姚东
煤矿瓦斯(在地下叫“煤矿瓦斯”,抽采上来叫“煤层气”)是煤矿企业安全生产的最大隐患,因为煤矿瓦斯浓度达到5%至16%时,遇火就会爆炸,但它又是赋存于煤层中与煤共伴生、以甲烷为主要成分的优质清洁能源,抽采上来的煤层气燃值与天然气相当,是一种温室气体,可以作为天然气的替代能源。
加大煤层气开发与利用,有利于保障煤矿安全,无论是从建设生态文明试验区的要求,还是从贵州省经济社会发展和能源保障的实际需要,对煤层气勘探开发利用都十分迫切。
煤矿“杀手”变身清洁能源
“每天约有7万立方米的瓦斯用于发电,日发电量稳定在15.5万度左右,日创收15万元以上。”这是贵州豫能投资有限公司新田煤矿(简称“新田煤矿”)瓦斯发电站每日抽采煤层气瓦斯发电“变废为宝”的数据。
近年来,新田煤矿不断探索绿色发展、可持续发展之路,认真落实贵州省“富矿精开”政策要求,通过将煤层中的瓦斯合理利用,让废气重新焕发生机,实现“变害为宝、变废为宝”,在绿色化上蹚出了新路,推动了矿井绿色开采。
“留在井下危险,排到空气中有害。”瓦斯作为煤矿“井下杀手”和温室气体之一,如何将其“变废为宝”,是许多煤炭企业都在探讨的课题。2020年4月,新田煤矿启动贵州省煤层抽采“三区联动”示范项目,将有害气体逐步变为清洁能源,经过4年多的努力,三区联动项目走在了贵州省示范区前列。
新田煤矿矿长张高青介绍,新田煤矿是贵州豫能投资有限公司的主要生产矿井,资源储量大,煤层赋存稳定,发热量高,但受制于瓦斯灾害的影响,无法实现采、掘、抽平衡和高产高效。抽采瓦斯用于发电效果凸显,在“变废为宝”创造经济效益的同时,也有效治理了井下瓦斯,有助于矿井安全高质量发展。
张高青说:“一期工程先期试验两口水平井取得了实质性进展,二期正在积极组织施工。目前1号井和2号井日供气量6500立方米、纯度93%以上,累计产气521万立方米,直接创造经济效益900多万元。”
“我们的瓦斯发电不但能满足煤矿的用电需求,富余部分与南方电网签订协议并网销售。”新田煤矿机修厂负责人林占巍说,通过将井下的瓦斯抽采出来发电,不但有效降低瓦斯的危害,还产生了可观的经济效益。2023年,瓦斯发电站利用瓦斯5019万立方米,发电5774万度。1立方米瓦斯可以发电2.5度,1度电电费加上奖补资金大约1元钱,截至2024年6月25日,今年累计瓦斯发电2397.3万度,创效2000万元以上。
“煤炭开采前从地面钻井抽采瓦斯,能有效降低井下瓦斯浓度。”新田煤矿总工程师赵康介绍,地面抽采瓦斯既有经济价值,也有生态价值,可使多方受益,通过钻井高压压裂抽采瓦斯后,开采煤矿时瓦斯安全投入成本将大幅降低,同时抽采出来的瓦斯可作为清洁能源发电,还能增加经济效益。
煤层气开发利用取得关键性突破
通过积极推进煤矿瓦斯抽采利用,有利于化解煤矿生产过程中的瓦斯威胁,改善煤矿安全生产条件,同时增强能源供给,改善贵州能源供给结构,促进能源清洁发展,提升了生态环保效益。近年来,随着科技的进步,贵州省煤层气研发利用取得了关键性突破。
2019年4月初,贵州水矿奥瑞安清洁能源有限公司领到了贵州省首张煤层气勘查许可证。标志着贵州省成为全国6个矿业权出让制度改革试点省(区)中率先完成审批颁证的省份之一。
2023年2月27日,在贵州省织金县凉水井村,织金泰弘燃气有限公司工作人员装满3万立方米LNG(液化天然气)的一辆槽车准时出发,标志着织金文家坝煤层气区块正式实现规模化开发利用,也是贵州省首个实现煤层气规模化开发利用的项目。
