蘇育飛，宋 儒，魏 曄

(1.山西省煤炭地質(zhì)勘查研究院，太原 030031；2.山西省地質(zhì)勘查局，太原 030006；3.山西省科技情報與戰(zhàn)略研究中心，太原 030006)

0 引言

經(jīng)過近二十年的探索與實踐，山西省煤成氣資源勘查開發(fā)打破多年徘徊局面，陸續(xù)取得一批重要成果[1-4]。尤其自2016年4月原國土資源部在山西啟動煤成氣礦業(yè)權管理改革試點以來，在省委省政府堅強領導下，已形成了煤成氣管理“山西樣本”，在全國油氣行業(yè)形成良好示范，推動了山西省煤成氣產(chǎn)業(yè)健康快速發(fā)展，十三五”期間新增探明儲量4 848.12億m3，地面抽采煤成氣量增加39.69億m3，相比“十二五”增幅分別高達84%和95%，實現(xiàn)了大幅增儲上產(chǎn)，在全國發(fā)揮了重要的引領和帶動作用。但是，為了加快山西能源革命綜合改革建設步伐，盡快實現(xiàn)三年“增儲上產(chǎn)”行動目標，分析研究山西省煤成氣勘探開發(fā)前景，發(fā)現(xiàn)山西省煤成氣面臨的問題和提出針對性對策意義非常重大。

1 山西省煤成氣產(chǎn)業(yè)勘查開發(fā)利用現(xiàn)狀

1.1 探明地質(zhì)儲量超過1萬億m3，居全國首位

境內(nèi)埋深2 000m以淺的含氣面積為3.59萬km2，預測煤成氣資源量8.31萬億m3，占全國的27.7%；平均資源豐度為2.31億m3/km2，居全國之首[1,5]；11個設區(qū)市均有煤成氣資源分布，富集于太行山—太岳山區(qū)、呂梁山區(qū)。境內(nèi)已設置煤成氣及油氣礦業(yè)權89個，登記面積4.65萬km2。其中煤成氣礦業(yè)權82個、登記面積3.22萬km2，包括探礦權66個、面積2.97萬km2，采礦權16個、面積0.25萬km2；登記油氣探礦權7個，登記面積1.44萬km2(圖1)。截至2020年底，全省累計探明煤成氣地質(zhì)儲量1.06萬億m3，均分布在沁水盆地和鄂爾多斯盆地東緣。

圖1 山西省煤成氣資源勘查開發(fā)現(xiàn)狀Figure 1 Gas from coal resources exploration and exploitation status quo in Shanxi Province

1.2 地面抽采與井下利用相結(jié)合，綜合抽采能力邁過百億方大關，綜合利用率高

1)地面勘探抽采。截至2020年底，全省累計施工煤成(層)氣鉆井20 312口，在建及建成地面煤成(層)氣產(chǎn)能140.92億m3/a。王村—夏莊南區(qū)域、王村—夏莊北區(qū)域、保德等區(qū)塊新提交煤成氣探明地質(zhì)儲量；大寧—吉縣、臨興中、三交北等區(qū)塊新提交致密砂巖氣探明地質(zhì)儲量，潘莊、樊莊、潘河、保德等重點開發(fā)項目建成投產(chǎn)。2020年，地面抽采煤成(層)氣量達到81.46億m3、利用量76.25億m3，利用率為93.60%。

2)煤礦瓦斯抽采。2015年起實施的煤礦瓦斯抽采全覆蓋工程，有效促進了煤礦瓦斯的抽采利用。截至2020年底，全省煤礦全部建成了煤礦瓦斯抽采系統(tǒng)，陽泉、晉城、西山、離柳、潞安五個礦區(qū)瓦斯年抽采量超過1億m3。2020年，煤礦瓦斯抽采量64.03億m3、利用量28.94億m3，分別占全國的50.04%、50.43%，利用率為45.20%，高于全國平均水平0.37個百分點。

