第一作者簡介：石茜茜（1994- ），河南鄭州人，鄭州大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院水利水電工程專業(yè)本科生。

摘要：在全世界即將面臨“低碳經(jīng)濟(jì)”的新形勢下，我國煤層氣產(chǎn)業(yè)正處于能源結(jié)構(gòu)變革的重大歷史機(jī)遇與挑戰(zhàn)之中。作者根據(jù)多年來的研究成果與實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)識到我國煤層氣的綜合開發(fā)利用是一個(gè)極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程。煤層氣開發(fā)是一項(xiàng)新興的綜合性技術(shù)工作，同時(shí)也是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的高風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)業(yè)。然而作為能源新興產(chǎn)業(yè)，煤層氣開發(fā)不僅能帶動(dòng)國家相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的互動(dòng)，還能有效地降低人類溫室氣體的排放。因而對保護(hù)環(huán)境與促進(jìn)“低碳經(jīng)濟(jì)”的發(fā)展有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：低碳經(jīng)濟(jì) 煤層氣開發(fā) 方法步驟 產(chǎn)業(yè)鏈

中圖分類號：T01文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

煤層氣又稱瓦斯，是煤化過程中的烴類產(chǎn)物，以甲烷為主要成分，一般占成烴總量的80%左右，其次為乙烷，約占成烴總量的20%左右。甲烷是大氣中主要的溫室氣體之一，對紅外線的吸收能力極強(qiáng)，其溫室效應(yīng)是二氧化碳的20多倍[1-2]。因此 ，在我國發(fā)展煤層氣產(chǎn)業(yè)既是客觀需要 ，也具有雄厚的物質(zhì)基礎(chǔ)。

近年來，國際社會應(yīng)對氣候變化的共同意愿越來越強(qiáng)烈，未來低碳排放也必將成為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的一個(gè)重要方向。以低碳經(jīng)濟(jì)為依托的低碳技術(shù)涉及電力、交通、建筑、治金、化工、石化等經(jīng)濟(jì)部門以及可再生能源與新能源、煤的清潔高效利用、油氣資源和煤層氣的勘探開發(fā)、二氧化碳捕獲與埋存等科學(xué)領(lǐng)域，必定是一項(xiàng)能有效控制溫室氣體排放的高新技術(shù)，完全符合我國未來建設(shè)資源節(jié)約型與環(huán)境友好型社會的經(jīng)濟(jì)技術(shù)要求。

1.我國煤層氣產(chǎn)業(yè)開發(fā)前景

一種新能源的開發(fā)利用，往往預(yù)示著舊的能源結(jié)構(gòu)的劇烈變革。從國家規(guī)劃看，到2015年，年產(chǎn)能力突破100億立方米；到2020年，計(jì)劃達(dá)到500億立方米。近幾年，在加大地面煤層氣開發(fā)的同時(shí)，煤炭系統(tǒng)也加大了井下瓦斯的抽采力度，使每采百萬噸煤死亡人數(shù)從五年前為世界平均水平的一百倍降為幾十倍。這充分說明，從能源安全和環(huán)境保護(hù)這兩個(gè)戰(zhàn)略層面，國家已經(jīng)開始推行讓煤層氣變害為寶的若干重要舉措。

我國的煤層氣資源量折標(biāo)量為680億噸原煤或340億噸原油，是最現(xiàn)實(shí)、最重要的新型能源。煤層氣的開發(fā)利用還具有一舉多得的功效：提高瓦斯事故防范水平，具有安全效應(yīng)；有效減排溫室氣體，產(chǎn)生良好的環(huán)保效應(yīng)；作為一種高效、潔凈能源，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。如果把煤層氣利用起來，用于發(fā)電燃料、工業(yè)燃料和居民生活燃料；還可液化成汽車燃料，也可廣泛用于生產(chǎn)合成氨、甲醛、甲醇、炭黑等方面，成為一種熱值高的潔凈能源和重要原料，開發(fā)利用的市場前景十分廣闊[3]。

但是，我國煤層氣開發(fā)也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。具體表現(xiàn)為：（1）政策性問題。由于受我國能源政策的導(dǎo)向，目前煤層氣探明程度不到1%，與加快煤層氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的要求差距很大。（2）技術(shù)性問題。煤層氣氣田高含氣性，高滲透性和高產(chǎn)能區(qū)的有效預(yù)測、尋找以及控氣地質(zhì)因素的探索方法。（3）科學(xué)研究問題。煤層氣滲透性的機(jī)理研究及準(zhǔn)確評價(jià)，特別是極低滲、高應(yīng)力、無水或少水煤層以及厚煤層非均質(zhì)性的評價(jià)問題。（4）工藝性問題。新的或地質(zhì)條件更復(fù)雜的地區(qū)煤層氣井的完井及激化，包括工藝、技術(shù)、設(shè)備及激化機(jī)理等研究。

