門相勇 婁 鈺 王一兵 王永臻 王陸新
1.自然資源部油氣資源戰(zhàn)略研究中心 2.新疆中泰(集團(tuán))有限責(zé)任公司
根據(jù)全國(guó)煤層氣資源動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果,我國(guó)陸上2 000 m 以淺的煤層氣資源量約為 30.05×1012m3[1]。但與豐富資源量相對(duì)的是,在過(guò)去20余年的發(fā)展中,我國(guó)煤層氣的勘探開發(fā)進(jìn)度明顯不及預(yù)期。雖然已逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展[2-3],但煤層氣產(chǎn)量已連續(xù)三次未能完成國(guó)家制定的五年計(jì)劃目標(biāo),分別僅完成“十一五”“十二五”和“十三五”計(jì)劃目標(biāo)的31%、28%和58%。即使和起步僅約10年的頁(yè)巖氣相比,煤層氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也相對(duì)落后,2020年全國(guó)煤層氣產(chǎn)量約為頁(yè)巖氣同期產(chǎn)量的29%。在“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中,煤層氣的資源潛力不容忽視,煤層氣的勘探開發(fā)利用仍然值得期待。為此,總結(jié)了“十三五”以來(lái)我國(guó)煤層氣產(chǎn)業(yè)的主要發(fā)展成效,梳理了產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的主要挑戰(zhàn),并提出下一步發(fā)展的建議,以期促進(jìn)我國(guó)煤層氣產(chǎn)業(yè)的快速健康發(fā)展。
“十三五”期間,我國(guó)煤層氣儲(chǔ)、產(chǎn)量持續(xù)增長(zhǎng),但受低油價(jià)影響,增速有所放緩。儲(chǔ)量方面,截至2020年底全國(guó)煤層氣累計(jì)探明地質(zhì)儲(chǔ)量 7 259.1×108m3,較2015年底提高了27.5%;新增探明地質(zhì)儲(chǔ)量 1 565×108m3, 新增規(guī)模有所下降,分別是“十一五”“十二五”期間的94%、45%。產(chǎn)量方面,2020年我國(guó)地面開發(fā)煤層氣產(chǎn)量達(dá)57.7×108m3,較2015年增長(zhǎng)30%,“十三五”期間年均增速為5.4%,較“十二五”年均增速23%明顯下降(圖1)。2021年是“十四五”開局之年,煤層氣儲(chǔ)、產(chǎn)量重新進(jìn)入快速發(fā)展期。據(jù)初步統(tǒng)計(jì),2021年我國(guó)新增煤層氣地質(zhì)儲(chǔ)量同比增長(zhǎng)約16%,煤層氣產(chǎn)量約64×108m3,同比增長(zhǎng)約11%。
圖1 中國(guó)煤層氣新增探明儲(chǔ)量及產(chǎn)氣量增長(zhǎng)趨勢(shì)圖
“十三五”以來(lái),沁水盆地和鄂爾多斯盆地東緣兩大煤層氣產(chǎn)業(yè)基地在煤層氣增儲(chǔ)上產(chǎn)方面繼續(xù)保持絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。儲(chǔ)量方面,2016—2021年,沁水盆地和鄂爾多斯盆地東緣分別新增煤層氣探明儲(chǔ)量629×108m3、1 530×108m3,分別占全國(guó)同期新增探明儲(chǔ)量的27.0%、65.5%,合計(jì)占全國(guó)總探明儲(chǔ)量的92.5%。產(chǎn)量方面,2021年沁水盆地和鄂爾多斯盆地東緣煤層氣產(chǎn)量分別約占全國(guó)同期煤層氣總產(chǎn)量的73.2%、21.2%(圖2)。依托兩大產(chǎn)業(yè)基地,分別形成了沁水和鄂東兩個(gè)超2 000×108m3的大型煤層氣田。截至2021年底,兩大氣田累計(jì)探明煤層氣地質(zhì)儲(chǔ)量分別超過(guò) 2 800×108m3和 2 400×108m3。
