世纪50年代到70年代末，这个阶段加强煤层气的开发主要是为了减少瓦斯灾害，对煤层气进行开发的时候主要是在井下进行煤层气的抽放和利用，并且及时将井下抽放的瓦斯排放到大气中，利用率较低。第二个阶段是从20世纪70年代末到90年代初，这段时期内煤层气的开发主要是集中在将煤层气当作新能源进行勘探，在当时的研究过程中，人们尝试将煤矿中抽取出来的瓦斯当作矿区的生活燃料以及工业燃料，而且在相应的地区也开展了技术试验，取得了相应的成绩。到20世纪90年代时，煤矿井下瓦斯抽放利用工作已经开始普遍出现，而且形成了很多种抽放方式，抽放的技术也得到了快速发展，而且为了促进我国的煤层气产业的发展，联合国开发计划署与中国政府签署了资助“中国煤层气资源开发”的项目，提高了我国政府对煤层气资源的认识，对于煤层气资源的开发有进一步的促进作用。第三个阶段是从20世纪90年代至今，这个阶段的研究集中在优质能源的开发和利用上，开展了煤层气的勘探试验，并且取得了很大的进展，同时，为了使得煤层气的开发可以实现产业化发展，我国还加强了对煤层气开发的项目研究，将所得到的结果应用在煤层气的勘探开发过程中。

总体说来，从20世纪开始进行煤层气的探索开发以来，我国的煤层气开发已经经过了50余年的发展，煤层气的抽取技术也形成了体系，对于煤层气的开采工作有很大的促进。同时，我国还积极与国外的很多能源开采公司进行合作，国外企业也开始在我国进行投资，对于我国的煤层气开发有一定的促进作用。

2 中国煤层气开采前景

煤层气在煤炭生产中被称为瓦斯，虽然一直都是煤矿开采过程中的一个安全隐患，但是从能源角度来讲，煤层气是一种比石油和煤矿都要干净的天然气，其产生的环境污染不大，高浓度瓦斯的热值接近油气田的天然气，可以被充分利用在能源领域中，而且带来的经济效益也是很可观的。随着我国的经济的快速发展，对能源的需求也越来越大，煤矿资源、石油资源的稀缺，使得我国必须要将能源开发的视角放到其他领域中。煤层气的开发利用具有十分广阔的前景，这种气体带来的经济效益也十分可观，通过统计分析可知，如果我国能够对埋藏深度在两千米以内的煤层气进行抽取，只要抽取率达到40％左右，就可以达到80％的利用率，具体可以利用的煤层气大约有9.6×1012m3～11.2×1012m3，而每立方米的煤层气资源可以产生3kW·h的电能，通过计算可知，在该情况下产生的电能为28.8×1012～33.6×1012kW·h，根据当前电价可知，其产生的市场总值为8.64×1012～10.08×1012元人民币。由此可见，煤层气可以带来较大的经济效益，在未来的发展前景巨大。

由于煤层气的开采前景巨大，在未来的发展过程中应该要加强产业化发展，煤层气产业是一项比较庞大的系统工程，将会带动其他产业的发展，例如，建设一个煤层气产业基地，则可以同时带动很多其他产业的发展，比如钢铁、水泥、化工等行业，都可以随之发展起来，由此可见，在煤层气产业不断发展的过程中，也能带动其他行业的发展，促进我国经济水平的不断提升。由此可见，煤层气产业的发展迫在眉睫，煤层气一旦形成了相应的产业，则会给其他的行业带来经济效益。

当前我国的煤层气经过提炼以及存储之后，主要是用于发电、化工产品生产、汽车燃料供应等方面。根据当前我国煤层气的开采现状，在未来我国的煤层气的开采主要可以从地面开采角度着手。当前我国对于煤层气的开发使用较多的一种方法依旧是井下开采，井下开采带来的问题也越来越明显，因为我国对煤层气的需求越来越大，尤其是对于高浓度的煤层气资源，需求量会逐渐增大，煤炭开采受限于经济增长的减缓和替代能源的增加，井下开采并不能带来较大规模的开采，而且井下开采的效率也会受到科技水平和经济性的影响。

相比起来，地面开采带来的经济效益比井下开采的经济效益更高，在井下进行煤层气抽取的时候，单位体积的热值较低，而且也容易混入一些空气，而且井下开采的煤层气要运输出去时也会产生较高的成本，对于各种资源都不能进行充分地利用，比如井下开采煤层气时，只能在开采地域周围使用，或者通过稀释之后直接排入到空气中，还会带来空气污染，煤层气直接排放到空气中带来的温室效应会远远高于二氧化碳。对于煤层气而言，只有浓度较高的气体才有利用价值，会产生较大的经济效益，而高浓度瓦斯主要来自于两个方面，一个是地面抽取，其中所含的甲烷达到95％以上，另一种则是通过浓缩工艺对井下抽取的瓦斯进行处理之后进行利用。当前对低浓度的瓦斯进行提纯时所采用的技术主要是真空变压吸附法，也就是当瓦斯浓度较低的时候利用吸附塔进行吸附，然后将其抽成真空，降低CH4的分压，使得这些气体能够汇集起来。通过这种方式可以实现对甲烷含量的调节，当煤层气中的甲烷含量达到30％以上时，则可以将这些煤层气用于民用燃气行业、瓦斯发电、锅炉燃烧等，当甲烷的含量达到90％以上时，则可以将煤层气用于LNG撬车、CNG装罐或者管道运输，发挥出更大的经济效益，实现商业化利用。

3 结论

综上所述，煤层气是煤矿开采过程中的一种安全隐患，但同时也是一种重要的天然气资源，而且是一种清洁程度较高的天然气资源。在能源危机越来越严重的背景下，我国开始注重对煤层气资源的开发，从20世纪50年代至今，我国的煤层气开发已经取得了相应的成就，未来我国会继续加强对煤层气资源的开发，加强对煤层气开采技术的研究，实现煤层气的产业化发展，有效缓解能源危机和压力。

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［2］李嘉川，王小峰，石兆彬.中国煤层气开发现状与建议［J］.科技创新导报，2011（8）：43-45.

［3］刘忠华，汤婧，吕晶.我国煤层气开发现状和开发技术的难点分析［J］.内江科技，2011，32（12）：22.

TD8

A

1674-6708（2016）170-0135-01

张明波，中级工程师，山西省地质矿产研究院，研究方向为煤层气。