1.3 礦區(qū)-管網(wǎng)-城鎮(zhèn)普遍聯(lián)通，上中下游一體化發(fā)展格局已經(jīng)形成

國家在山西境內(nèi)建成了陜京一線、陜京二線、陜京三線、榆濟線、西氣東輸?shù)葨|西向的過境管線；山西投資建設了連接11個設區(qū)市，111個縣(市、區(qū))的省內(nèi)管線，輸氣管道總長已達8 610km，形成“貫穿東西、縱穿南北”的“三縱十一橫、一核一圈多環(huán)”的輸氣管網(wǎng)系統(tǒng)(圖2)，縣級管網(wǎng)覆蓋率達到 95%，輸氣能力達到300億m3/a，為煤成(層)氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供重要保障。此外，我省天然氣壓縮液化能力基本滿足市場需要，區(qū)域儲氣調(diào)峰設施正在加快建設，非常規(guī)天然氣產(chǎn)供儲銷體系不斷趨于完善。

圖2 山西省天然氣(煤成氣)管網(wǎng)Figure 2 Natural gas (gas from coal)pipenetwork system in Shanxi Province

2 山西省煤成氣產(chǎn)業(yè)在多個方面釋放綜合效益

2.1 環(huán)保效益

與二氧化碳相比，甲烷的溫室效應高21倍，對大氣臭氧層的破壞力高7倍。抽采利用煤成氣，能夠減少溫室氣體排放，環(huán)保效益十分明顯?！笆濉逼陂g，沁水盆地、鄂爾多斯盆地東緣兩大產(chǎn)業(yè)化基地建設顯著加快，實現(xiàn)了大幅增儲上產(chǎn)。全省煤成(層)氣利用量達350億m3，相當于節(jié)約標準煤4 200萬t，減少二氧化碳排放2.68億t，環(huán)境效益顯著[6-7]。

2.2 安全效益

通過地面、井下一體化抽采利用，可使采掘工作面煤層瓦斯抽采率達到80%以上，煤礦瓦斯抽采率達到60%以上，從而有效降低煤層瓦斯含量和礦井瓦斯涌出量，有效減少以至杜絕重、特大瓦斯事故的發(fā)生。研究表明，地面抽采1m3煤成氣(煤礦瓦斯)可降低井下安全投入約2.5元，這對降低煤礦企業(yè)成本、提高經(jīng)濟效益具有重要意義；地面抽采煤成氣成本在2～3元/m3，而井下利用瓦斯成本則在10～12元/m3。煤礦通過“先抽后采”方式治理煤礦瓦斯，成本更低，安全系數(shù)更高。

2.3 經(jīng)濟效益

在當前氣價和補貼標準(0.4元/m3)情況下，僅以地面抽采、集輸方式銷售煤成氣，氣井連續(xù)生產(chǎn)15年，第11年才能收回投資，幾乎無法盈利[8]。如果將煤成氣利用補貼由0.4元/m3提高到0.6～0.7元/m3，或者建立碳減排交易制度，則煤成氣產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟效益會更好些。

2.4 社會效益

煤成氣的開發(fā)利用，可以有效緩山西解清潔能源供需緊張局面；同時提高本地資源利用率，降低對外地能源的依賴程度；還能帶動鉆井工程、瓦斯抽采、燃氣發(fā)電、監(jiān)測監(jiān)控等設備制造業(yè)，家用燃氣、發(fā)電、汽車燃料加工和化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，以及管道、鋼鐵、水泥、化工、電力和生活服務業(yè)等相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展，對于增加就業(yè)機會、推動城鎮(zhèn)建設、提高人民生活質(zhì)量、促進區(qū)域經(jīng)濟社會環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展等，都具有重要意義。

