马能辉
新疆维吾尔自治区煤炭煤层气测试研究所，新疆，830000
摘要：世界上煤层气资源丰富，煤层气虽然对人类有害，但是属于一种清洁资源。美国、加拿大等发达国家通过有效的政策法规和资金手段，大力支持煤层气开发利用。煤层气已成为西方发达国家能源的重要组成部分。我国从20世纪70年代开始，开发利用煤层气，在借鉴国外经验的基础上，结合我国实际，取得了一定的成绩。本文介绍了国内外煤层气储量，分析了煤层气作为新能源的优势。同时，介绍了世界上煤层气的主要开采方法，并对煤层气的开发前景进行了展望。
关键词：煤层气；开发；能源；国内外现状
前言
煤层气是一种洁净、储量巨大的非常规天然气资源。煤层气，也称瓦斯，指的是一种煤矿的伴生资源，是一种非常规的新型能源。加强煤层气资源的开发利用，将大大减少我国对石油的依赖。煤层气的开发利用不仅可以保证煤矿的安全生产，而且可以增加清洁能源的供给，从而减少温室气体排放和环境污染。近年来，国家开始重视煤层气的开发利用，煤层气储量和产量稳步增加。但我国煤层气开发利用还存在一些问题，主要表现在煤层气开采量小、利用率低、开采成本高、开采技术落后等问题。通过了解煤层气开发利用现状，客观分析煤层气开发利用中存在的问题，增加清洁能源供应，具有重要意义。
1、煤层气概述
1.1 煤层气的概念
煤层气是一种非常规的天然气，主要被煤层吸收。与常规天然气相比，煤层气主要由95%以上的甲烷组成，剩下的5%的通常是二氧化碳或氮气。而天然气的成分主要是甲烷，其他成分差别较大。煤层气也是一种优质的能源和化工原料，可以混合使用。地下煤层气可直接用作燃料，无需电厂净化或浓缩。煤层气是近20年发展起来的一种新型清洁能源，广泛应用于电力生产。合理利用煤层气可以缓解当前能源短缺，改善能源结构。减少温室气体排放，提高煤矿安全生产水平，促进相关产业发展。
1.2煤层气的优点
天然气中通常含有大量的碳二重烃，易产生无机杂质，煤层气则恰恰相反。煤层气主要赋存于煤层中，煤层处于聚合物吸附状态，天然气主要赋存于砂岩或灰岩中。煤层气的开发利用不仅可以防止煤矿瓦斯事故的发生，而且可以提高煤矿的安全生产水平。同时，保证煤矿中煤层气的有效利用，改善我国能源结构，增加清洁能源比重，弥补了区域分布和常规天然气供应不足的局面。煤层气是我国目前最可靠的常规天然气替代能源。煤层气的开发利用可以有效减少温室气体排放，改善大气环境。
1.3煤层气的开采特征
煤层气作为一种非常规天然气，与常规天然气有很大的不同。煤层气井一般经历三个阶段。脱水阶段是第一阶段，随着煤层气产量的增加，产气量的变化与气水相对渗透率的变化密切相关，这一阶段可能持续数月。稳定生产是第二阶段，产气相对稳定，产水下降相对缓慢，是产气高峰期。第三阶段是减产，随着储气压力的降低，天然气产量逐渐减少。
2、煤层气的资源现状
2.1国外煤层气资源分布
目前，世界上大约有74个国家拥有煤层气资源。据国际能源署估算，全球煤层气资源总量可能达到260万亿立方米。相比之下，俄罗斯、加拿大和我国大约有10万亿立方米。煤层气储量是常规天然气探明储量的两倍多。世界主要产煤国都非常重视煤层气的开发，俄罗斯等国煤层气的开发利用起步较早，主要是在煤矿开采和矿山关闭之前，工业发展相对成熟。
2.2我国煤层气资源分布
我国拥有大量的煤层气资源，主要分布在我国东西中南四大地区，是仅次于俄罗斯和加拿大的世界第三大煤层气资源国。我国规模较大的煤田中，煤层气地质资源量为3.68万亿立方米。西部、南部和东部是我国煤层气资源最丰富的地区。我国煤层气资源主要分布在中下层，占资源量的79%。
