中国采气采煤协调发展的“三交模式”

徐祖成 李延祥

中石油煤层气有限责任公司

中国采气采煤协调发展的“三交模式”

徐祖成 李延祥

中石油煤层气有限责任公司

煤层气与煤炭两种矿产资源同根同源、紧密共生,因开发利用方式不同而分属石油与煤炭两个开采主体。在我国,煤层气与煤炭两种资源部分矿权区块存在重叠的有1.5×104km2之多。为解决两种矿权重叠的矛盾,采用一种采气采煤协调发展的综合开发模式,不但有效地促进了煤层气开采企业与煤炭开采企业的友好合作,使煤炭和煤层气开采企业都获得很好的效益,同时也促进了地方经济的发展,安全与环保进一步得到保障。在山西省矿权重叠最为严重的三交地区,双方通过签署合作协议,实行采气采煤协调发展,形成了“三交模式”:在矿权重叠区,将石油和煤炭两家开采主体相互配合,利用联合勘探(地震、钻井相互结合)、联合开发(采前抽、采中抽、采后抽)、联合利用(瓦斯发电)等方式各取其利,实现共赢。两家企业的关系从对立转化为合作,将“1-1小于0”变成“1+1大于2”。实施“三交模式”有效地解决了三交地区的矿权重叠矛盾,得到了国家政府部门的认可,并在国内发挥了很好的引领作用和示范意义。

煤层气 煤炭 开采 矿权重叠 协调发展 开发模式 山西省 三交地区

1 采气采煤协调发展的必要性

《中华人民共和国矿产资源法》第一章规定:国家保障矿产资源的合理开发利用;第四章第三十条规定:在开采主要矿产的同时,对具有工业价值的共生和伴生矿产应当统一规划,综合开采,综合利用,防止浪费。国务院〔2006〕47号文件提出:必须坚持先抽后采,治理与利用并举的方针。坚持采煤采气一体化,依法清理并妥善解决煤层气和煤炭资源矿业权交叉问题。煤层中吨煤瓦斯含量高于规定标准且具备吨煤开发条件的,须统一编制煤层气和煤炭开发利用方案,并优先选择地面煤层气抽采。张德江副总理指出:“搞好瓦斯抽采利用,可以消除重大煤矿安全隐患,是煤矿瓦斯防治的治本之策;同时又可以化害为利,变废为宝,保护环境,是煤矿安全发展、清洁发展、节约发展的必然要求”。

煤层气开发采用地面抽采的方式进行;同时地面抽采也是治理煤矿瓦斯最根本、最有效的手段。充分发挥地面抽采的技术优势,实现采气采煤协调发展,是我国煤层气开发利用和技术进步的必然发展趋势;通过石油与煤炭企业友好合作,解决矿权重叠的矛盾,实现两个产业的互助、互惠、共存、共赢,是考验政府执政能力和企业履行社会责任的重要命题[1]。

2 采气采煤协调发展开发模式

为保证煤炭企业安全生产和煤层气开发的经济效益,石油企业与煤炭企业必须共同进行规划部署,实现“以采气保采煤,以采煤促采气,采气采煤协调发展”。规划的依据是煤矿首采区年限与煤层气井服务年限相结合,以煤层气水平井的8 a服务年限为基数,根据煤矿开采需要划分出煤矿8 a首采区,在煤矿排采瓦斯的不同阶段我们采用不同的开采方式,使煤层气地面抽采与煤矿瓦斯排采有机结合,由此形成采气采煤协调发展的开发模式,如图1所示。

煤层气资源的规模性开发与利用,在时间和空间上必须与煤矿生产相配合,采气采煤协调发展开发模式的意义如下:

图1 采气采煤协调发展开发模式图

1)在时间上实现采气采煤全过程的协调一致。根据采煤的规划,采气一般提前5～8 a甚至更长时间,在煤矿规划区内布置规模型地面井网长期抽采,有效地降低煤层中的瓦斯含量;同时在煤矿开采之后继续开采煤层气。

