3.5.中国煤层气开采利用痛点即将解决
作为煤炭资源大国,虽然我国煤层气的开发起步不算晚,但是一些因素制约着我国煤层气的发展。
一是因为我国煤层气行业长期停留在承担减少煤炭瓦斯安全事故责任的阶段,加上煤层气开发周期长、投入资金多、成本回收慢,开采企业实际经济效益并不理想;
二是煤层气管网体系不完善,不能满足开发与市场紧密衔接的需求,导致煤层气的利用率较低;
三是技术装备水平低,难以支撑我国煤层气开采与利用的快速突破。
四是与国外相比,我国煤层气资源禀赋差异大,我国36.81万亿立方米煤层气资源量中,构造煤、超低渗、深部以及低阶煤等难采资源量约占70%。,低压低渗非均质性特点突出,国外成熟的煤层气开采经验不能直接移植利用。
而现在,这些问题在很大程度上已经得到了解决。
3.5.1.煤层气的开发重点转向地面开采
我国煤层气发展阶段已经从为防范井下安全事故,提高矿下瓦斯抽采量转变为大力发展地面开采,实现与天然气混输混用。这一点从煤层气十二五规划和十三五规划的比较中可以看出:
3.5.2.煤层气输送管道建设初具规模
根据中国煤炭学会煤层气专业委员会的资料,目前中国已经建成5条煤层气专用管线,年输送能力102亿方;在建3条,年输送能力34亿方。在煤层气主要产区山西省,山西省天然气公司、山西省燃气产业集团、山西国际能源集团三大公司担纲了山西省内长输管道的运营,目前三者已建立起丰富的省内管网,煤层气入网不存在障碍。以中国油气控股管输为例,其煤层气开采区块三交地区有3条煤层气输送专线,2014年,公司通过工业用管道销售煤层气占89.7%,民用管道销售占10.1%,两者合计达99.8%。管道的铺设可以大大提高管道的利用率。
3.5.3.煤层气开采补贴上调
2016年3月1日下发的关于"十三五"期间煤层气(瓦斯)开发利用补贴标准的通知中指出,为进一步鼓励煤层气(瓦斯)开发利用,"十三五"期间,煤层气(瓦斯)开采利用中央财政补贴标准从0.2元/立方米提高到0.3元/立方米。同时,根据产业发展、抽采利用成本和市场销售价格变化等,财政部将适时调整补贴政策。这就意味着目前煤层气开发和页岩气开发享有等额度的补贴。此外,目前已有四省出台了煤层气抽采利用的省内补贴政策,其中山西、陕西、河南每抽采利用1方煤层气省内财政补贴0.1元,贵州抽采补贴0.15元/立方米,利用补贴0.2元/立方米。新疆等煤层气产区省份也在酝酿新的省内补贴政策。
美国煤层气补贴额通常相当于气价的1/2,并随通胀系数变化而调整,使煤层企业的内部收益率一般高于24%。美国这一补贴政策从1980年实行,延期3次,1992年以前打的煤层气生产井可享财政补贴至2002年。因为煤层气与常规天然气同质同价,不能为煤层气单独提价,只有政府补贴才能使煤层气企业降低成本,使开采煤层气与常规气相比具有竞争力。此次调价相对于业内0.6元/立方米的补贴预期仍有差距,未来随着天然气消费量的增长,补贴仍有上调预期。
3.5.4.技术突破,单井产量大幅提高
过去5年,国内煤层气企业主要效仿国外,开发直井或者水平井,但"十三五"期间,我国煤层气不再盲目模仿国外,找到了适合自己的方法,更加符合我国煤层地质和地面地形的特点。同时山西省的晋煤集团作为煤层气开发的排头兵,技术水平非常先进,开发了"L型"井,对全国的煤层气产业开辟了道路。
