天然氣開采與綜合利用NaturalGasExploitationandUtilizationTechnologies

2/4/2023\[filename].ppt非常規天然氣簡述2/4/2023\[filename].ppt

非常規天然氣概念：非常規天然氣資源很多,包括煤層氣（coalbedmethane）、致密巖石中的天然氣、地層中流體壓力和深層高壓異常壓力條件下的水中溶解氣、地下和海洋底部天然氣水合物,甚至還有無機天然氣等。其中，除煤層甲烷氣外，其他非常規天然氣尚未投入工業開采。

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煤層甲烷氣

煤層氣又稱煤層甲烷是人們俗稱的瓦斯。它是在成煤過程中生成并以吸附和游離狀態賦存與煤層及周巖的自儲似天然氣體。煤層氣與天然氣屬同一性質的可燃氣體。其甲烷組分占90％以上，還有少量的二氧化碳、氮、氫以及烴類化合物。熱值在37620kJ/m3以上,是一種清潔、高效的氣體燃料。2/4/20233WhatIsCBM?CBM=CoalbedMethane=CoalSeamGasNaturalGasinTrappedCoalSeamThePurestFormofNaturalGasGenerally95-98%CH4ContentPurityAlsoDependsthePurityofCoalAbout8500-9000kcal/m3CBMmixedwithairbecomesCMMCMMisCoalMineMethaneMethane(5-15%)withaircausespontaneouscombustionsandleadstoexplosioninu/gmines2/4/20234煤層甲烷氣當煤炭沒有被開采條件下，煤層氣不會自動釋放出來;但在采煤過程中，煤層氣就自由地釋放到大氣中，形成煤礦瓦斯。若不及時把瓦斯設法抽引出去，就會造成三種危害。第一種危害:若礦井內瓦斯濃度達到一定程度，遇有火源，就會發生瓦斯爆炸。第二種危害:CH4釋放到大氣中，所造成的溫室效應比CO2要強20多倍第三種危害:CH4對大氣層中臭氧(O3)的破壞作用是CO2的7倍，比弗里昂的破壞作用要強得多。2/4/20235煤層甲烷氣國家煤炭資源/億t煤層氣資源量/萬億m3俄羅斯中國美國加拿大澳大利亞650004000039700700001700011330～3211.3108.5世界煤層氣資源量2/4/20236煤層甲烷氣我國煤層氣資源十分豐富，位居世界第二，埋深在2000米以內的煤層氣資源量就達32萬億m3，與常規天然氣資源量相當，截至2002年我國煤層氣已探明1023億ｍ3地質儲量。

聚煤大區華北西北華南東北含煤區，個資源量，×1012m3資源比例，％甲烷濃度變化范圍，％甲烷平均濃度，％2017.1362.6783～9891137.6527.9885～9390232.157.8587～969290.41.4687～9490中國主要煤層氣資源分布數據表

2/4/202372/4/20238煤層甲烷氣

沁水盆地是世界儲量最大的高煤階煤層氣田之一，是我國惟一已經探明的整裝煤層氣田。該地現探明煤層氣地質儲量754億立方米。2/4/20239煤層氣產業在能源結構調整和可持續發展中的作用

2/4/2023101、利于能源結構調整，緩解天然氣短缺

2010年以后，常規天然氣生產只能滿足市場需求的60%左右。盡管天然氣缺口可通過進口天然氣和液化石油氣解決，但在成本和安全上均存在問題。預計到2010年全國煤層氣產量將達到100億ｍ3，2020年將達到220億ｍ3，為常規天然氣產量的1/5，成為常規天然氣最為現實的戰略補充資源。煤層氣可以安全可靠地緩解天然氣短缺的局面，利于能源結構調整；從開拓新能源的角度上起到了一定的保障油氣戰略資源的作用，它比建設油氣儲備設施來得更快，效益更好，更具有安全性和戰略性。2/4/2023112、調配管輸天然氣熱值，促進管網天然氣質量標準統一

下游工程一直是限制煤層氣開發的重要因素之一，“西氣東輸”工程的實施為煤層氣產業發展提供了難得的機遇，它穿越中國眾多的油氣盆地和含煤盆地，管線經過的煤層氣資源富集地區的總資源量近14×1012ｍ3。因煤層氣成分是甲烷，完全可以與天然氣管網互聯混輸。為了達到不同天然氣之間良好兼容的目的，利用相對熱值較低的煤層氣來調配LNG質量，使其適配管輸天然氣氣源。2/4/2023123、有效減排溫室氣體，改善大氣環境