2)在空间上实现采气采煤全过程的协调一致。在煤矿8 a首采区以外,煤层气地面抽采正常进行;在首采区以内,我们以地面抽采的“采前抽、采中抽、采后抽”方式配合煤矿治理瓦斯。

3)在功能上实现采气采煤全过程的协调一致。地面抽采与煤矿的地质勘探、矿井建设、开采进度、瓦斯治理相结合,扬长避短、趋利避害,既生产新能源,减少瓦斯灾害,又实现双方安全生产并避免今后对采煤的负面影响[2]。

3 石油与煤炭开采企业的合作方式

在石油企业与煤炭企业矿权重叠区,采气采煤协调发展依赖于石油与煤炭两个产业主体的友好合作,通过合作形成采气采煤协调发展的如下基本方式:

1)在矿权重叠区双方开展共同勘探。双方勘探地下同一目的层,只是勘探目标各有侧重,井网部署有所差别,技术手段有所不同,因此完全可以通过统一部署实现联合勘探,通过一井多用节约投入(将小口径的、取完资料即废弃的煤炭勘探井改为大口径的、可供地面抽采的煤层气井)双方共同进行投资、共享成果资料、分别申报储量。

2)在煤矿8 a首采区以外生产互不影响。在中石油三交区块可供煤层气勘探的范围有361 km2,其中煤矿的8 a首采区范围只有约20 km2,8 a首采区以外的煤炭规划区煤层气生产领域广阔,勘探开发可以正常部署,双方生产完全没有交叉,安全生产不受影响。同时石油企业通过煤层气开采在8 a内可以将高瓦斯煤矿降低为低瓦斯煤矿,为煤矿安全生产扫除瓦斯屏障。

3)在煤矿8 a首采区内配合煤矿排采。以地面抽采的方式,配合煤矿进行治理瓦斯的“采前抽、采中抽、采后抽”。在煤矿废弃采区内,可以地面钻井方式进行间歇式抽采;在煤矿5 a首采区内可以实行一井多用,在煤矿采煤之前、之后进行煤层气抽采;在煤矿5～8 a首采区内,石油企业通过加密布井,加快抽采速度,从而有效地减少煤矿瓦斯矿难事故[3]。

4)充分利用煤矿排放瓦斯生产混合商品气。地面煤层气抽采的甲烷浓度是95%,巷道瓦斯排采的甲烷浓度受生产条件制约而不同,在三交地区只有12%～30%,国家规定甲烷浓度低于30%的瓦斯不得利用。两个企业生产的不同浓度气体相混合,只要浓度达到41%,即可供应当地利用。通过生产混合商品气,将煤矿瓦斯化害为利,从而有效降低瓦斯的大气污染。

以煤层气地面抽采与瓦斯井下排采相结合,实现煤层气与煤炭资源的合理开发、综合利用、协调发展,这是我国煤层气开发的必由之路。

4 采气采煤协调发展的重大意义

煤层气与天然气的成分及利用方式相同,可混输混用,同时煤层气地面抽采作为“先采气、后采煤”的排头兵,将促进当地煤炭工业的健康、快速发展,由此共同拉动地方经济发展。

4.1 煤炭企业获得效益

①规模型的煤层气产业可以将高瓦斯煤矿降为低瓦斯煤矿,瓦斯含量远低于吨煤8 m3;②低瓦斯煤矿比高瓦斯煤矿的建井成本减少25%以上;③我们配合煤矿进行地面的“采前抽、采中抽、采后抽”,减少了瓦斯危害;④双方共同生产混合商品气,充分利用煤矿瓦斯,降低了大气污染;⑤合作成果使煤炭企业可向政府申请更多的生产份额。