圖2 全國(guó)煤層氣新增探明儲(chǔ)量及產(chǎn)氣量按區(qū)域分布圖
我國(guó)中深層煤層氣資源潛力巨大,但受地質(zhì)認(rèn)識(shí)和技術(shù)工藝不足等因素的制約,單井產(chǎn)量低、工程成功率低等問(wèn)題普遍存在?!笆濉币詠?lái),理論技術(shù)創(chuàng)新逐步成為煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主導(dǎo)驅(qū)動(dòng)力,中深層地質(zhì)認(rèn)識(shí)不斷深化,以水平井分段壓裂和水平井篩管完井技術(shù)為代表的先進(jìn)適用技術(shù)工藝不斷成熟和規(guī)模應(yīng)用[4-6]。開發(fā)深度1 000~1 500 m的延川南煤層氣田已規(guī)模開發(fā),其他區(qū)塊2 000 m以深煤層氣試采初見成效。鄂爾多斯盆地東緣延川南區(qū)塊目前已完成5×108m3產(chǎn)能建設(shè)[7-9],2021年產(chǎn)氣量約4×108m3,其中水平井產(chǎn)量大幅提升,單井最高日產(chǎn)量超2×104m3[10]。大寧—吉縣區(qū)塊利用砂巖氣老井開展2 000 m以深煤層氣開發(fā)先導(dǎo)試驗(yàn)突破產(chǎn)氣關(guān),2021年新增深層煤層氣探明地質(zhì)儲(chǔ)量超760×108m3。沁水盆地南部鄭莊等區(qū)塊通過(guò)水平井技術(shù)的應(yīng)用,使超過(guò)1 000 m埋深的難采煤層氣資源獲得了高效開發(fā)。
沁水盆地南部以及鄂爾多斯盆地東緣北部是我國(guó)煤層氣的主要產(chǎn)區(qū),但長(zhǎng)期開發(fā)后面臨著產(chǎn)量遞減的巨大壓力。各煤層氣生產(chǎn)企業(yè)因地制宜,在深化氣藏地質(zhì)認(rèn)識(shí)、推廣新技術(shù)應(yīng)用、加強(qiáng)精細(xì)管理等方面多措并舉,保持了主要煤層氣田實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。據(jù)調(diào)研,沁水盆地區(qū)塊A已開發(fā)近15年,通過(guò)精細(xì)開發(fā)調(diào)整,不斷拓展穩(wěn)產(chǎn)上產(chǎn)對(duì)策,產(chǎn)量穩(wěn)中有升,年產(chǎn)氣量突破7×108m3;區(qū)塊B通過(guò)技術(shù)不斷創(chuàng)新應(yīng)用適用技術(shù),年產(chǎn)氣量已突破11×108m3,較初期5×108m3產(chǎn)能建設(shè)規(guī)模大幅提升;區(qū)塊C新層系15號(hào)煤層獲成功開發(fā),日產(chǎn)氣量快速突破30×104m3,完成老氣田產(chǎn)量接替。鄂爾多斯盆地東北緣區(qū)塊D通過(guò)精細(xì)刻畫開發(fā)單元,持續(xù)推進(jìn)滾動(dòng)挖潛,產(chǎn)量連續(xù)5年保持在5×108m3以上。與致密砂巖氣和頁(yè)巖氣相比,煤層氣開發(fā)雖然初期產(chǎn)量低、見效慢,但也具有氣井穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)、氣田開發(fā)周期長(zhǎng)的特點(diǎn)。老氣區(qū)穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)對(duì)我國(guó)煤層氣產(chǎn)量穩(wěn)中有升具有重要的支撐作用。
