今年前8月,山西煤層氣總產量91.2億立方米,同比增長23%,占全國同期產量的81.6%,創歷史同期產量新高。
煤層氣俗稱“瓦斯”,是產自煤層、以甲烷為主要成分的非常規天然氣,處理不好是煤礦安全隱患,利用好了是優質清潔能源。
山西煤層氣資源富集,總量約占全國1/3,截至2022年底,已探明地質儲量超7600億立方米。
近年來,山西持續加大安全生產投入治理煤礦瓦斯,同步加大非常規天然氣開發力度,探索出一條“先采氣后采煤、采氣采煤一體化”的煤礦瓦斯治理利用、變廢為寶模式,煤層氣規模化開發邁上新臺階。
創新技術,推動煤層氣產業高質量發展
2007年,山西煤層氣產量不足19億立方米,2023年,這一數據達到112.7億立方米,占到全國同期產量的80.8%。
前后兩組數據的變化,是山西持續突破煤氣共采關鍵技術、推動煤層氣產業高質量發展的成果。
井下瓦斯濃度一旦超過相關數值,遇明火會發生爆炸。為從源頭上治理瓦斯災害,上世紀90年代初,山西藍焰煤層氣有限責任公司(原屬晉城無煙煤礦業集團)與國外合作,開展地面瓦斯抽采試驗,在沁水寺河礦區建成煤礦區先導性試驗井組。
“由于地質構造和煤種不同,國外技術水土不服,山西開始走自主創新道路。”晉能控股煤與煤層氣共采國家重點實驗室執行副主任李國富介紹,他曾參與第一代煤層氣井建設,此后,他和同事攻克了諸多關鍵難題,相關成果多次獲得國家科學技術進步獎。
經過30年技術攻關,山西形成了從鉆井、壓裂、排采到集輸的系列技術工藝體系,創新形成了煤礦區煤層氣井上下聯合抽采模式,在山西晉城、陽泉等礦區得到廣泛應用,并已推廣至河南平頂山、甘肅窯街等礦區。中海油中聯煤層氣公司、中石油、中石化等央企也逐步進入山西勘探開發煤層氣,形成了各具特色的產業技術體系。
技術突破能帶來什么?井型上,水平井替代垂直井,抽采波及面積擴大10倍;產量上,平均單井日產量由3000立方米提高到8000立方米;成本上,單井投資額從2000萬元降低到700萬元。
“不過,我國煤層氣地質條件復雜,技術移植性差,需要‘一礦一策、一井一策’,山西煤層氣產業高質量發展迫切需要向科技創新要解決方案。”李國富說。
為推動煤層氣產業高質量發展,山西出臺行動方案,加力攻關煤層氣高效勘探、高效建產、長效穩產、綜合利用等關鍵技術,以實現煤層氣增儲上產相關目標。
增儲上產,建成6個10億立方米級氣田
2019年,山西被確定為能源革命綜合改革試點地區,推進煤層氣增儲上產成為能源革命的重要抓手之一。
位于沁水盆地的潘河區塊,是我國開發時間最早、穩產時間最長的氣田,經過20多年開發,主力煤層產氣量大幅遞減。
“為實現產能接替,我們加快薄煤層開發。”中聯煤層氣(山西)有限責任公司晉太分公司總經理李岳介紹,與主力煤層相比,薄煤層如同“千層餅”,含氣量差異大、資源豐度相對差、開發難度大,一直被視為煤層氣開發中的“邊際資源”。此外,潘河區塊主力煤層的井網密度大、井型復雜,開發薄煤層對井網調整等技術要求高。
為解決這一系列難題,中聯煤層氣(山西)有限責任公司成立專班,組建3支黨員先鋒隊,聯合多家合作院校技術骨干,共同開展技術攻關,兩年歷經20余次數據論證,終于形成多煤層合壓合采技術模式,并于2021年試采成功。自試采至今,累計產量達到2.17億立方米。
在煤層氣成熟開發區穩步上產同時,山西推動已探明未動用區塊加快達產、新出讓區塊試采建產。
目前,中石油在大寧—吉縣區塊先導試驗單井日產氣量最高達10.1萬立方米,建成了百萬噸油氣當量深層煤層氣田;中石化在延川南區塊年產量4億立方米,實現了中—深層煤層氣商業規模開發;中海油在臨興區塊創新致密氣與煤層氣“互補式”“立體式”勘探開發,成功申報千億立方米深層煤層氣田。
山西還持續推動煤層氣體制機制改革,陸續出臺一系列政策,規范處理煤層氣和煤炭礦業權重疊區爭議,推動省屬企業與央企合作開發資源。目前,山西已建成6個年產量10億立方米級氣田,形成沁水盆地、鄂爾多斯盆地東緣兩大煤層氣產業化基地。
全鏈發展,打造非常規天然氣基地
煤層氣產量上來了,如何將資源優勢轉變為發展優勢?延鏈、補鏈、強鏈是關鍵。山西已形成集煤層氣勘探、抽采、液化、壓縮、集輸、發電、綜合利用于一體的全產業鏈。
在山西煤層氣主產區沁水縣,產業發展勢頭正勁。沁水縣煤層氣探明儲量超全國四成。目前,全縣有1萬多口鉆井,54家相關企業。2023年,地面煤層氣抽采量超45億立方米,4年增幅近70%。
上游抓增儲上產,中游抓集輸互通。在潘河增壓站,低壓煤層氣在此增壓后,輸送給用戶。增壓站,一頭連著數以萬計的煤層氣井,一頭連著用戶。近年來,沁水投資7.5億元,實施煤層氣增壓站及附屬氣源管網聯通工程,將煤層氣送得更多更遠。目前,山西天然氣長輸管道形成了“三縱十一橫”管網格局,通過西氣東輸天然氣管道向華中、華東地區供氣。
下游抓消納利用。工業領域,實施原料、燃料替代工程。民生領域,沁水約6萬戶居民用上煤層氣,氣化水平由“十三五”初期的75%達到了現在的95%。
“下一步,我們將繼續加大煤層氣勘探開發力度,加快長輸管道互聯互通建設,提升科技創新的支撐引領作用,努力將山西打造成為重要的非常規天然氣基地。”山西省能源局局長鄧維元表示。