“织金泰弘燃气有限公司是煤层气开发利用的下游企业,规划建设日处理30万立方米LNG站,一期完成了日处理5万立方米液化站LNG和输送管道。2023年5月初,煤层气产量达到5万立方米/天,确保LNG站满负荷运行。”贵州水矿奥瑞安清洁能源有限公司总经理孟海涛表示,随着贵州省天然气管道“县县通”工程以及织金煤层气专用外输管线的完成,可彻底解决更大规模开发煤层气外输的问题。
经过多年勘探的艰辛磨砺,贵州省煤层气规模化开采利用破题,涌现出生机勃勃新“气”象。
降低天然气的对外依存
贵州省是个“贫油少气”的省份,天然气靠外地供给,但非常规天然气(煤层气、页岩气)资源丰富,加强煤层气开发地质理论攻关,促进煤层气规模化发展,是民生需求、环境需求、能源需求、安全需求,对于贵州省具有重要的战略意义。
近年来,煤层气抽采利用弥补了部分需求缺口,使得贵州省天然气对外依存度逐年下降。尽管有国家基干天然气管道经过贵州省,正常情况下全省天然气供给不存在实质性危机,但有限的配给以及一旦出现用气紧张,贵州省天然气供给仍然无法保障,开发利用本省丰富的煤层气资源,是增大天然气供给的最佳途径。
贵州省2019年12月30日出台了《省人民政府办公厅关于加快推进煤层气(煤矿瓦斯)产业发展的指导意见(2019—2025年)》(黔府办发〔2019〕33号),其中明确主要目标:力争全省煤层气探明储量、年产能、年产量到2025年分别达800、8、5亿立方米,建立CNG/LNG站15至20个,加气站100个以上,形成织金和盘州两个煤层气产业化基地。
加大煤矿瓦斯抽采力度,力争全省煤矿瓦斯年抽采量、年利用量和瓦斯发电装机容量到2025年分别达32、18亿立方米和66万千瓦。
强化煤矿瓦斯综合利用,煤矿瓦斯利用以发电和民用为主,鼓励大型矿区瓦斯输配系统区域联网集中规模化利用,中小煤矿建设分散式小型发电站或联合建设集配管网集中发电。加快超低浓度瓦斯利用、居民燃气利用和瓦斯提纯利用等示范项目建设,建成一批瓦斯提纯CNG、LNG项目。
贵州煤层气产业发展前景广阔
记者从贵州省煤层气页岩气工程技术研究中心获悉,贵州省2000米以浅煤层气地质资源量2.83万亿立方米,占全国总资源量26万亿立方米的10.8%,居全国第4位,资源富集程度高,产业发展前景十分广阔。其主要分布在六盘水、织纳和黔北等煤田,分别占全省资源量的45%、23%、24%,从行政区域看主要集中在六盘水(占比49%)和毕节(占比39%)。据估算,目前贵州省煤矿矿权范围内的煤层气资源量约6000亿立方米。全省煤层气资源按资源最终转化率(商品化率)20%、井口气价1.6元/立方米估算,潜在商品化价值预计可达0.9万亿元以上,煤层气开发利用将形成贵州省一个新的经济增长极。
截至2023年底,贵州省煤层气探矿权35个、总面积2527.8平方公里,采矿权8个、总面积195.8平方公里。
在贵州从事煤层气勘探开发企业约有10家,已形成央企、省国企、民企共同推进的局面。目前贵州能源集团、中石化华东油气分公司均投入大量工作,并取得勘探突破,是贵州省煤层气产业主力。截至2023年底全省累计部署实施362个煤层气井(不含参数井),累计提交煤层气探明储量202亿立方米。2023年生产井175口,全省地面抽采煤层气4388.39万立方米、同比增长17.11%,利用量2577.86万立方米,利用率58.74%。
从开采工艺看,以“大平台、丛式井”集约化施工模式为主;从销售利用模式看,以CNG为主,占总利用量的80%,销售价格3.5元/立方米左右(随行就市),发电自用和进入城燃管网占比达20%。
记者从贵州省能源局获悉,将围绕“增储上产”,加快补齐“气”短板,加大煤层气勘探开发利用力度,提升保供自给率。加快推进有煤层气、页岩气探矿权的评价井、试验井组部署,推动省内重点企业与中石化等央企合作,加大煤层气、页岩气勘探开发优强企业引进力度,推进产能建设、产量释放。