重庆市煤层气开采利用现状及展望.ppt

1,重庆地区煤层气开采利用现状及展望,2,主要内容,,1.煤层气概述2.重庆市煤层气资源概况3.重庆市煤层气资源开采现状4.重庆各煤矿煤层气利用现状5.对重庆市煤层气开发的建议和展望6.结语,3,1.煤层气概述,1.1煤层气属性煤层气，曾称煤层瓦斯，它是一种赋存在煤层中以甲烷为主要成分、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资源。a、煤层瓦斯是一种洁净能源；b、煤层瓦斯是瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出的有害源；c、煤层瓦斯是强温室效应气体；d、煤层瓦斯排放后不仅污染大气，对人体健康也有危害。,4,1.2我国煤层气资源我国煤层气资源丰富，据煤层气资源评价,我国埋深2000m以浅煤层气地质资源量约35万亿m3,居世界第三位，与陆上常规天然气资源量相当。,表1世界前12个国家的煤层气资源,5,1.3我国煤层气资源开发进展a、上世纪60年代之前，我国在治理煤层气灾害方面学习苏联；b、1996年初，国务院批准组建“中联煤层气有限责任公司”；c、2006年，国务院要求加大煤层气科研、勘探、开发的力度，并制定规划和措施，在充分调研、广泛吸取各方面意见和建议的基础上，国家发改委完成了煤层气煤矿瓦斯开发利用“十一五”规划。重庆开发煤层气资源政策重庆市在国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要中明确提出了推进煤层气资源开发利用的要求,6,2.重庆市煤层气资源概况,2.1重庆煤炭资源概述重庆主要含煤地层为二叠系上统龙潭组、吴家坪组和三叠系上统须家河组,含煤地层受构造控制,具明显的带状分布特点。煤层赋存条件较差,多为中厚煤层、薄煤层和极薄煤层。须家河组含煤地层分布最为广泛,但煤层富集程度较低,一般为薄煤层和极薄煤层,不具规模性开发利用价值。以龙潭组、吴家坪组含煤性最好,尤以龙潭组煤层富集程度相对较高,为中厚煤层或厚煤层,一般都具规模性开发利用价值。龙潭组、吴家坪组煤炭资源量约占重庆市煤炭总资源量的90。,7,重庆地区煤炭资源主要分布在渝西南桐、永荣、华蓥山重庆段三个煤田,其次是渝东的红岩煤田及渝东含煤区。渝东南含煤区及大巴山含煤区煤层聚积与赋存条件较差,煤炭资源较为贫乏。,8,2.2重庆地区煤层气资源,重庆重点局矿包括南桐矿务局、天府矿务局、松藻矿务局、永荣矿务局、中梁山矿务局共28对矿井，经整顿、关停、破产、改制后仍保留21对矿井。除永荣矿务局为高瓦斯矿井外，其余都是瓦斯突出严重矿井。现有矿井开采深度一般在500～600m，最深的南桐煤矿达770m，煤层瓦斯压力2～4MPa，南桐鱼田堡煤矿达88.6MPa，天府磨心坡矿10水平南八石门K1煤层实测瓦斯压力达13.9MPa；煤层瓦斯含量一般在15～25m3/t，测得最高瓦斯含量达98m3/t，2003年矿井相对瓦斯涌出量平均为50.21m3/t，一般在40～70m3/t，绝对瓦斯涌出量平均为35.1m3/min，一般在20～50m3/min，最大为松藻矿务局打通一矿114.69m3/min；采取相对瓦斯涌出量平均为69.54m3/min，一般在40～90m3/min，最大的为松藻矿务局石壕煤矿达到280.5m3/min。,9,根据已有的资料推算（鲜学福，2003），我市煤层气资源储量为2900亿m3，中梁山、松藻、南桐、天府四大矿务局的探明储量为1200亿m3。市国土房地产局曾规划“十五”期间在我市煤层气调查的基础上，将调查评价的范围再扩大到沥鼻峡、石龙峡和铜锣峡三个构造单元，初步查明重庆周边煤层气资源的情况，为商业性开发提供依据。并同时开展永川市附近煤层气资源的调查评价工作，范围包括花果山、东山、黄瓜山、西山及新店子背斜五个构造单元，初步查明目标区煤层气资源赋存状况，并拟将商业性开发勘查的重点放到观音峡背斜或温塘峡背斜及松藻目标区。,10,表2重庆市煤层气资源量一览表（据曹树刚，2006）,11,2005,在重庆市科委院士科研基金的资助下，重庆大学鲜学福院士及其团队对重庆沥鼻峡背斜煤层气富集成藏规律及有利区带预测进行了详细的研究。