煤层气：从“夺命瓦斯”到“清洁能源”

　　在煤矿开采过程中，有个让人闻之色变的名词——“瓦斯”。如今，这个曾经让矿工们头疼不已的“杀手”，摇身一变成了备受追捧的清洁能源——煤层气。

　　当之无愧的“优质”清洁能源
　　煤层气俗称“瓦斯”，是存储在煤层中以甲烷为主要成分的烃类气体，密度是空气的0.55倍，是煤层形成过程中的伴生资源。煤层气在空气中浓度达到5%—16%时，遇明火会爆炸，是煤矿安全生产的主要威胁之一。因此，从煤矿安全生产角度出发，开采煤炭资源前对伴生的煤层气进行开采，可以把煤矿瓦斯爆炸率降低70%—85%。
　　煤层气中甲烷的温室效应约为二氧化碳的21倍，煤层气排放到空气中也会破坏臭氧层加剧温室效应。但煤层气也是当之无愧的“优质”清洁能源，其热值是通用煤的2—5倍，燃烧后几乎不产生任何废气。煤层气的主要成分为甲烷、二氧化碳、氮气。其中，甲烷含量最高，一般大于80%；二氧化碳和氮气含量较低，通常小于20%；其他气体含量极少。

　　我国煤层气资源量位居世界第三
　　据国际能源机构估计，俄罗斯、加拿大、中国、美国和澳大利亚等国的煤层气资源量均超10万亿立方米。我国煤层气资源量居于俄罗斯、美国之后，位居第三。
　　全国煤层埋藏深度在2000米以浅的煤层气资源主要含气盆地（群），共有10个，即鄂尔多斯、沁水、准噶尔、滇东黔西、川南黔北、二连、海拉尔、吐哈、塔里木和天山等盆地（群），煤层气地质资源量占全国的85%。
　　山西埋深2000米以浅的煤层气资源量主要分布在沁水煤田、河东煤田、霍西煤田、西山煤田、宁武煤田。沁水盆地、鄂尔多斯盆地东缘两大煤层气产业化基地持续推进，分别对应于沁水煤田、西山煤田与河东煤田。

　　山西省煤层气主要为热成因气
　　煤层气是经过漫长的演化过程形成的，其成因与煤岩组分、煤的埋深及相应的温度压力条件、煤级、水文地质条件等因素有关。
　　我省煤层气主要为热成因气，仅在霍州煤田李雅庄等极少地区存在生物成因气。石炭-二叠系煤田在全省分布广，煤层厚度大，煤类从褐煤到无烟煤均有分布，煤层生气条件好。石炭-二叠系煤层气地理分布具有南北分区、东西分带特点。大同煤田、宁武煤田北部、河东煤田河曲地区、霍西煤田北部不适宜地面煤层气开发，主要以井下瓦斯抽放并配合井下通风等开采煤层气；其他地区煤层气含量普遍较高，煤层埋藏深度适中，适宜在地面开发煤层气。
　　侏罗系煤层成煤时代晚，埋藏深度浅，分布在大同、宁武盆地，煤层气含量不高，不适宜煤层气地面开发，主要以井下瓦斯抽采并配合井下通风开发煤层气。其他白垩系、古近系煤层零星分布，不具备煤层气开发价值。

　　山西省煤层气开发分为4个阶段
　　山西煤层气勘查大致分为4个阶段。第一阶段（1991年以前），为煤矿瓦斯治理及煤层气理论研究阶段；第二阶段（1991年—2000年），为煤层气试验井及目标评价阶段，在沁水盆地、鄂尔多斯盆地东缘（河东煤田）等煤矿区优选有利目标区，发现了多个煤层气勘探有利目标区；第三阶段（2001年—2005年），为煤层气开发试验阶段，针对国内煤层特点的压裂和排采控制技术逐渐成熟，煤层气勘探地区开始扩大；第四阶段（2005年以后），煤层气规模开发阶段，逐渐形成沁水盆地、鄂尔多斯盆地东缘两大煤层气产业基地。山西省在获得煤层气矿业权审批权后，于2017年投放10个煤层气探矿权项目，使山西煤层气产业得到进一步发展。
　　煤层气使用方向主要定位于常规天然气的补充与接替，及煤炭、焦炉煤气、水煤气、液化石油气、重油等燃料的替代。在化工方面，煤层气作原料，可以生产甲醛、甲醇、炭黑和化肥以及合成氨。
　　煤层气开发利用前景十分广阔，正在经历一个前所未有的机遇期，开发煤层气对弥补我国国内油气资源保障能力、优化能源结构、保障国家能源安全和国民经济持续快速协调发展具有重要意义。 省煤炭地质勘查研究院有限公司 宋文龙