2.5 煤成氣產(chǎn)業(yè)的助力脫貧效益

煤成氣資源豐富的太行山—太岳山區(qū)、呂梁山區(qū)，與山西的集中連片貧困地區(qū)、生態(tài)脆弱區(qū)高度重疊。既要打贏這些地區(qū)的脫貧攻堅硬仗，又要保護其生態(tài)環(huán)境、建設綠水青山，應當優(yōu)先選擇利用煤成氣資源。永和縣作為曾經(jīng)的國家級貧困縣、全省10個深度貧困縣之一。近年來，該縣與中石油煤成氣公司和其它社會投資者合作，發(fā)展煤成氣抽采、運輸、液化等產(chǎn)業(yè)，使煤成氣開發(fā)成了強縣富民的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)。沁水、保德、臨縣、大寧、吉縣、昔陽等一批曾經(jīng)的貧困縣、山區(qū)縣，也因煤成氣開發(fā)利用，獲得了居民便利用氣、帶動區(qū)域經(jīng)濟等綜合收益。

3 山西煤成氣產(chǎn)業(yè)勘查開發(fā)利用中存在的困難和問題

3.1 上游勘探開采行業(yè)爬坡過坎

國際能源市場供大于求，天然氣價格調(diào)低，導致煤成氣價格低迷，大多數(shù)企業(yè)靠0.4元/m3的財政補貼實現(xiàn)微利；國內(nèi)頁巖氣產(chǎn)能快速釋放，部分影響煤成氣投資者意愿。地面勘探開發(fā)關鍵技術未獲整體性突破，主要是技術工藝異地復制性差、低產(chǎn)井占比高達一半，低階煤、深部煤成氣基礎研究薄弱，開發(fā)難度大；地形復雜區(qū)域煤成氣回收利用方式單一，煤礦瓦斯分級利用技術不夠普及，造成利用效率偏低；部分礦區(qū)管網(wǎng)與公共管網(wǎng)對接滯后，局部地區(qū)產(chǎn)能閑置現(xiàn)象已經(jīng)顯現(xiàn)；共建共享機制不穩(wěn)定、不規(guī)范，企地矛盾時有發(fā)生，個別市、縣長期低于成本強制購氣，加大了企業(yè)非生產(chǎn)性成本，造成上游勘探開采行業(yè)負重前行。

3.2 中游燃氣管網(wǎng)建設喜憂并存

全省長輸管網(wǎng)覆蓋率高，但互聯(lián)互通程度不高，利用率明顯偏低，導致經(jīng)營成本加大；管網(wǎng)運營企業(yè)主體多元且分散(長輸主體2大3小，市政主體98個)，多數(shù)企業(yè)只關注眼前利益，中心城鎮(zhèn)市場過度競爭，一些偏遠縣份長期投資不足，11個縣城尚未接通長輸管網(wǎng)，3個縣城尚未建成市政管網(wǎng)；跨縣管網(wǎng)建設有增加趨勢，輸氣終端(加氣站)的覆蓋程度還較低，規(guī)劃調(diào)控有待加強；區(qū)域調(diào)峰設施建設相對滯后，與冬季和夏季居民用氣峰谷差大(一些地方可達7～10倍)并存，穩(wěn)定、安全供氣存在隱憂。

3.3 下游利用轉(zhuǎn)化增值遭遇阻力

受制于國家天然氣定價制度和城市燃氣產(chǎn)業(yè)特許經(jīng)營等多種因素，山西省下載氣價(1.4～1.91元/m3)、城市配氣費(0.56～0.94元/m3)均偏高，非居民用氣價格偏高(圖3)，工商企業(yè)用氣意愿遭遇價格阻力，影響了市場發(fā)育；近幾年煤炭價格走低，部分工業(yè)企業(yè)用氣優(yōu)勢遭遇成本阻力，能源逆替代現(xiàn)象回流，2016年國新能源因此少售氣6億m3，“煤改氣”進程大為延緩；與天然氣化工的傳統(tǒng)優(yōu)勢、煤炭化工的山西優(yōu)勢相比，煤成氣化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展阻力大于動力；近年來國家嚴格控制煤化工項目，一些論證多年的煤成氣化工項目無法實施，部分城市公交車、出租車以“電”代“氣”導致煤成氣儲氣加氣設施無法正常使用，限制了產(chǎn)業(yè)鏈的延長和產(chǎn)品增值。