煤层气开发技术主要包括三方面:勘探技术、打井排采技术以及增产技术。技术的成熟性主要反映在单井采气能力以及衰减周期上。尽管技术障碍仍存,但近年来我国煤层气勘探开发技术已取得了长足进步。目前我国已掌握常规煤层气钻、完井、压裂、排采技术,一些关键技术也获得多项自主知识产权。比如"山西省沁水南部煤层气开发利用国家示范工程"最早获得成功,200口煤层气井平均单产3700立方米,与美国黑勇士盆地单产水平相当。在煤层气商业化采气较为成熟的沁水盆地和鄂尔多斯东盆地中,直井、水平井和U型井的联合使用提升采气量,煤层气勘探水平也大幅提升。
此外,国内煤炭行业低碳技术创新及产业化示范工程建设,低浓度瓦斯提纯、乏风瓦斯氧化技术也初步取得突破。组建了煤与煤层气共采国家重点实验室,山西、贵州、云南等省也相应建立煤层气(煤矿瓦斯)工程技术研究机构。成立了国家能源煤层气开发利用、瓦斯治理利用标准化技术委员会,组建了国际标准化组织煤层气技术委员会,发布了30余项重要标准规范,初步形成了煤层气(煤矿瓦斯)标准体系框架。
3.6.山西省煤层气产业即将率先进入放量期
3.6.1.山西省煤层气资源优质,丰富
山西省是煤炭资源大省,也是煤层气资源大省。统计数据显示,山西煤层气资源储量约10.39万亿立方米,占到了全国总量的近三分之一。近年来,山西省力推煤层气产业发展,推出了一系列的产业政策,截至目前,山西省煤层气无论是抽采量,还是利用量均已占到了全国总量的,二分之一左右。从资源分布来看,山西省煤层气资源埋藏浅,埋藏在1500米以内浅层区域资源量占到总资源量的68%;且分布集中,沁水、河东两大煤田的煤层气资源占到总资源量的97%。
沁水盆地产区是中国煤层气开发程度最高、生产活动最活跃的地区,拥有最大的探明煤层气地质储量。中国2014年每日煤层气商业生产量309.8百万立方英尺中,有83%来自沁水地,16%来自鄂尔多斯盆地东缘。
虽然坐拥充裕资源,但是山西省煤层气勘探开采并非一帆风顺。煤层气资源分布与煤炭资源分布重叠,但绝大都数的煤层气矿业权与煤炭矿业权分属不同企业,仅有不到6%的煤层气矿业权与煤炭矿业权同在一个区块内并同属于一个企业,这对当地的煤层气资源勘探开采造成了极大的阻碍。从矿业权所属企业来看,山西省煤层气矿业权80%以上属于中石油、中联煤、中石化三大央企,而山西省内煤炭矿业权几乎全部属于山西省内企业。为此,山西省推出了"全省瓦斯抽采全覆盖工程",促成晋煤集团与山西省属大型煤炭企业同煤集团、焦煤集团、阳煤集团、潞安集团、晋能集团、山煤集团六家企业煤矿区瓦斯抽采合作。
3.6.2.沁水煤田的煤层气气外送能力强
3.6.3.晋煤集团是中国煤层气三巨头之一
目前国内地面煤层气开发规模较大的企业主要有:中联煤层气公司、中石油华北油田山西煤层气分公司、中石油煤层气公司、中石化华东石油分公司、晋城煤业集团蓝焰煤层气公司、中国煤层气集团有限公司(港)、山西煤层气有限责任公司、河南煤层气开发利用有限公司等。参与合作勘探开发煤层气的国外企业主要有美国格瑞克公司、远东能源公司、澳大利亚道拓能源、美国亚美大陆煤炭公司公司等。
20年前,在大多数煤炭企业不愿在煤层气的开采和利用方面下大力气的背景下,晋煤集团反其道而行之,通过20多年的努力探索,形成了一套独有的井上井下联合、采煤采气一体化的抽采模式,不仅保证了煤矿的安全生产,而且实现了煤层气的开发和利用。
煤层气开采
(1)十二五"期间,晋煤集团累计抽采煤层气120.57亿立方米,其中,地面抽采69.48亿立方米,井下抽采51.09亿立方米,抽采总量占到全国的15%。2015年,晋煤集团煤层气抽采量达到25亿立方米,占到全国总抽采量180亿立方米的13.89%。
