我国煤层气产业发展规律研究及趋势预测

王升辉，孙婷婷，，孟 刚，赵亚利

(1.中国地质大学(北京)人文经管学院，北京 100083；2. 国土资源部油气资源战略研究中心，北京 100034; 3. 中国地质大学(北京)外语学院，北京 100083)

1 我国煤层气产业分析

1.1 我国煤层气产业发展的必要性

中国煤炭的生产和消费占世界第一，煤炭产量大概占全球的三分之一左右。根据国家能源局《“十二五”煤炭工业发展规划》(征求意见稿)，到2015年，我国煤炭产量的上限将是37.9亿t，但此上限或于2012年就将被打破。统计数据显示，2011年1～12月，全国煤炭产量累计35.2亿t，同比增长11.6%，较之2010年原煤产量32.4亿t(国家统计局数据)增长10.5%(图1)。

我国对煤炭的需求量会随着经济的不断发展以及能源需求的快速增长而不断提高，但是我国有41%以上的煤炭资源为含气量大于10m3/t的高瓦斯区，全国共有约9000多处高瓦斯矿井及煤与瓦斯突出矿井，占全国矿井的30%左右。高瓦斯矿井随着开采深度的不断增加而越来越多，这是引发瓦斯事故频繁发生，制约我国煤矿安全的主要原因。

图1 2000～2011年全国煤炭产量统计图

我国虽然是发展中国家，却是温室气体排放大国，2010年我国CO2排放当量为1300Mt-c，远远超过美国1990年的CO2排放量(883Mt-c)，变成温室气体排放世界第一大国，我国政府将因此而面临巨大的压力。如果煤层气资源在采煤之前能够得到合理的开发利用，则既可以减少煤矿瓦斯灾害，又可使宝贵的资源得到充分的利用，增加清洁能源供给，改善能源结构，在一定程度上缓解我国能源紧张状况。目前我国每年因煤炭开采释放到大气中的煤层气资源达200亿m3，随着开采深度逐渐加深，煤层含气量更高，会有更多宝贵的资源被白白浪费。

1.2 煤层气开发现状

1.2.1 石油企业投入煤层气地面开发

煤层气开发利用已成为中国石油的主营业务和新的战略增长点。自2006年开始开发煤层气，逐渐形成了华北油田在沁水盆地南部(沁水气田)、中石油煤层气公司在鄂尔多斯盆地东缘(鄂东气田)竞相快速发展的格局。煤层气的商业开发，自2009年以来进展迅速，西气东输管线已成功地将沁水气田产品气输往东部地区，而韩城市及其周边的用气鄂东气田韩城区块煤层气已可以保障。

沁水气田开发截止到2010年7月底，累计完钻直井879口，羽状水平井48口，已经建成1座煤层气处理中心，一期的年处理能力可以达到10亿m3/a，而二期可扩建到30亿m3/a规模，集气站6座，变电站2座，累计投产直井509口，水平井45口，合计日产气120万m3，1～7月销售商品气2.06亿m3。

鄂东气田以韩城区块产能建设为主，完成一座日处理能力30万m3集气站(韩1站)的扩容改造工程，完成中心处理厂基础施工(三通一平)，稳步推进韩城-渭南-西安管道建设工作。截至2010年7月底，韩城区块已累计完钻开发井353口，投产135口，合计日产气5.2万m3。1～7月合计销售商品气617.34万m3。

1.2.2 晋城煤业集团采煤采气一体化生产

晋城煤业集团是全国最大的煤层气抽采利用企业、全国最大的煤化工企业和我国优质无烟煤重要的生产企业。探索并应用“采煤采气一体化”模式，实现了矿区煤炭煤层气安全高效协调生产。有2300余口地面煤层气抽采井群、15亿m3/a抽采能力、11.5亿m3/a利用能力，建成了世界最大的120兆瓦煤层气发电厂，拥有97台瓦斯发电机组，形成了煤层气勘探、抽采、输送、压缩、液化、化工、发电、燃气汽车、居民用气等完整的产业链。

