【正文】 山等煤田及鄂爾多斯盆地東線（黃河東西兩岸地區(qū)），這些煤種的相對集中分布對煤層氣的形成和開發(fā)有利。華南廣大地區(qū)，除第三紀為褐煤外，均以中、高變質煙煤及無煙煤為主，如六盤水含煤區(qū)，湘、閩、粵及長江中、下游等地區(qū)都廣泛分布有無煙煤。 中國煤種在地理上的分布有一定規(guī)律，西北地區(qū)以早、中林羅世含煤區(qū)為主，煤種多為長焰煤、不粘煤和弱粘煤，個別地區(qū)有氣煤、肥煤和焦煤。）；高變質煤占19．90％（其中，貧煤為2．9％；無煙煤為17．0％）。以上各地也是中國煤層氣田的主要分布地區(qū)。其厚度雖大，但分布范圍有限。 二、煤炭資源的分布特點 中國煤層發(fā)育好，煤層總厚大于50m的地區(qū)有新疆的伊寧。 一、中國的主要聚煤期 中國煤炭資源的特點是成煤期多、分布廣、煤種全。第二節(jié) 中國煤炭資源和煤層氣資源概述 由于煤層既是煤層氣的生氣巖，又是儲集層，煤層氣的賦存又以吸附狀態(tài)為主，煤層的分布范圍，也就是煤層氣的分布范圍。其中柳林、晉城、鐵法項目已取得較好煤層氣顯示，前景看好，有所突破。上述項目對中國煤層氣開發(fā)有極大的推動和影響作用。1991年聯合國開發(fā)計劃署（UNDP）確定向我國提供援助，建立“中國煤層氣資源開發(fā)”項目，1992年6月轉為全球環(huán)境基金項目（GEF）提供援助資金1000萬美元，該項目包括松藻礦務局、開灤礦務局、鐵法礦務局三個煤層氣開發(fā)示范子項目和西安煤炭勘探開發(fā)院全國煤層氣資源評估子項目，由原煤炭部組織實施。隨后，能源部組織有關專家和工程技術人員赴美考察，原煤炭部、地礦部、石油部等部門也先后組團考察學習；同時，國外如美國的ARI、ARCO、中美能源公司、安然公司、阿莫科公司和澳大利亞的BHP、路偉爾公司等紛紛來華洽談合作項目。20世紀80年代至90年代初，我國開始引進美國煤層氣開發(fā)技術。同時還開發(fā)了煤層氣發(fā)電、生產碳黑和甲醛等工業(yè)項目。從資源論證、設計審查、資金安排到施工管理均實行行業(yè)管理。但是除少數抽放量大的礦井建立煤層氣利用設施外，許多煤礦抽放煤層氣僅是為了安全生產的需要，抽放的煤層氣沒有加以利用，而是抽放后排放到大氣中，這樣既浪費了能源資源，又污染了環(huán)境。撫順煤礦從1952年開始實行煤層氣抽放，是我國最早進行抽放煤層氣的煤礦。瓦斯事故已構成煤礦安全生產的最大威脅。1993年國有重點煤礦瓦斯涌出量達44．8億m3。據1992年全國礦井瓦斯等級鑒定，有2351個主要礦井中有1034個為高瓦斯和突出礦井，占44%。形成這種局面的原因可能有三點：第一，煤層氣作為一種非常規(guī)天然氣，其前期工作往往需要很大的資金投入，如果沒有稅收政策上的優(yōu)惠，很難吸引資金；第二，除美國外，其他國家尚不能徹底解決各自存在的具體技術問題；第三，由于煤層氣本身的特殊性，從地質評價到工業(yè)開采一般需要相當長的時間?？傊?，目前除美國之外，世界上其他國家尚沒有大規(guī)模開發(fā)煤層氣。1994年底打了一口測試井。 （8）津巴布韋 目前共設有 4個煤層氣勘探區(qū)塊，總面積達 8100km2。 （7）印度 印度的煤層氣資源潛力很大，但開采還存在問題。 （6）加拿大 早在 20世紀80年代初期加拿大就開始在西部盆地進行煤層氣勘探活動，但無進展。然而，由于資金和技術上的問題，煤層氣的勘探開發(fā)活動僅停留在煤礦瓦斯氣的處理和煤層氣資源評價上。1992年春完成了第一口井，完鉆井深1074．4m，鉆遇煤層厚22．6m，并進行了壓裂處理。 （4）英國 英國煤礦瓦斯利用的歷史較長，但用直井開發(fā)這種資源只是近幾年才開始。為了評價該煤田未開采地區(qū)煤層氣開發(fā)利用的可行性，已建立了一個試驗區(qū)。估計波蘭煤層氣資源量為 3 1012m3。 （2）波蘭 波蘭于1992年10月完成第一輪開發(fā)煤層氣的招標，當時吸引了一些外國公司前往合作。目前已建成了一個煤層氣開發(fā)試驗區(qū)，面積240km2，包括10個小區(qū)，計劃在其中最有希望的小區(qū)打6口井。3．其他國家的煤層氣勘探現狀 （1）捷克共和國 俄斯特拉發(fā) Rodney Creek地區(qū)飽含氣的煤層凈厚度為35m，平均滲透率13103μm2 ，估計地質儲量 230億 m3。1993～1994年Enron公司打了6口探井，確定兩個有利構造區(qū)，即 Crossmore背斜和 Rodney Creek背斜。