4.2 石油企业获得效益

①双方合作使煤层气开采由避开煤炭采矿权区,变为进入煤炭采矿权区,扩大了煤层气开采企业的生产领域和范围;②通过利用煤炭企业的勘探和开采资料,石油企业在煤层气勘探空白区可以迅速掌握煤层和煤层气的分布规律,在探明储量区可大大提高煤层气开发井的成功率,从而加快生产步伐,降低成本;③将煤矿低甲烷含量的瓦斯与石油企业地面开采的高甲烷含量的煤层气相混合,增加了石油企业的煤层气销售量。

4.3 促进地方经济发展

①通过深层次合作,煤炭和煤层气两个产业的生产都能够高速发展,这将有利于地方经济的发展;②可有效加快煤层气田建设,确保地方的民用和工业用气;③从投资、就业、延长产业链、加快城市化建设等方面,有力地拉动地方经济发展。

5 采气采煤协调发展的技术关键

实施采气采煤协调发展的技术关键在于两种矿产开采的相互结合,共同部署,统一协调;不断开发、完善适用于采气采煤协调发展的新技术和技术方法。具体体现在以下两个方面:

1)地面抽采井位部署:①考虑配合煤矿进行地面抽采的单井效果;②考虑加密井网以加快煤矿首采区的地面抽采;③考虑使煤层瓦斯均匀地降低,不留下局部瓦斯含量仍大、压力仍高、有突出危险的隐患。

2)为煤炭开采创造安全条件:①考虑避让井下采掘巷道和井筒及硐室;②考虑地面抽采对嗣后采煤的负面影响,包括奥陶系石灰岩水与断层水、直井压裂、生产后遗留直井套管等;③考虑在抽采全过程做到一井多用的可行性。

6 三交地区的采气采煤协调发展

三交地区是我国煤层气与煤炭矿权重叠最严重的地区之一,数量占山西省矿权重叠的1/10,情况最为复杂。中石油三交煤层气区块面积462 km2,与煤炭企业重叠357 km2,占77%;其中与煤炭采矿权重叠59个,面积237 km2;与煤炭探矿权重叠3个,面积120 km2。中石油准备与其中的9家煤炭企业,12个煤矿区块合作,矿权面积361 km2;其余煤炭采矿权的面积都不足5 km2,煤层埋深小于300 m,已经开采多年且巷道情况复杂,准备退出煤层气矿权。

在当地政府的支持下,中石油与其中较大的5家煤炭企业(山西焦煤集团、美锦集团、东辉集团、大土河集团、潞安集团)签署了合作框架协议,其他4家正在洽谈中。合作双方一致同意开展采气采煤协调发展的合作,落实具体开发模式;并与双柳煤矿隶属的山西焦煤集团正在洽谈一个全面合作的协议,首批合作的区块包括三交地区双柳煤矿和毗邻的贺西煤矿,在这两个矿区生产混合商品气确保地方用气需求。

在三交区块的实践证明,只要建立良好的合作机制,就能够打破两个矿权主体对立矛盾的僵局,创建两家企业合作协调发展的良好局面,国土资源部总工程师张洪涛指出:“中石油煤层气公司在该地区所采用的工作方法,为两类企业的矿权管理提供了很好的借鉴经验。这当中体现出了‘三个转变’:一是由对立转变为合作,从而使双方各自的发展空间和外部环境得到了充分保障;二是由‘非此即彼’转变为‘彼此衔接’,实现了资源的合理利用,并成功地解决了瓦斯综合利用问题;三是由各自为政、重复投入转变为合作交流、互换资料、共同研究乃至联合勘探,不仅保障了生产安全,而且降低了操作成本。对于这些成功经验,国土资源管理部门要跟踪研究,因势利导,及时总结并加以推广,进而继续推动煤层气产业的快速、健康发展”。国务院副总理张德江批示:“中石油创新煤层气合作开发模式,意义重大,应当鼓励和支持”。在国家领导和有关单位的鼓励和支持下,三交区块矿权重叠解决模式必将会在全国取得推广应用,为煤层气、煤炭两种资源协调发展创造和谐的政策环境,进而推进两个产业的快速发展。

[1]张俊威.晋煤集团采煤采气一体化综合开发模式应用探讨[J].中国煤层气,2008,5(2):11-14.