2.煤層氣資源規(guī)劃與開發(fā)

煤層氣開發(fā)是一項(xiàng)新興的綜合性技術(shù)工作。宏觀上一般分為資源評價(jià)、開發(fā)試驗(yàn)、和規(guī)模開發(fā)三個(gè)階段，具體工作可分為可行區(qū)評價(jià)、試驗(yàn)井施工、開采井施工以及管網(wǎng)布置四個(gè)步驟[4]。

（1）可行區(qū)評價(jià)

以煤層氣地質(zhì)理論為基礎(chǔ)，運(yùn)用地質(zhì)分析的方法整體評價(jià)有利區(qū)帶的煤層氣勘探開發(fā)潛力，其主要任務(wù)是確定勘探方向和有商業(yè)性開采價(jià)值的勘查目標(biāo)。

（2）試驗(yàn)井施工

試驗(yàn)井即對煤層氣的可采性進(jìn)行試驗(yàn)和研究。煤層氣試驗(yàn)井通過鉆井、測井、試井、測試、固井、射孔、壓裂、排采等，獲取可靠的目標(biāo)煤層煤層氣評價(jià)參數(shù)和較為可信的產(chǎn)能參數(shù)。對煤層氣層、煤層氣藏的產(chǎn)能進(jìn)行預(yù)測，提供控制儲量（可能儲量），提出評價(jià)鉆探方案及地震精查地區(qū)[5-6]。

（3）開采井施工

生產(chǎn)井即為完成煤層氣大規(guī)模開發(fā)而施工[5-6]。指為形成石油和天然氣生產(chǎn)能力而鉆的開發(fā)井網(wǎng)井?？茖W(xué)打開發(fā)井是在氣藏情況已基本探明的地區(qū)，而充分有效利用已探明的儲量而采用的配套的先進(jìn)技術(shù)。

（4）管網(wǎng)布置

井網(wǎng)布置取決于地質(zhì)條件和開發(fā)規(guī)模，如進(jìn)行早期的開發(fā)試驗(yàn)，可以采用三點(diǎn)法或五點(diǎn)法；但若是大規(guī)模開發(fā)，可以方形網(wǎng)格法。網(wǎng)格類型確定后，確定網(wǎng)格密度。

3.煤層氣開發(fā)的社會經(jīng)濟(jì)意義

毫無疑問，煤層氣開發(fā)是當(dāng)前建設(shè)資源節(jié)約型與環(huán)境友好型社會的客觀需要，而低碳排放必將成為未來經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的一個(gè)重要方向。據(jù)初步測算，應(yīng)用先進(jìn)的煤層氣開發(fā)技術(shù)，河南省高瓦斯礦區(qū)可以減少瓦斯治理直接投資30%以上，增加瓦斯抽采量5億m3以上，產(chǎn)值達(dá)十余億元。尤為重要的是CO2排放相應(yīng)減少800噸，SO2排放相應(yīng)減少800噸。煤層氣作為一種新型潔凈能源，無論是在能源補(bǔ)充、降低礦井災(zāi)害，還是減少溫室氣體排放、保護(hù)大氣環(huán)境，其開發(fā)利用都是利國利民的好事。

然而，煤層氣的綜合開發(fā)利用是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及的領(lǐng)域和專業(yè)非常廣泛。該產(chǎn)業(yè)的興起必將帶動(dòng)一個(gè)龐大產(chǎn)業(yè)鏈的互動(dòng)[7]，從而促進(jìn)我國國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)我們應(yīng)該清醒地認(rèn)識到，支撐這個(gè)巨型產(chǎn)業(yè)集群的公共系統(tǒng)如土地、交通、通訊、教育及科研等部門的建設(shè)也需要一并納入統(tǒng)籌規(guī)劃，從而塑造健康的產(chǎn)業(yè)鏈、產(chǎn)業(yè)集群和產(chǎn)業(yè)生態(tài)，這是企業(yè)、政府和所有從業(yè)人員應(yīng)該共同承擔(dān)的行業(yè)責(zé)任。

[參考文獻(xiàn)]

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[6]王志榮，韓中陽，李樹凱等.“三軟”煤層注水壓裂增透機(jī)理及瓦斯抽采施工參數(shù)確定[J].天然氣地球科學(xué)，2014，25（5）：739-746.

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