除兩大煤層氣產(chǎn)業(yè)基地外,四川省、貴州省和新疆維吾爾自治區(qū)煤層氣勘探開發(fā)也見到了較好的苗頭。以四川省、貴州省為代表的南方地區(qū),煤層氣資源豐富,但長(zhǎng)期以來(lái)未得到有效開發(fā)?!笆濉逼陂g,四川省、貴州省分別首次新增煤層氣探明儲(chǔ)量93.84×108m3和 64.08×108m3,分別占全國(guó)同期的6.0%、4.1%。其中,四川省南部筠連區(qū)塊已經(jīng)投入開發(fā),2018年以來(lái)年產(chǎn)煤層氣超1×108m3。新疆維吾爾自治區(qū)煤層氣資源豐富,其中阜康地區(qū)具有煤層厚度大、滲透性好和含氣量較高的特點(diǎn),主要存在高陡構(gòu)造、煤層傾角大等復(fù)雜問(wèn)題,“十三五”以來(lái),以國(guó)家重大科技專項(xiàng)為依托加強(qiáng)科技攻關(guān),獲得很好的產(chǎn)氣效果。據(jù)調(diào)研,四工河試驗(yàn)區(qū)水平井單井最高日產(chǎn)氣量超 3×104m3,叢式井單井最高日產(chǎn)氣量超 2×104m3。
“十三五”以來(lái),我國(guó)煤層氣管理加大“放管服”改革力度,在山西省取得良好的成效,在貴州省、新疆維吾爾自治區(qū)等地區(qū)效果逐步顯現(xiàn)。2016年,原國(guó)土資源部開展煤層氣管理改革試點(diǎn),先后委托山西省等六省區(qū)國(guó)土資源部門實(shí)施煤層氣礦業(yè)權(quán)勘查開采審批登記?!蹲匀毁Y源部關(guān)于推進(jìn)礦產(chǎn)資源管理改革若干事項(xiàng)的意見(試行)》(自然資規(guī)〔2019〕7號(hào))進(jìn)一步規(guī)定,煤層氣等礦種由省級(jí)及以下自然資源主管部門負(fù)責(zé)礦業(yè)權(quán)出讓、登記。
山西省在深化煤層氣資源管理改革方面出臺(tái)一系列創(chuàng)新政策并取得較好成效,具有向全國(guó)推廣的價(jià)值:2020年山西省政府印發(fā)《山西省煤層氣勘查開采管理辦法》,將煤層氣礦業(yè)權(quán)出讓和管理改革經(jīng)驗(yàn)總結(jié)上升為地方政府規(guī)章制度;“十三五”以來(lái)分5批競(jìng)爭(zhēng)性出讓25個(gè)探礦權(quán)近5 500 km2;優(yōu)化審批流程,大幅壓減礦業(yè)權(quán)審批時(shí)間;采取新設(shè)探礦權(quán)5年內(nèi)免繳使用費(fèi)、對(duì)增儲(chǔ)上產(chǎn)設(shè)立省級(jí)專項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)等激勵(lì)舉措促進(jìn)增儲(chǔ)上產(chǎn)。貴州省于2021年首次公開招標(biāo)出讓5個(gè)煤層氣探礦權(quán),面積合計(jì)408 km(2表1),制定了煤層氣產(chǎn)量2025年達(dá)4×108m3、2035年達(dá)20×108m3的規(guī)劃目標(biāo)[11]。
表1 近年來(lái)中國(guó)煤層氣探礦權(quán)競(jìng)爭(zhēng)性出讓情況表
我國(guó)煤層氣資源賦存地質(zhì)條件復(fù)雜,總體表現(xiàn)為含煤盆地構(gòu)造復(fù)雜、煤層氣產(chǎn)層以低壓為主和滲透率低等特點(diǎn),高效開發(fā)難度大,且已經(jīng)成熟的開發(fā)技術(shù)難以簡(jiǎn)單復(fù)制推廣。當(dāng)前,我國(guó)中淺層煤層氣可開發(fā)面積越來(lái)越小,煤層氣開發(fā)對(duì)象向中深、深層超低滲儲(chǔ)層轉(zhuǎn)變[12]。深層煤層氣資源雖然豐富,但其滲透率低,工程投資高,儲(chǔ)層有效改造難度大[13-15]。此外,大多數(shù)煤層氣區(qū)塊還面臨黃土高原地貌、溝壑梁峁縱橫等復(fù)雜地貌,給煤層氣開發(fā)建設(shè)和生產(chǎn)組織增加了困難。