[2]倪小明,王延斌,接铭训,等.煤层气开采模式探讨[J].煤矿安全,2007,38(3):45-48.

[3]王会林.煤气共采、综合开发探讨[J].科技情报开发与经济,2003,13(1):169-170.

Harmonious development of gasand coal co-exploitation:A San jiao Mode

Xu Zhucheng,Li Yanxiang
(PetroChina Coalbed M ethane Com pany,Beijing 100029,China)

NATUR.GAS IND.VOLUM E 30,ISSUE 6,pp.106-108,6/25/2010.(ISSN 1000-0976;In Chinese)

A s two kindsof closely co-existed mineral resourcesw ith common o rigin,coal and coalbed methane gas have been exp loited and utilized in different ways by petroleum and coal operators respectively.In China,the mining-right blocks w ith coal and coalbed methane gas coexisted account for 15000 km2in an overlapping area.In order to solve the contradiction of these two cross mining rights,we recommend a harmonious integrative developmentmode of gas and coal co-exp loitation to p romote friendly cooperation between coal and coalbed methane mining enterp rises and achievemutual benefitson both enterp rises.In thisway,local economy w ill be stimulated and the HSE development will be guaranteed.Turning the damage into benefit and the deserted into treasure w ith the purpose of environment p rotection is always necessary fo r a coalmine operato r to keep a coalmine’s safe,environmentally friendly and energy-saving p roduction and development.In the typical Sanjiao Block,both sides signed a cooperative agreement to take a Sanjiao Development Mode of co-exp loiting coal and coalbed methane gas.In the crossmining right zones,both management bodies cooperate w ith each other to achieve their mutual benefits by joint exp lo ration(such as seismic and drilling),exp loitation(such as methane gas abstraction before,during,o r after its p roduction),and utilization(such as gas power generation).Thus,both sides have become partners instead of opponents to realize a w in-w in mode:By analogy,the fo rmula of 1-1<0 has been changed into that of 1+1>2.This Sanjiao Mode has successfully solved the serious p roblem of crossmining rights in the Sanjiao area,p laying an important leading and demonstrating role in China,thus,it has been app roved by the state government.

coalbed methane,coal,exp loitation,overlapping mining right,harmonious development,development mode,Shanxi Province,Sanjiao Sector,Hedong Coalfield

徐祖成,1954年生,高级工程师;1976年毕业于西北大学地质系区域地质专业;历任中国石油勘探与生产公司储量处、矿权处处长,长期从事矿权管理及油气勘探工作,现任中石油煤层气有限责任公司副总地质师;2007年获得由中央和国务院11个部委组成的全国油气田保护部际联席会议“先进个人”称号;2006年完成的《中国油气矿权图研制与应用》获国土资源部科学技术二等奖。地址:(100029)北京市太阳宫金星园8号中石油昆仑大厦B座1005室。电话:(010)63591258,13910652622。E-mail:zcxu@petrochina.com.cn

徐祖成等.中国采气采煤协调发展的“三交模式”.天然气工业,2010,30(6):106-108.

DO I:10.3787/j.issn.1000-0976.2010.06.029

2010-03-01 编辑 赵 勤)

DO I:10.3787/j.issn.1000-0976.2010.06.029

Xu Zhucheng,senio r engineer,was born in 1954.He graduated in regional geology from Northwest University in 1976.He has long been engaged in oil and gas exploration and mining rightmanagement.

Add:Room 1005,Block B,PetroChina Kunlun Building,No.8,Jingxingyuan,Taiyanggong,Beijing 100029,P.R.China

Tel:+86-10-6359 1258 Mobile:+86-13910652622E-mail:zcxu@petrochina.com.cn