(2)晋煤集团先后研发成功100多项具有自主知识产权的核心技术,制定3项国家标准。其中,晋煤集团创新的U型、L型井地面抽采井技术,以及自主开发的煤层气工厂化钻井平台,使煤层气的抽采效率得到大幅提升。"煤矿采动区地面L型井抽采技术"的应用还使抽采周期涵盖了工作面回采全过程,缩短了矿井采掘接替周期,大大降低了生产组织成本。该技术在晋煤集团寺河矿投运后,抽采纯量最高达35立方米/分钟,日抽采纯量达3万立方米,经济效益可观,安全效益明显。
(3)晋煤集团2016年还建成了国内斜直水平井,这种井从地面开始造斜,将水平井的长度最长延伸至1500米,可让抽采效率增加3倍,单口井的日抽采量可以达到5000立方米以上。
煤层气利用
晋煤集团力争实现煤层气的最大化利用:对地面抽采的煤层气,通过集中管输、CNG、LNG等方式,输送到市场终端;对井下抽采的甲烷浓度大于30%的瓦斯,通过集中管输,用于民用、发电和工业用气;对井下抽采的甲烷浓度小于30%的瓦斯,通过分布式布点、就地小规模发电利用;对矿井乏风,试验进行集输发电和氧化利用。
(1)在"十二五"期间,晋煤集团共利用78.05亿立方米煤层气,相当于减排1.17亿吨
二氧化碳,折合标准煤1015万吨。2015年晋煤集团煤层气利用量达到18.1亿立方米,占到全国总利用量86亿立方米的21.04%。"十二五"期间,晋煤集团累计实现煤层气总产值125.4亿元。
(2)晋煤集团通过发电的方式将地下开采的煤层气就地利用。2016年瓦斯发电量16.06亿度,连续第八年保持全国第一,累计利用煤矿瓦斯折纯量达到28.8亿Nm3,相当于减排二氧化碳4300多万吨。目前,晋煤集团煤层气(瓦斯)发电装机容量205MW,其中,装机容量120MW的沁水晋煤瓦斯发电有限公司为亚洲最大利用煤矿井下抽采瓦斯在运的电厂。企业年煤层气(瓦斯)发电能力达到16亿度,相当于每年可减排二氧化碳600万吨以上。目前该集团在建和规划瓦斯发电厂(站)14个,"十三五"末瓦斯发电装机容量将达到380MW以上。2016年,在全国首座分布式低浓度瓦斯电站——芦家峪瓦斯电站并网发电转入商业运行。
(3)建成了2000多公里的管输网线,为本地区100多万户家庭带来了清洁能源。统计数据显示,山西晋城一些地区在煤层气未入户之前每个家庭每月的煤炭支出约为2000元,接通煤层气之后,能源支出可以降低到每月大约350元。
(4)山西晋城的公交车、出租车基本上都使用煤层气,包括部分油气混合或者进行过燃气动力改装的私家车,也在使用煤层气,与使用汽油相比较而言,该加气站每年可以减排二氧化碳3600多吨、节省支出2900多万元。
(5)除在本地利用之外,晋煤集团还通过网线将煤层气输送至自建的185座集气站、2座中央处理站、7座煤层气压缩站、2座煤层气液化厂,并将煤层气压缩数倍、液化缩小体积数十倍,通过200多辆印有"诚安物流"的大型煤层气运输专用槽车,运送至全国数十个地区,最远可达华南地区的深圳和中国香港等其他地区。
(6)以晋煤集团2015年利用18.1亿立方米煤层气计算,除去瓦斯发电8亿立方米部分不能进行双向补贴,晋煤集团可以获得补贴收益超过1亿元。
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