3、国内外煤层气开发利用现状
3.1我国煤层气开发利用现状
我国煤层气勘探开发尚处于初级阶段。煤层气地下开采始于20世纪50年代的陕西阳泉。煤层气的利用始于20世纪70年代末。节能基础设施投资计划已完成。
截至目前，我国已建成60多个天然气利用项目，消耗煤层气约5亿立方米。我国煤层气的生产主要来自地下瓦斯抽采系统。地面井煤层气尚未形成，地下采气系统回收的煤层气主要用作民用燃料和工业锅炉燃料。
3.2国外煤层气开发利用现状
国外政府在煤层气勘探开发中的管理作用主要体现在法律法规的颁布上。煤层气相关条例颁布后，煤层气产量增加，带来了显著的经济效益和社会效益。一些研究机构开展了多分支水平压裂等一系列技术研究工作，从而降低了煤层气开发成本，进入了煤层气开发的新阶段。国外煤层气及相关设备的开发取得了很大进展。对于煤矿企业来说，利用煤层气发电并不难。欧洲国家的煤矿企业早在二三十年前就开始开采煤层气。
4、煤层气开发利用常规技术
4.1变压吸附法
变压吸附法是在高压下对吸附剂进行吸附。然后对吸附剂减压，利用部分产生的气体作为洗涤气体，吸附过程是加压的，加压旋转吸附具有能耗低的优点。由于吸附层中存在孔隙，储存在吸附孔隙中的产品气在解吸阶段排出，还需要用部分产品气进行净化。产品纯度与回收率之间存在矛盾。因此对含氧煤层气的分离,采用这种方法不够经济。
4.2膜分离法
膜分离法具有无相变、设备简单、占地面积小、连续操作等优点，但气体组分的渗透性不同于膜分离法法。渗透率与组分的渗透系数、渗透膜面积和膜两侧气体组分的压差有关。压力过高会给混和气带来安全隐患，不适合在煤矿中使用。
4.3低温分离法
低温分离法的原理是将混合气体冷凝成液体，然后根据不同组分的蒸发温度进行分离。该方案最适合分离纯度最高的含氧煤层气，因为需要降低原料气和氮气的温度，而不需要额外的能耗来钝化氧气和氮气。其他方法可能需要增加能源消耗或部分原料气损失。
5、我国煤层气开发利用建议
5.1制定鼓励煤层气开发利用的相关政策法规
管理和协调我国煤层气勘探开发，有效协调煤层气产业发展。制定相应的经济扶持政策，严格执行环境法律法规。设立甲烷减排基金实行甲烷减排补贴和超额排放罚款，鼓励煤矿企业开发利用煤层。，建立健全采前瓦斯基础设施建设程序，制定相应的责任制。
5.2加大财政投入，实现重点突破
优先开展煤层气基础研究、重点加大煤层气科技投入，煤层气科技研究促进煤层气生产突破。尽快选择有条件的区块建设煤层气商业化生产基地。
5.3转变发展方式，提高发展质量
完善以社会投资为主体、政府扶持的多元化投融资体系。充分依托投融资平台，鼓励商业模式创新，建立多元化、多渠道的投融资机制。在加快煤层气基础理论研究和关键技术装备研发的基础上，按照“数据共享”原则，统一建设科技创新服务平台。我们不仅要提高自主研发创新能力和整合能力，还要创新人才培养模式。建立产业发展智库，为各级政府和科技人才进行科技创新提供高层次的指导。
6、结束语
在国际能源形势下，煤层气作为一种优质、高效、清洁的能源，得到了广泛的应用，煤层气的开发利用对提高瓦斯事故的预防水平和安全效益，有效减少煤层气的排放起着重要作用。我国煤层气资源丰富，集中开发利用前景广阔。在煤层气勘探开发过程中，是对常规天然气的重要补充。我们可以借鉴发达国家在煤层气产业化过程中的经验，政府要给予政策支持，煤矿企业要积极关注和参与煤层气的开发。充分利用煤层气，可以为企业创造更好的经济效益和社会效益。
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