據隨鉆測井結果，該盆地煤層為二疊系Aramac煤系和Bandanna／Colinlea層系，煤層厚（單層可達13m），煤階低（僅在局部地區(qū)R0超過0．7％），煤層含氣量也比較低，／t（鉆井測結果）。目前只有Enron公司在此進行煤層氣勘探。CRA勘探公司主要在該盆地東緣作業(yè)，其Peat Ⅱ井的測試產量是目前澳洲的最高產量，該井1995年3月完井，生產測試時用7/8in()油嘴，后轉為生產井；另一口井（Peat Ⅲ井）在1995年8月鉆進985m，后也轉為生產井。Conoco公司在博恩盆地已累計打煤層氣井17口，其中包括4個生產測試試驗區(qū)的7口測試井。目前博恩盆地的煤層氣勘探十分活躍，并取得明顯的進展。盆地中的煤階向東逐步上升，可達半無煙煤—無煙煤。測井結果表明，二疊系煤層厚度累計為80m，實測滲透率為45103μm2，%。+單井主要煤層層數。②數據只來源于Fort Union組。壓力類型：u欠壓，n常壓，o超壓。 岡尼達盆地位于悉尼盆地以北，以Mt Coricudgy背斜相隔，其地質條件與悉尼盆地相似。煤層多為高至低揮發(fā)煙煤，%，以褐煤為主，煤層滲透率較低，1035103μm2不等。 悉尼盆地位于澳大利亞新南威爾士州，面積3 104km2，是一個二疊紀弧后盆地。 據估計，美國在17個含煤盆地或地區(qū)（見表11）中，煤層氣總資源量為191012m3，其中可采資源量約為31012m3。此后，美國煤層氣工業(yè)迅速發(fā)展。到70年代末，大規(guī)模開采煤層氣資源已初具規(guī)模。努力變害為寶，是促使美國煤層氣工業(yè)發(fā)展的重要原因。據估計，在20世紀80年代初，從美國煤礦中排入大氣的甲烷氣量高達780104m3/d，在1990年增至850104m3/d。第一章 國內外煤層氣勘探開發(fā)利用現狀第一節(jié) 世界煤層氣資源與勘探開發(fā)現狀一、 世界煤層氣資源與勘探開發(fā)現狀 目前，世界煤層氣勘探開發(fā)的主要進展情況如下。1． 美國煤層氣勘探開發(fā)技術發(fā)展過程與現狀簡介 以往為了保證煤礦開采安全，美國的煤礦在采礦過程中要向大氣中排放大量甲烷氣（瓦斯）。抽排瓦斯不僅嚴重污染大氣，而且耗費很大財禮、物力，在亞拉巴馬州，每排出57104m3的甲烷需耗用10MW的動力。 20世紀50年代，已出現對煤層氣的零星開發(fā)利用，如美國圣胡安盆地1953年投產了第一口煤層氣井，104—104m3/d。1980年12月12日美國阿拉巴馬州黑勇士盆地的Oak Grove煤層氣田建成投產，標志著現代煤層氣工業(yè)的誕生。到1994年底，美國已有6000多口煤層氣井，其中正在生產的井超過5500口，年產量愈210108m3，%，僅美國佛吉尼亞洲1999年就有293口煤層氣井完井并投入生產，比1998年增加了22%。2． 澳大利亞煤層氣勘探開發(fā)現狀 近5年來澳大利亞的煤層氣勘探十分活躍，主要集中在東部的幾個二疊紀三疊紀含煤盆地，包括悉尼、岡尼達、博恩、加利利等盆地，僅在近幾年已鉆60多口煤層氣探井，其中博恩盆地的2口井經測試后轉為生產井。盆地的煤層包括上二疊紀Illawarra煤系和二疊紀Greta煤系，累計煤層厚度為9100m，大部分地區(qū)為30m。1012 m3。Australian CBM Pty Ltd(ACM)公司自20世紀80年代末開始對該盆地進行研究，但直到1993 表11 美國含煤盆地煤層氣資源概況盆地名稱面 積(km2)煤層最大埋深(m)主要煤層層數+單井最大總煤層厚度(m)單煤層最大厚度(m)最 高 煤 階壓 力類 型含氣量①()煤層氣地質 儲 量(1012m3)西部圣胡安195001200③143012LvBu,n,o17(1070)皮申斯1740036602030SAu,n,o12(2320)大格林河54600183030296HvaBu,n(1070)泡德河670001220249160Sbau(370)拉頓570092040273Lvbu14(370)西華盛頓16900？？？12HvbB?(180)溫德河②2100036606？30Sban,u??尤因塔24000920？？HvaB?(970)東部北阿巴拉契亞1140061066HvaBu(240)伊利諾斯13000092035HvaBu(210)黑勇士15500122056LvBu,n17(850)中阿巴拉契亞130076065LvBu19(370)阿科馬3500092023LvBu(430)卡霍巴和庫薩940380025？?LvB?11(?)