Question

煤层气产业发展的历程

Answer 1

20世纪70年代，美国对天然气需求大幅度增加，但自20世纪80年代中期起，天然气的产量开始逐步下降。据美国能源部(DOE)预测，美国到2030年非常规天然气资源(煤层气、油砂、致密砂岩气)将成为天然气供应不足的重要补充，美国非常规天然气产量会从90年代占整个天然气产量的15%上升到2030年的50%^［67］。为了保证天然气供需平衡，20世纪70年代初期美国开始在黑勇士和圣胡安盆地进行煤层气资源普查，并在这两个盆地投入了大量的试验研究，煤层气勘探技术迅速发展。1977年黑勇士盆地煤层气井投产，1980年圣胡安盆地煤层气田也相继建成并投入开发。自此，美国开始实施煤层气大规模开发计划。

20世纪80年代后期，美国基本完成了全国煤层气资源调查，初步确定全国煤层气资源量在2.02×10¹²m³～24.35×10¹²m³之间。从20世纪80年代初期到末期，美国政府先后投资4亿美元，启动了全国范围内的煤层气成藏与开发条件研究，得出煤层气产能(可采性)取决于煤级、含气量、渗透性、水动力条件、构造背景、沉积体系等六大因素的研究成果，形成了煤层气产出遵循“排水—降压—采气”的开发理论，这是美国煤层气产业化启动和得以快速发展的必要条件^［24］。如圣胡安盆地是美国煤层气开发最成功的盆地之一，其煤层气开发成功的主要原因是该盆地的地质条件好。圣胡安盆地于1927年发现，地处科罗拉多州西南部和新墨西哥州西北部，盆地近圆形，南北长约161km，东西宽约145km，盆地面积大约为23345km²。盆地呈不对称形，基地平坦。盆地轴呈北西—南东向，位于东北部。圣胡安盆地的高产区煤层厚(大于18m)、煤阶高(R₀大于0.75)、含气量高(大于15m³/t)、构造裂缝发育，且煤层的裂缝网络是张开的，非常适合使用裸眼洞穴完井技术开采煤层气^［65］。到2005年底共有煤层气生产井约6000口，其中平均单井产量达到15000m³/d的井近100口，最高可达到76544m³/d，累计产量达到3243×10⁸m³。但美国在其他十几个盆地做了大量煤层气地质研究和勘探开发工作，表明这些地区均为边际煤层气区。1994年所有这些盆地共生产煤层气不到10×10⁸m³。如皮申斯盆地是一个深层含煤盆地，估算的煤层气资源量为2.4×10¹²m³以上，但由于煤层渗透率低(一般不到1×10^－3μm²)、埋深大(75%的煤层埋深大于914m，最深可达3660m)，因此煤层气开采难度大，而在裂缝渗透率发育的地区和盆地中的超压区，水产量又往往很高，降压效果不明显，因此整个盆地的煤层气开发进展缓慢。另一个含煤盆地———桑德沃什盆地也是如此。最初由于该盆地在地质条件上与圣胡安盆地有类似之处，因而对其煤层气开采潜力给予很高的评价，但是后来的钻井和开采实践表明，尽管煤储层条件好，但是煤层含气量低(一般不到5.7m³/t)，煤层与供水区的连通性较好，不易形成压降，从而也不利于煤层气脱附，到1993年桑德沃什盆地累计产气量仅380×10⁴m³，而产水逾108×10⁴m³。其他许多盆地也存在类似情况^［65］。说明有煤层气分布的地区，煤层气不一定富集，也不一定可采。

1980年，美国由于受到能源危机的影响，政府出台《能源意外获利法》。所谓“意外获利”的起因是:20世纪70年代，美国大部分原油和成品油的价格是受政府管制的。1979年4月，美国总统卡特宣布，到1981年9月30日政府将取消石油价格管制。这样，石油生产商可以期待在政府取消价格控制后因提高石油售价而获得更高的利润，即意外获利。美国政府希望通过制定《能源意外获利法》对市场价格造成的原油意外获利来征税(即暴利税)，防止石油价格的过度增长。同时，《能源意外获利法》第二十九条是关于非常规能源开发的税收补贴政策。其中对煤层气资源的生产，美国实行“先征后返”的政策，即先按照联邦税法征税(联邦与州所得税、开采税)，然后根据《能源意外获利法》第二十九条税收优惠政策再给予返还或补贴。

美国政府制定《能源意外获利法》，目的是鼓励非常规能源的开发，稳定国内能源的供应，减少对进口能源的依赖。由于美国煤炭资源丰富，煤层气当时是这项鼓励政策的最大受益者，该法案增强了煤层气和天然气的竞争能力，促进了美国煤层气产业的形成。自1981年美国黑勇士和圣胡安两大盆地开始煤层气商业性生产以后，至1988年美国煤层气年产量突破10×10⁸m³，这是美国煤层气产业发展过程的关键转折点，从此，美国煤层气产业进入快速发展时期。1984年美国有煤层气井2840口，1990年上升到2982口，1995年为7256口，2000年为13986口，2006年则达到30000口。自1990年以来，煤层气生产井几乎每5年翻一番。煤层气产量也直线上升，1989年为26×10⁸m³，2005年为491×10⁸m³，2006年达到540×10⁸m³，占美国天然气总产量的10%^［68］(图4－1)。

图4－1 美国煤层气生产井数和产量^［68］