煤层气资源开采的现状和未来

来源:前瞻网  作者:黄诚     阅读次数:2900  发布时间:2014-11-21

  煤层气又称为“瓦斯”,是一种与煤炭伴生的非常规天然气,主要成分是甲烷(甲烷含量>85%),是以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体;根据相关数据表明,从泥炭发展到无烟煤过程中每吨煤可产生50-300m3的煤层气。

  煤层气采出方式主要有两种,一是抽采煤层气,一是风排瓦斯(乏风瓦斯)。风排瓦斯(CH4<1%)是国内涌出煤层气的主要处理方式,通过通风装臵降低矿井中瓦斯的浓度,目前国有重点煤矿通风能力基本能满足需求,但不具备利用价值;井下钻采是在煤炭开采过程当中,在煤层中掘进专门的抽采巷道,在本煤层、邻近煤层和采空区钻孔抽采,开采出的煤层气浓度低(1%< CH4<30%)。地面开采是将煤层气作为一种有用的矿产资源,与油气资源开采类似,通过地面钻井开采,纯度高(CH4>90%)。

  图表1:煤层气地面开采和井下抽采对比

  

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  前瞻产业研究院整理

  煤层气地面开采规模

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  图表2:2008-2013年中国煤层气地面开采规模(单位:亿立方米)

  

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  资料来源:前瞻产业研究院整理

  煤层气井下抽采规模

  自2007年国家出台相关优惠政策后,我国煤层气地下抽采规模不断扩大,煤层气的开发进入了一个相对快速的发展阶段,2012年煤层气井下抽采规模土坯100亿立方米,同比增长17.45%;2013年全国井下抽采规模为108.87亿立方米,同比增长8.54%。

  图表3:2008-2013年煤层气井下抽采规模及增长情况(单位:亿立方米)

  

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  资料来源:前瞻产业研究院整理

  地面开采与井下抽采前景分析

  1、井下抽采煤层气具有产量天花板

  相对于地面钻采,煤层气井下抽采受到煤炭开采总量的限制。2013年全国原煤生产总量约为37亿吨,全国煤层平均含气量为9.76m3/t,按照目前井下抽采采收率为30%-40%计算,有108-144亿方煤层气可以实现井下抽采,2013年实际实现了100.30亿方的开采。未来井下煤层气抽采的进一步增长,必须依赖煤炭开采的持续增长或者地下煤层气采收率的提升。煤炭开采受限于经济增长的减缓和替代能源的增加,未来大规模的快速增长并不现实,另外井下抽采煤层气采收率提高受限于科技水平和经济性的影响,存在较大的不确定性,但总的来说只要是配合煤炭开采,那么就具有产量“天花板”。

  2、地面开采比井下开采煤层气更具经济性

  井下抽采的低浓度煤层气(CH4<30%)中混有空气,单位体积热值低、运输成本高,无法实现规模化的利用,只能在当地就近使用,或者直接稀释排空(每年国内排空的煤层气达150亿方,温室效应远高于二氧化碳)。只有当浓度达到80%及以上时,管道运输和LNG、CNG槽车运输等才具有经济性。高浓度瓦斯主要有两种来源:一是地面抽采的煤层气,甲烷含量达95%以上;另一种是通过浓缩工艺将井下抽采的煤层气浓度提高。采用井下低浓度瓦斯浓缩工艺则成本过高。

  目前低浓度瓦斯提纯技术主要使用真空变压吸附法(VPSA),即低浓度瓦斯在常压下被吸附塔吸附后,再利用抽真空的方法降低CH4的分压,使其解吸并汇集起来。处理原料为抽采泵排出的CH4含量在5%-50%之间的煤层气,通过两级吸附可以实现甲烷浓度30%-90%之间自由调节,其中30%以上的可以直接用作民用燃气、瓦斯发电、锅炉燃烧等。浓度在90%以上的则可以通过LNG撬车、CNG装罐或者管道运输实现商业化利用。

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