里奇蒙德6509202？MvB?(?)賓州無煙煤13009203？A?(209)?瓦利16012202？?SA????注：LvB為低揮發(fā)煤，SA為半無煙煤，HvaB為高揮發(fā)A煙煤，Sba為亞煙煤，HvbB為高揮發(fā)B煤。①最大含氣量（取樣深度）。③為Fruitland組最大深度。年才開始打井，1995年打了第二口評價井。 博恩盆地位于昆士蘭州東部，主體二疊系煤層包括Reids層、Dome層、Collinsville層、Moranbah層和Rangal層。博恩盆地的煤層氣資源量很大，估計為51012 m3。主要作業(yè)公司有Conoco、Tristar和CRA勘探公司。Tristar公司自1994年8月以來已在該盆地打了14口井，其中13口井作洞穴完井，其中2口井測試結果表明儲量超過萬且不產水。 加利利盆地位于昆士蘭州中部，是一個克拉通內斷陷盆地，面積23．4萬km2。Enron公司的研究區(qū)位于盆地東北部，面積48000km2。煤層為常壓至超壓。Crossmore地區(qū)煤層凈厚度為24m，含氣量為3．7m3／t，為飽含氣，平均滲透率約為52 X 103μm2，估計地質儲量170億 m3。1995年7月Enron公司又打了2口測試井?？柗萍{盆地是捷克最重要的含煤盆地，其石炭系地層含225個煤層。1994年底已完成第一口井。近兩年來在煤層氣的勘探、資源評價和開采試驗等方面做了許多工作，尚待建成工業(yè)產能。 （3）比利時 比利時東北的凱平（Campine）盆地是西北歐海相石炭系大煤田的一部分。1992年底在比利時的皮爾地區(qū)打了一口井井進行了生產測試，但測試結果并不理想?，F已有7家公司獲得了煤層氣開發(fā)租約，其中英國Evergreen資源公司最為活躍。 （5）俄羅斯和烏克蘭 俄羅斯和烏克蘭的煤層氣資源極為豐富。目前這些獨聯體國家正積極努力，希望借助美國石油公司的技術和資金開發(fā)利用煤層氣資源。 1990年以后由加拿大沉積和石油地質研究所組織對全國煤層氣資源進行評價，同時一些公司在西部盆地以及東部新斯科舍省部署了一批井進行勘探和開采試驗。一是技術上的問題，如準確估算煤層氣的含氣量和滲透率；二是商業(yè)上的問題，市場問題尚未解決，管道設施也跟不上?？碧劫M用由歐洲投資銀行提供，勘探工作主要是通過遙感、航空磁測和構造模擬尋找高滲透性煤層。 其他一些國家也在進行煤層氣資源的評價和勘探，包括法國、匈牙利、西班牙、南非、新西蘭等。即使是澳大利亞，也只有少數生產井。二、中國煤層氣勘探開發(fā)利用現狀中國是世界第一產煤大國，以井下開發(fā)為主。近年來，隨著采深進一步加深和掘進度進一步擴大，礦井瓦斯涌出量平均每年增加1．7億m3。瓦斯爆炸和瓦斯突出事故在煤礦重大惡性事故中一直占有很大比例。 抽放煤層氣是減少礦井瓦斯涌出量，防止瓦斯爆炸和突出事故的根本性的措施。到1980年，全國有32個礦區(qū)進行煤層氣抽放。為了發(fā)展礦井煤層氣抽放和利用，在國家經濟貿易委員會資源節(jié)約綜合利用公司的支持下，原煤炭部加工利用局開始將煤層氣利用工程列入國家節(jié)能基建投資計劃。到20世紀80年代末，利用國家撥款，煤代油資金和各項優(yōu)惠貸款，興建和擴建煤礦煤層氣利用工程50多項，建設儲氣罐總容量65萬m3，輸配氣干線 618．7km，供氣22萬戶。1995年全國煤礦抽放井已達146個，年抽放量為6. 3億m3，利用量達4億m3。1989年初，能源部邀請美國ICF公司來華進行煤層氣技術交流，同年12月召開中國首次煤層氣開發(fā)研討會，預示著我國煤層氣開發(fā)將成為一個新的熱點。截至1990年8月，中央批復能源部關于開發(fā)利用煤層氣的書面建議，我國煤層氣進入技術引進和試驗階段，開灤礦務局唐山礦煤層氣示范項目經國家計委批準開始實施。1993年，聯合國援助原地礦部開展“深層煤層氣勘探”項目，提供援助資金130萬美元，由華北石油地質局實施。截至1998年底，煤炭、石油、地礦系統(tǒng)所屬的有關部門及地方政府利用國內資金或引進外資與技術，已在20多個礦區(qū)打了近百口煤層氣勘探和生產試驗井。這些項目為煤層氣工業(yè)的發(fā)展奠定了基礎。因此，煤層氣的研究，就離不開對煤田和煤層本身的研究。主要的聚煤期有華北的石炭二疊紀、華南的晚二疊世、廣西的晚三疊世、西北的早佛羅