據聯合國統計，中國煤炭開采每年向大氣排放的甲烷量超過194億m3，約占世界采煤排放甲烷的1/3，是全球溫室氣體第一排放大國，僅山西每年采煤過程中排放的煤層氣相當于世界排放總量的7%～8%。利用煤層氣不僅可以直接減少煤礦甲烷排放量，還可以替代煤炭和石油燃燒，間接降低CO2的排放量，緩解大量燃煤造成的環境壓力(燃燒1t煤約產生18ｍ3的CO2)。2/4/202313煤層氣產業在能源結構調整和可持續發展中的作用2/4/2023144、改善煤礦安全生產條件，提高經濟效益由于中國煤礦高瓦斯礦井比例大，煤礦瓦斯事故頻繁發生，平均6.3天發生一起瓦斯爆炸或突出事故，造成嚴重的人員傷亡和經濟損失。1981－2003年，中國地方煤礦每年因死亡事故造成的直接經濟損失達10億元以上，影響原煤產量2000萬噸左右。煤礦事故死亡人數是世界上主要產煤國煤礦死亡人數的4倍以上，百萬噸煤死亡率是美國的160倍，2004年全國共發生煤礦死亡事故3639起，造成6027人死亡。因此，如能在采煤之前先將煤層氣開采出來，可以使煤礦生產中的瓦斯涌出量降低70～85％，變高瓦斯礦為低瓦斯礦，不僅可從根本杜絕煤礦瓦斯事故，改善煤礦的安全條件，提高煤礦的生產效率和經濟效益。2/4/202315中國煤層氣資源開發利用現狀

已經完成了從“瓦斯災害”到“優質能源”的認識轉變。雖然中國煤層氣的開發利用已開始起步，但是，由于煤層氣勘探起步較晚，早期勘探專用技術不配套，勘探思路也不準確，至今仍然沒有達到規模產業化階段，煤層氣的利用率只有40％。美國是唯一率先成功實現煤層氣商業性開發的國家。到2002年底，全美煤層氣生產井達14200多口，當年煤層氣產量已達到420×108m3，比中國常規天然氣產量還高。

2/4/202316CBMtoCNGandLNGUSANGproductionis550BCMin200510%ofUSAgasproductionisfromCBMCBMfeedsintonaturalgaspipelinesCBMisbeingproducedinShanxi,LiaoningHuainan,GuizhoufromtheCoalMiningGroupsCBMcanbecompressedandliquifiedCNGandLNGMarketofNGisverygoodinChina2/4/2023172/4/2023\[filename].ppt2/4/20231980klmsP/Epipe;7klmssteelpipe50klmsroads;50klmspowerlinesCH4–GasGatheringInstallation2/4/202320CH4–PipelineInstallation2/4/202321中國煤層氣開發利用的制約因素

煤層氣管理責任不明確資金投入少，關鍵技術有待攻關煤層氣基礎設施建設不完善

缺乏國家鼓勵發展煤層氣產業的扶持政策2/4/202322煤層氣產業開發利用的建議

將煤層氣發展納入國家規劃，加速煤層氣產業的規模化步伐掌握資源情況，制訂好開發利用規劃加大資金投入，重視先進技術的開發

將煤層氣納入全國燃氣管網規劃

加大相關政策扶持力度加快商業化進程2/4/202323

非常規天然氣概述天然氣水合物—NGH(NaturalGasHydrate)

在一定溫度壓力下，氣體或易揮發液體與水的聚合分子形成的結晶體稱為水合物，它是一種籠形晶格包絡物，水分子形成籠形晶格，而氣體或易揮發液體的分子在籠形孔室中。天然氣水合物（NGH）是天然氣分子(約為0.83ｎｍ)被包進水晶體中，以分子形式吸附在冰的晶格骨架中，在低溫與一定壓力下形成的一種特殊的白色結晶固體化合物,它含有N2、O2、CH4、C2H6??等氣體,也稱可燃冰。2/4/202324

非常規天然氣概述天然氣水合物—NGH(NaturalGasHydrate)

1971年，世界上首次探明了天然氣水合物礦藏的具體存在。“可燃冰”一般主要存在于凍土層中和海底大陸架斜坡中。

NGH在10℃以下溫度和壓力大于10MPa條件下是穩定的。它存在于永久凍土帶和水深超過300～500m的淺海中。在理想的狀態下。1m3的NGH可分解為164m3的CH4和0.8m3的水，NGH比水輕，密度為0.88～0.90g/cm3。

2/4/202325NGH的儲量

到目前為止,全世界已發現在NGH中所含的CH4量為(1.8～2.1)×1016m3，相當于地球上已知煤炭、石油、天然氣等化石燃料的2倍，是全球常規天然氣可采儲量的60多倍。2/