研究认为天府矿区，600m以浅煤层气平均含量为15.2m3/t，600～1000m为18.935m3/t，1000～1500m为24.188m3/t，总平均含量为19.69m3/t。松藻矿区是我国较早进行煤层气井下抽放的矿区之一。20世纪70年代以来，先后有四川省煤田地质局（1975）、煤炭科学研究总院西安分院（1984）、中国石化南方勘探公司（2003）、张新民（1994）等单位或研究群体对松藻矿区的煤层气资源做过研究，认为松藻含气区带具有较好的煤层气开发潜力，其中1000m以浅埋深部分最好。2007年中国矿业大学韩俊等人利用单元划分法对松藻矿区煤层气资源量进行了精确计算，计算结果为松藻矿区煤层气地质资源量为346.75108m3，资源丰度平均为0.88108m3/km2。,12,3.重庆市煤层气资源开采现状,煤层气资源开发有地面开发和井下抽采两种方式。,图1井下抽采和地面开发示意图（据冯三利，2005）,13,重庆矿区煤层气采用地下抽放方式。重庆矿区煤田地质构造复杂，含煤地区后期改造较强，构造形态多样，煤层及煤层气资源赋存条件复杂多变，煤层渗透率极低，在0.01毫达西之下，比美国煤层气开发的标准值要低1-2个数量级。以沥鼻峡矿区为例，沥鼻峡矿区煤厚变化为在倾向上，轴部变厚、翼部减薄，在走向上，矿区两端较厚，中间较薄，含气量与含碳量关系明显。该矿区煤层较薄（主力煤层K2平均煤厚3.15m，K7平均煤厚1.75m），倾角大、赋存不稳定，区域内断裂发育，煤层气虽然含量高，压力大，但不具备地面大规模开发的条件。,14,松藻矿务局是重庆最早进行地下抽放和利用煤层气的矿区，1992年松藻矿区煤层气列入联合国开发署“中国煤层气资源开发”项目（重庆市国土资源和房屋管理局，2005），1996年松藻矿区在石壕井田施工了重庆第一个煤层气试探井，获得了主采煤层M7渗透率低、含气量高的特点。2003年抽放瓦斯量达到9269.581010m3，2005年抽放量超过1.2亿m3。,15,4.重庆煤矿煤层气利用现状,我国煤层气煤矿瓦斯利用总体上进展缓慢，利用率低，不到50。,图3我国煤矿煤炭产量、瓦斯抽放量、利用量变化情况（据冯三利，2005）,16,根据黄守权1996年的资料，我市四大矿务局上世纪中期的煤层气资源开采利用和外部条件情况如表3所列,表3重庆市主要矿区上世纪中期煤层气资源利用状况,17,,续表3重庆市主要矿区上世纪中期煤层气资源利用状况,18,近年来，重庆市各矿区瓦斯抽放量明显增加，煤层气资源利用率明显升高，利用方式出现多样化。重庆地区对煤层气的利用,除少许烧炭黑外,多数供矿区及周边地区作为民用燃料。国有重点煤矿按矿井所在地分为十五个片区,气化用户数总计75818户,其中民用75305户,商业482户,公共事业用31户。2002年实际供气量950516万m3。其中,中梁山矿区毗邻重庆市主城区,有独特的地理优势。该矿区抽放瓦斯利用率非常高,实行与天然气互补的方式向当地居民供气。1986年铺设建成了35km长的瓦斯管道,跨越沙坪坝区、九龙坡区、大渡口区等地区,覆盖面积达60km2。服务对象中,矿区用户仅占六分之一,大部分用于商业范围。,19,松藻矿区2005年瓦斯抽放量达112亿m3,扣除本矿区用气,仍有7689万m3过剩。如果进一步提高瓦斯抽放率,矿区内注重节约,剩余量还可增加。由于受输送管网的限制,要把煤层气送到174km外的主城区,具有极大的难度。各矿井修建了煤层气储存罐,但是储备能力有限,大部分富裕的煤层气被排放到大气中,夏季有70的瓦斯排空,冬季约有40的瓦斯排空,造成了严重的资源浪费。松藻煤电公司建立了重庆地区首座煤层气发电站并已运行发电,但目前的规模还较小,只能供给矿井用电。此外,南桐矿务局将把煤层气管道与重庆市天然气管道并网,实现资源共享。,20,5.对重庆市煤层气开发的建议和展望,a、重庆市煤层气开采与利用基础研究不足，仍然面临着一些重大科学问题需要解决，主要包括煤层气富集理论与精细探测；煤层气赋存、扩散、渗流的微观机理与运移理论研究；低透气性煤层增渗理论及技术原理研究；多场耦合作用强化煤层气解析的机理及高效抽采技术原理；矿区煤层气开发的评价理论与方法研究等。