截至2019年底,全國(guó)共有煤層氣探礦權(quán)135個(gè),面積42 236 km2;增列煤層氣探礦權(quán)5個(gè),面積7 665 km2。與常規(guī)油氣和頁(yè)巖氣相比,煤層氣探礦權(quán)(含增列)較少,面積僅分別是常規(guī)油氣和頁(yè)巖氣(含增列)的3%、54%(圖3)。此外,煤層氣探礦權(quán)受生態(tài)紅線避讓、區(qū)塊最低勘查投入監(jiān)管加強(qiáng)等政策影響,退出力度加大,2019年底探礦權(quán)面積較2015年底降低約11%。除山西省和貴州省外,我國(guó)其他省份新區(qū)塊出讓工作總體進(jìn)展較慢。據(jù)了解,未來(lái)沁水、鄂爾多斯盆地東緣兩大產(chǎn)業(yè)基地可出讓優(yōu)質(zhì)煤層氣空白區(qū)塊較少,企業(yè)新退出區(qū)塊分布多呈碎片化,整裝出讓難度大。
圖3 中國(guó)油氣不同礦種探礦權(quán)面積分布圖
據(jù)調(diào)研,各煤層氣生產(chǎn)企業(yè)的勘探開發(fā)總體效益較差,僅部分資源技術(shù)條件較好的企業(yè)盈利。造成這一現(xiàn)象的原因包括:①煤層氣開發(fā)達(dá)產(chǎn)率低,除潘莊、保德等少數(shù)區(qū)塊外,達(dá)產(chǎn)率普遍介于50%~60%,甚至更低。②開發(fā)成本偏高且上升壓力大,據(jù)調(diào)研,煤層氣綜合開采成本多介于1.1~1.7元/m3。近年來(lái),隨著安全環(huán)保要求提高,生產(chǎn)企業(yè)的成本壓力有所上升,與因技術(shù)創(chuàng)新和管理水平提升帶來(lái)的成本下降相抵消。
此外,受低油價(jià)疊加低效益影響,企業(yè)對(duì)煤層氣投資積極性不高?!笆濉逼陂g,我國(guó)煤層氣勘探開發(fā)共計(jì)投資158億元,僅為同期頁(yè)巖氣投資的22.0%和常規(guī)油氣投資的1.3%(圖4)。受2018年國(guó)家加大勘探開發(fā)力度等政策的影響,“十三五”期間煤層氣勘探開發(fā)投資呈“先抑后揚(yáng)”的趨勢(shì),2016年投資僅16億元,2018年后逐漸走出低谷,至2020年投資升至43億元。
電力企業(yè)大多數(shù)資金投資于長(zhǎng)期性基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目,只有當(dāng)企業(yè)投資項(xiàng)目的未來(lái)現(xiàn)金流凈現(xiàn)值大于企業(yè)投資成本時(shí),企業(yè)才可能從中獲利。然而,電力企業(yè)的產(chǎn)品公用性特點(diǎn)和國(guó)家壟斷性質(zhì),決定了其未來(lái)的現(xiàn)金流難以預(yù)測(cè)。一方面,電力能源具有公共物品屬性,為保障我國(guó)各行業(yè)和居民生活的用電需求,我國(guó)的電價(jià)不是由市場(chǎng)自發(fā)形成的,而是依賴于國(guó)家相關(guān)部門的調(diào)控和監(jiān)督;另一方面,部分電力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是出于國(guó)家服務(wù)群眾等相關(guān)宏觀調(diào)控政策的需求,使得電力投資具有較強(qiáng)的公益性特征。因此,我國(guó)電力企業(yè)的特殊性使得其資金投資的實(shí)際收益難以預(yù)測(cè)。
圖4 中國(guó)煤層氣、頁(yè)巖氣年度投資統(tǒng)計(jì)圖