1.2.3 阜新刘家区煤层气开发利用

阜新刘家区的第1口井1999年钻成，到2002年打了8口煤层气井，开始给阜新市市民供气的时间为2003年3月1日，到目前为止共有17口井，其中15口井进行生产，向阜新城区的供气能力为50000多m3/d，近10 万户居民可以使用安全、洁净、环保的新能源。同时，这种清洁能源还供应阜新1800 多辆出租车及辽阳和朝阳的工业用户使用。

1.2.4 淮南煤田煤层气开发

2002年开始，大规模启动瓦斯利用工程。瓦斯利用由2002年的432万m3增至2009年的5191万m3，2010年完成6800万m3。

1.2.5 目前瓦斯利用情况

民用燃气：建成了新谢地区中压联网工程。2009年民用瓦斯用户已扩大到4万余户。2011年瓦斯民用达6万户。

瓦斯发电：建成了新庄孜矿等高浓度(大于30%)瓦斯发电站7座，装机规模17032kW；谢一矿等低浓度(大于10%～30%)瓦斯发电站3座，装机规模9000kW。目前瓦斯发电装机总规模已达26032kW，其中进口机组规模占总规模的51%。“十一五”完成瓦斯发电工程投资2.5亿元。2010年瓦斯发电量达1亿度。

热电冷联供：建成了丁集矿热电冷联供制冷站，制冷能力17300kW。降温效果显著，有效地保证了井下高温采掘头面的降温要求。

2 煤层气产业发展趋势预测

减少温室气体排放，减少化石能源的依赖，将是未来能源的需求和发展方向。我国在天然气利用方面最大的难点是资源瓶颈，对天然气需求的增长每年将保持在15%以上，发展速度远远超过石油、煤炭。我国到2010 年天然气需求量已超过1000亿m3，而2020年将达到2000亿m3的需求量，占整个能源结构的10%。从目前的天然气储量看，约一半的天然气需要进口，进口模式分两种，一种是进口LNG(液化天然气)，一种是管道天然气，但发达国家对LNG需求竞争又日趋激烈，特别是美国。

煤层气是天然气资源的必要补充。美国天然气技术研究所2001年对美国煤层气资源量又进行了预测，煤层气资源量为21万亿m3。美国煤层气开发试验始于20 世纪70 年代后期，80 年代中后期实现了规模化的商业开发，年产量逐年大幅度增加，1980 年年产量不足1m3，90 年代初期稳产在200亿m3，2003 年产量达到450亿m3，约占美国天然气当年产量的7.9%。我国每年向大气释放煤层气(煤矿称瓦斯)约120亿m3，年抽采量17亿m3，利用仅为5亿m3，可见开发煤层气既可利用资源，又可减少煤矿瓦斯灾害和大气污染。

2.1 技术发展预测

随着我国煤层气开发利用的不断发展，开发利用技术的相对滞后也影响煤层气产业的快速发展，目前需要加大科技研发力度的技术主要有:瓦斯自动控制系统、低浓度瓦斯排采技术、低浓度瓦斯发电技术；地面开采井排采技术、低成本钻完井技术，和煤层气加工、运输及其他利用技术等。

2.2 市场需求预测

21世纪以来，我国天然气市场发展迅速，天然气每年的消费量均以两位数的速度增长。2008年中国天然气消费量807亿m3，是2000年的3倍多。2008年国内天然气产量为760.82亿m3，比上年增长12.3%。供需缺口近50亿m3，中国成为天然气净进口国。2009 年的天然气产量约830亿m3，与2008年相比增长7.7%，消费量为874亿m3，同比增长11.5%，据IEA数据，世界非常规天然气资源量为921万亿m3(致密砂岩气210万亿m3，煤层气256万亿m3，页岩气456万亿m3)(图2、图3)，非常规气的产量贡献将持续攀升，特别是北美、亚洲和非洲，预计2030年非常规气占全球总产量的比例将由目前不到5%提高到15%。