现有理论仅从宏观角度对含煤盆地、含气大区的煤层气富集进行了定性分析，对特定区域、特定地质构造、水文地质条件下矿区煤层气的富集程度不能给出定量的回答。地面勘探只能做到宏观的规划，由于井下地质构造复杂多变，很多小地质构造在地质勘探阶段无法查明。近年来，我国一些科研院所对相关基础理论和关键技术进行了研究，并取得了一些成果，但这些研究还不足以解决重庆市低透气性煤层煤层气抽采面临的诸多问题。,21,b、根据以上所介绍的重庆煤层气资源和开采利用的情况，我们认为把煤层气的开发作为重庆接替能源产业来建设，既有资源条件，也有矿井开采的技术支撑。据现有的初步地质资料显示，尚未开采的沥鼻峡煤田资源条件最好，依次为松藻和中梁山煤田。建议除进一步加强地勘工作摸清四大矿务局所属各矿的地质条件外，还可向外延有希望的地区扩展。要从地面打钻井作商业性开采，从资源的角度来看，除储量外，要特别注意资源量的丰度和煤层的渗透率的勘测。,22,,c、根据重庆煤层的特点，对从地面打钻井进行商业性开采要持慎重态度，我国上世纪七十年代以来已在多个煤田作过试验，每个钻井平均日产气最低不足1000m3，最高也只有10000m3。按常规天然气开采标准的要求，这不符合商业性开采。若以我市沥鼻峡资源量丰度初步资料来看，也达不到这个要求。如果确实能找到煤层气富集区而煤层渗透率又适合，经过充分论证后，不排除由地面打钻井进行商业性开采的可能。,23,d、从重庆已采煤层气利用的现状来看，相当一部分被排空。当务之急，首先是充分利用煤层气资源的问题。矿井抽放的煤层气浓度只有35-50，这种甲烷浓度的煤层气在工业上进行就地建电厂发电是可行的，要作煤化工原料必须首先进行净化浓缩。,24,,e、开采煤层气最关键的是要提高抽放效率，就重庆矿井煤层气的抽放率来看，只要采用的技术得当，把煤层气抽放率提高到50（平均抽放率目前仅为33）多是有希望的。仅此一项，若以现有年产气1.6亿m3来计算，每年可增产气2000多万m3，但要弥补重庆市天然气的不足还有待开发新区。,25,,f、近年来在提高煤层气抽放率方面提出可以应用的技术，除从地面打钻的平衡欠平衡钻井技术外，还有地面钻井与采煤一体化技术、煤层气压裂增产工艺、煤层气排水采气与环保技术等。后面三种技术，其一是将地面钻井方式与采煤区已有打钻技术有机结合起来；其二是多次压裂2次以上注CO2、注N2气技术；其三是有地下水时的地下水处理问题。在这些技术中，就重庆已有各矿的实际来看，不能完全照搬，只能吸收各自优点进一步完善自己的技术，以达到提高煤层气的抽放率。,26,,g、我国还没有相关法律规范煤层气与常规天然气共存块区开采顺序问题，煤层气勘探开发与煤炭、油气勘探块区冲突逐渐显现。煤层气和煤炭是同一储层的共生矿产资源。目前，由于部门之间、企业之间不协调，造成煤层气开采权和煤炭开采权设置重叠，一些地方煤层气抽采与煤炭开采不协调，既不利于调动各方面参与煤层气开发利用的积极性，也影响了煤炭产业的发展。重庆乃至川东地区是我国常规天然气资源区，也是煤层气富集区域，在进行地面钻井时如何解决这一矛盾关系到重庆市矿产资源的充分开发、有效利用和安全生产。重庆市应加强这方面的政策研究和立法工作，为共生矿产资源开采提供政策向导，做好全国表率。,27,6.结语,重庆地区有较多的煤层气资源量，若仅以储量为2000亿m3抽放率33来推算，大约可采量为660亿m3；又以矿井抽放煤层气甲烷浓度为50来计算，则可抽出纯甲烷330亿m3，如果把目标定为每年产甲烷10亿m3，则可采33年，这一产量大致可弥补我市天然气不足的缺口，而为我市社会经济发展作出较大的贡献。,28,在我国，煤矿井下瓦斯抽放已经积累了几十年的经验，地面勘探开发煤层气也有十多年历史，煤层气勘探开发的技术手段都有了长足发展，目前中央政府高度重视煤层气的开发，经济发展对能源特别是清洁能源的需求越来越高，煤层开发的外部环境越来越好，实现煤层气产业的跨越式发展指日可待，重庆市应抓住机遇，加大煤层气基础研究和应用研究投入，努力探明煤层气富集区域，向煤层气开采规模化、利用规模化发展。,29,谢谢大家,