煤層氣財(cái)政支持力度有所下降。2016年3月,財(cái)政部發(fā)布《關(guān)于“十三五”期間煤層氣(瓦斯)開發(fā)利用補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)的通知》,將煤層氣開發(fā)的政府補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)從每立方米0.2元提高至0.3元。2020年6月,財(cái)政部印發(fā)《清潔能源發(fā)展專項(xiàng)資金管理暫行辦法》,對(duì)煤層氣、頁(yè)巖氣和致密氣開采利用按照“多增多補(bǔ)”“冬增冬補(bǔ)”的原則給予獎(jiǎng)補(bǔ)。經(jīng)調(diào)研,煤層氣企業(yè)獲得的補(bǔ)貼基本在0.2元/m3以下,較之前0.3元/m3的補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)明顯下降。
產(chǎn)業(yè)支持政策落實(shí)程度仍待加強(qiáng)。調(diào)研中多家企業(yè)反映,目前存在煤層氣增值稅先征后返周期較長(zhǎng)、優(yōu)惠政策落實(shí)力度不夠等問(wèn)題。此外,煤層氣礦權(quán)管理改革有待進(jìn)一步優(yōu)化。部分省份提高了最低勘查投入標(biāo)準(zhǔn),體現(xiàn)了省級(jí)礦管部門對(duì)煤層氣礦業(yè)權(quán)使用的監(jiān)管,督促企業(yè)加大投入。但同時(shí)政策措施的差異可能增加礦權(quán)管理的復(fù)雜性[16],標(biāo)準(zhǔn)過(guò)高會(huì)影響企業(yè)正??碧酵顿Y節(jié)奏,相關(guān)做法利弊有待進(jìn)一步探討。
展望高質(zhì)量發(fā)展和碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo),煤層氣產(chǎn)業(yè)迎來(lái)快速發(fā)展的戰(zhàn)略機(jī)遇:一是“雙碳”目標(biāo)為天然氣整體大發(fā)展創(chuàng)造了前所未有的機(jī)遇[17],有望推動(dòng)煤層氣加速勘探開發(fā);二是加強(qiáng)甲烷排放控制成為全球共識(shí),將推動(dòng)煤炭煤層氣協(xié)調(diào)發(fā)展;三是高質(zhì)量發(fā)展目標(biāo)下煤礦安全整治全面深化進(jìn)入治本攻堅(jiān)階段,“先采氣后采煤”政策落實(shí)力度有望加大。
為加快我國(guó)能源結(jié)構(gòu)低碳轉(zhuǎn)型和煤層氣產(chǎn)業(yè)的快速健康發(fā)展,提出了“加大勘探力度、加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān)、增加區(qū)塊供給、體現(xiàn)多元價(jià)值”的建議。
1)加強(qiáng)煤層氣資源勘探力度,夯實(shí)煤層氣資源家底。加大風(fēng)險(xiǎn)勘探支持力度,積極推進(jìn)山西省深層、新疆維吾爾自治區(qū)高陡構(gòu)造、貴州省多薄儲(chǔ)層等煤層氣新區(qū)、新領(lǐng)域勘探;大力開展基礎(chǔ)性煤層氣資源地質(zhì)勘查工作,推進(jìn)2 000 m以深煤層氣資源評(píng)價(jià),圈定重點(diǎn)勘查有利靶區(qū),加大地質(zhì)勘查力度,推進(jìn)煤層氣儲(chǔ)量增長(zhǎng)。
2)持續(xù)加強(qiáng)勘探開發(fā)技術(shù)攻關(guān),促進(jìn)煤層氣高效開發(fā)。實(shí)施深層、超低滲、高陡構(gòu)造等難采煤層氣資源效益勘探開發(fā)技術(shù)攻關(guān),推動(dòng)鉆井、壓裂、排采技術(shù)工藝持續(xù)改進(jìn)與推廣利用,加強(qiáng)老井、低產(chǎn)井增產(chǎn)改造技術(shù)體系創(chuàng)新。依托重大項(xiàng)目建設(shè)高水平研發(fā)平臺(tái),聯(lián)合產(chǎn)、學(xué)、研力量解決關(guān)鍵核心技術(shù)問(wèn)題。打造深層、低煤階等煤層氣勘探開發(fā)示范基地。