3 中长期发展战略

我国“十二五”规划将以经济结构调整和发展方式转变为核心；大力发展战略性新兴产业；节能减排、淘汰落后产能；提高自主创新力，加快现代服务业发展。国家能源局预计，到“十二五”阶段末即2015年，煤炭在一次能源消费中的比重可由2009年的70%下降到63%，天然气消费占比将从目前的3.9%提高至8.3%。

根据目前规划，2015年中国天然气利用规模会达到2600亿m3；在保障国家能源安全和应对全球气候变化的双重背景下，加快发展煤层气产业，补充天然气需求，就成为最现实的手段之一。加拿大煤层气开发的起步时间基本与我国相当。我国煤层气2001年累计钻井224口，2005年以前一直以资源评价为主并未进行大规模勘探，2005年钻井270口，而加拿大煤层气产业则在石油和能源公司加入之后迅速发展起来。

图2 世界非常规气资源量图

图3 世界非常规气需求量图

在1980到2001年期间，加拿大的煤层气井仅有250口，生产井有70口，达到2000～3000m3/d的只有4口单井。在此之后，一些能源及石油公司加大了投入进行勘探和开发煤层气试验活动，煤层气开发快速发展，仅仅2002到2003年期间，煤层气生产井就增加了1000口左右，煤层气年产量快速达到了5.1亿m3，而煤层气生产井其单井日产量达到2830m3。到2008年底煤层气生产井共有13190口，而煤层气的年产量达到了72亿m3，2010年底煤层气生产井达到19530口(表1、图4、图5)。

表1 2001～2010年中国与加拿大煤层气钻井数据统计表

数据来源：国际能源署(IEA)2011。

图4 中国与加拿大煤层气产量对比图

图5 中国与加拿大煤层气钻井数据

利用翁氏旋回法、龚珀兹法和历史趋势预测法等三种方法对未来煤层气产量增长进行中长期的预测。其预测结果见表2未来50年中国煤层气产量增长预测结果。2012年我国煤层气产量将达100亿m3，其中地面抽采50亿m3；2020年产量300亿m3；2030年产量500亿m3，与美国现阶段产量相当。

表2 我国煤层气2012～2050年产量预测表

总体看来，三种方法的预测结果均表现为未来50年煤层气产量将保持高速增长。根据目前我国煤层气发展速度及政策导向等预测我国煤层气产量将经过缓慢、快速和稳定三个阶段的增长(图6)。

图6 我国煤层气产量中长期预测

4 加快煤层气产业发展的政策建议

4.1 总体思想

1)加大宣传，牢固树立采气采煤的“安全发展、协调发展及可持续发展”的生产观念，从政府职能上理顺煤层气产业发展的体制和机制，共同促进产业可持续发展及环境改善。

2)由国家层面一体化统筹考虑“井下瓦斯防治、甲烷温室气体治污及煤层气产业发展”，抓紧制定和出台相关法律法规以及税费政策。

3)以“先采气，后采煤”为原则对矿权关系进行清理，综合勘查、开采煤炭、煤层气，尽量进行“整装气田整装开发”，提倡联合煤炭企业和煤层气生产企业，制止无序开采以及无序竞争。

4)制定让煤层气开发商有利可图的优惠经济政策，吸引可投入煤层气开发的资金。

4.2 相关建议

4.2.1 矿业权登记的优惠政策

对“先采气后采煤”政策进行落实，由国土资源部统一审批国家重点规划的大型煤层气盆地煤层气矿业权以及煤矿权，避免新的矿业权冲突。

在其他含煤盆地或含煤区，煤矿权以外的含煤区，低煤阶的煤(褐煤-长焰煤)，含气量为3m3/t以上，中高阶煤(气煤以上煤阶)含气量为6m3/t以上设立煤层气资源公告区，优先登记公告区以内的煤层气矿权。