圖3 山西省天然氣價格構成Figure 3 Natural gas price constitution in Shanxi Province

4 山西煤成氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展對策

1)為加快“增儲上產(chǎn)”三年行動建設，同時落實《山西省煤層氣勘查開采管理辦法》，各煤成氣企業(yè)必須加大加快基礎地質(zhì)勘探評價工作，落實更多探明地質(zhì)儲量，加快產(chǎn)能建設。

2)開展儲量精細評價，落實剩余可動用儲量及甜點區(qū)分布，積極開展提產(chǎn)增產(chǎn)試驗，通過實施加密調(diào)整、完善井網(wǎng)、耦合降壓等措施，持續(xù)開展低產(chǎn)低效區(qū)盤活改造、調(diào)整試驗，探索適宜的增產(chǎn)改造措施，實現(xiàn)提產(chǎn)、提效，提高區(qū)塊采收率。

3)加快山西省煤成氣氣田建設，成為煤成氣產(chǎn)量長期穩(wěn)定供應的支撐點。分別建成沁水—陽城(晉城市)、永和—吉縣(臨汾市)、臨縣—興縣(呂梁市)3個年產(chǎn)50億m3級氣田；柳林—石樓(呂梁市)、保德—寧武(忻州市)、壽陽—榆社(晉中市)3個年產(chǎn)10億m3級氣田；古交—交城(太原市)、安澤—古縣(臨汾市)、長子—武鄉(xiāng)(長治市)3個年產(chǎn)3億至5億m3氣田，形成大、中、小氣田全面開發(fā)的新格局，確保煤成氣抽采量達到200億m3。

4)山西埋深1 000m以深煤層氣資源量5.64萬億m3，占山西煤層氣資源量的68%，有必要加強深部煤成氣勘查開發(fā)技術攻關，開展深部煤層氣新技術開發(fā)示范試工程，形成有效開發(fā)適用技術體系，確保新建產(chǎn)能高效開發(fā)，實現(xiàn)降本增效。

5 結(jié)論

1)山西煤層氣產(chǎn)業(yè)以三方面優(yōu)勢領跑全國同行業(yè)。其中，資源豐富且分布廣泛，探明地質(zhì)儲量超過1萬億m3，居全國首位；地面抽采與井下利用相結(jié)合，綜合抽采能力邁過百億方大關，綜合利用率高；礦區(qū)-管網(wǎng)-城鎮(zhèn)普遍聯(lián)通，上中下游一體化發(fā)展格局已經(jīng)形成。

2)山西煤成氣產(chǎn)業(yè)在在環(huán)保、安全、經(jīng)濟、社會以及助力脫貧等5個方面釋放了巨大的綜合效益，為山西經(jīng)濟發(fā)展提供了巨大助力。

3)山西煤成氣產(chǎn)業(yè)存在存在三方面的問題：一是上游勘探開采行業(yè)爬坡過坎，二是中游燃氣管網(wǎng)建設喜憂并存，下游利用轉(zhuǎn)化增值遭遇阻力。

4)建議山西煤成氣產(chǎn)業(yè)在四個方面加大工作力度：一是加大加快基礎地質(zhì)勘探評價工作，落實更多探明地質(zhì)儲量，加快產(chǎn)能建設；二是積極開展提產(chǎn)增產(chǎn)試驗，提高區(qū)塊采收率；三是加快山西省煤成氣氣田建設，成為煤成氣產(chǎn)量長期穩(wěn)定供應的支撐點。四是加強深部煤成氣勘查開發(fā)技術攻關，確保新建產(chǎn)能高效開發(fā)。