3)增加煤層氣優(yōu)質(zhì)區(qū)塊供給規(guī)模,深化煤層氣礦權(quán)管理改革。加快煤層氣礦權(quán)推出速度,推動(dòng)各省區(qū)市制定3 000 m以淺煤層氣空白區(qū)的出讓規(guī)劃。鼓勵(lì)煤層氣礦權(quán)增列、三氣合采,加大協(xié)調(diào)力度推動(dòng)與煤炭、油氣企業(yè)合作,創(chuàng)新合作模式。依據(jù)自然資源部《關(guān)于推進(jìn)礦產(chǎn)資源管理改革若干事項(xiàng)的意見(試行)》(自然資規(guī)[2019]7號(hào))文件精神,保持煤層氣與油氣礦權(quán)管理制度的一致性。
4)采取措施體現(xiàn)煤層氣開發(fā)多種效益,統(tǒng)籌改善煤層氣發(fā)展市場(chǎng)環(huán)境。采取措施充分體現(xiàn)煤層氣開發(fā)利用的“能源”“環(huán)保”和“安全”三大價(jià)值,比如穩(wěn)定財(cái)政補(bǔ)貼政策、納入碳交易市場(chǎng)和煤礦安全基金等,從而提高企業(yè)的整體效益和投資積極性。著力打通煤層氣增儲(chǔ)上產(chǎn)的改革堵點(diǎn),包括保障勘探開發(fā)用地、完善產(chǎn)供銷體系、推進(jìn)高質(zhì)量對(duì)外合作等;統(tǒng)籌完善能源安全、甲烷減排、生態(tài)環(huán)保等政策協(xié)調(diào)機(jī)制。
1)“十三五”以來(lái),已開發(fā)主力煤層氣田實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn),中深層煤層氣等新領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了勘探開發(fā)的重大突破,理論技術(shù)創(chuàng)新成為儲(chǔ)產(chǎn)量增長(zhǎng)的主要推動(dòng)力。截至2021年底,我國(guó)累計(jì)探明煤層氣地質(zhì)儲(chǔ)量超過(guò) 8 000×108m3,年產(chǎn)氣量約 64×108m3。綜合煤層氣資源潛力來(lái)看,我國(guó)煤層氣產(chǎn)業(yè)仍處于規(guī)模開發(fā)初期階段。
2)煤層氣管理體制改革不斷深化。煤層氣探礦權(quán)競(jìng)爭(zhēng)性出讓取得較好效果,“十三五”以來(lái)競(jìng)爭(zhēng)性出讓礦權(quán)近5 900 km2。山西省等省份創(chuàng)新礦權(quán)管理政策、加大產(chǎn)業(yè)支持力度,取得了良好的成效并具有推廣價(jià)值。
3)我國(guó)煤層氣產(chǎn)業(yè)面臨四大方面的挑戰(zhàn):一是煤層氣資源賦存條件日趨復(fù)雜;二是煤層氣礦業(yè)權(quán)相對(duì)較少;三是企業(yè)投資仍處于由低谷期逐步爬坡階段;四是產(chǎn)業(yè)支持政策和管理改革措施有待進(jìn)一步加強(qiáng)和優(yōu)化。
4)面對(duì)高質(zhì)量發(fā)展和碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)等一系列新形勢(shì)新要求,應(yīng)從加大勘探力度、加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān)、增加區(qū)塊供給、體現(xiàn)多元價(jià)值等方面著手推動(dòng)煤層氣產(chǎn)業(yè)健康快速發(fā)展。