4.2.2 长期低息贷款优惠

与天然气相比，煤层气井产量低，生产期长，气田开发初始投资大，见效慢，收益低，建议国家给予煤层气生产企业适当的财政拨款，并给予15～20年长期优惠的低息贷款。

4.2.3 煤层气开发企业所得税优惠

煤层气开发企业在未收获投资前的一段时间，企业所得税可以免交或者给予其所得税优惠政策，比如三年减半、五年免缴。

4.2.4 给予煤层气关键技术研发及开发财政补贴

由国家财政拨付专项资金，鼓励及扶持相关技术攻关及技术创新(包括对外合作)，以技术进步促进产业化发展。

4.2.5 关于管网建设的审批政策

为避免重复建设，由国家统一协调，统一审批煤层气管网建设。建议由国有石油企业统一规划、统一建设跨省骨干管网，保障国家的能源安全以及管网安全运行。

4.2.6 对国有大型企业给予煤层气对外合作经营权

国有大型企业具有人才、技术和设备上的优势，我们要充分加以利用，同时吸引外资，发展煤层气产业，以利于打破垄断、鼓励竞争。

4.2.7 进一步鼓励煤层气利用、严格环保法规，控制煤层气排放

建议出台甲烷减排补贴和排放超标罚款法规，鼓励高瓦斯矿井将通风排放的废气集中利用，对瓦斯排放实行收费，用以补贴瓦斯利用。

5 结语

我国煤层气资源丰富，但高瓦斯区较多，瓦斯事故发生频繁，制约了我国煤矿安全。我国虽然是发展中国家，却是温室气体排放大国，我国政府因此而面临巨大的压力。合理地开发利用煤层气资源既可以减少煤矿瓦斯灾害，又可使宝贵的资源得到充分的利用，缓解我国能源紧张状况。为达到这一目的，首先要了解我国煤层气产业的发展规律和趋势。

本文对我国煤层气产业发展的必要性进行了叙述，通过对石油企业投入煤层气地面开发、晋城煤业集团采煤采气一体化生产、阜新刘家区煤层气开发利用、淮南煤田煤层气开发等实例的介绍，对我国煤层气产业进行了分析，在技术发展和市场需求两个方面对我国煤层气产业发展进行了趋势预测，利用翁氏旋回法、龚珀兹法和历史趋势预测法等三种方法对未来煤层气产量增长进行中长期的预测，提出了矿业权登记的优惠政策、长期低息贷款优惠、煤层气开发企业所得税优惠、给予煤层气关键技术研发及开发财政补贴、关于管网建设的审批政策、进一步鼓励煤层气利用、严格环保法规，控制煤层气排放、对国有大型企业给予煤层气对外合作经营权等相关建议。为我国政府制定煤层气产业政策提供了参考。我国雄厚的资源基础、广阔的市场需求和难得的发展机遇必将促使我国的煤层气产业进入一个快速发展时期。

[1] 雷群，李景明，赵庆波. 煤层气勘探开发理论与实践[M].北京:石油工业出版社，2007.

[2] 叶建平，范志强.中国煤层气勘探开发利用技术进展[M].北京:地质出版社，2006.

[3] 李天星.肩负煤层气产业发展重任——访中国石油股份公司廊坊分院煤层气项目经理部经理赵庆波[J].中国石油企业.2006(6)：49-50.

[4] 路相宜.中石油煤层气头角渐显[J].中国石油石化.2007(3)：47-48.

[5] 蔡廷永.“国家队”成为煤层气研究生力军[EB/OL]. http://www.sinopecnews.com.cn/shzz/content/2008-01/04/content_468182.htm，2008-01-04.

[6] 孙茂远.煤层气资源开发利用的若干问题[J].中国煤炭，2005(3)：5-10.

[7] 李静.抓住机遇加快发展煤层气[EB/OL].http://chanye.finance.sina.com.cn/zy/2006-05-10/287260.shtml，2006-05-10.

[8] 李春辉. 瞄向2050：天然气发展提速[N].中国石油报，2005-01-17.