苏育飞，宋 儒，魏 晔

(1.山西省煤炭地质勘查研究院，太原 030031；2.山西省地质勘查局，太原 030006；3.山西省科技情报与战略研究中心，太原 030006)

0 引言

经过近二十年的探索与实践，山西省煤成气资源勘查开发打破多年徘徊局面，陆续取得一批重要成果[1-4]。尤其自2016年4月原国土资源部在山西启动煤成气矿业权管理改革试点以来，在省委省政府坚强领导下，已形成了煤成气管理“山西样本”，在全国油气行业形成良好示范，推动了山西省煤成气产业健康快速发展，十三五”期间新增探明储量4 848.12亿m3，地面抽采煤成气量增加39.69亿m3，相比“十二五”增幅分别高达84%和95%，实现了大幅增储上产，在全国发挥了重要的引领和带动作用。但是，为了加快山西能源革命综合改革建设步伐，尽快实现三年“增储上产”行动目标，分析研究山西省煤成气勘探开发前景，发现山西省煤成气面临的问题和提出针对性对策意义非常重大。

1 山西省煤成气产业勘查开发利用现状

1.1 探明地质储量超过1万亿m3，居全国首位

境内埋深2 000m以浅的含气面积为3.59万km2，预测煤成气资源量8.31万亿m3，占全国的27.7%；平均资源丰度为2.31亿m3/km2，居全国之首[1,5]；11个设区市均有煤成气资源分布，富集于太行山—太岳山区、吕梁山区。境内已设置煤成气及油气矿业权89个，登记面积4.65万km2。其中煤成气矿业权82个、登记面积3.22万km2，包括探矿权66个、面积2.97万km2，采矿权16个、面积0.25万km2；登记油气探矿权7个，登记面积1.44万km2(图1)。截至2020年底，全省累计探明煤成气地质储量1.06万亿m3，均分布在沁水盆地和鄂尔多斯盆地东缘。

图1 山西省煤成气资源勘查开发现状Figure 1 Gas from coal resources exploration and exploitation status quo in Shanxi Province

1.2 地面抽采与井下利用相结合，综合抽采能力迈过百亿方大关，综合利用率高

1)地面勘探抽采。截至2020年底，全省累计施工煤成(层)气钻井20 312口，在建及建成地面煤成(层)气产能140.92亿m3/a。王村—夏庄南区域、王村—夏庄北区域、保德等区块新提交煤成气探明地质储量；大宁—吉县、临兴中、三交北等区块新提交致密砂岩气探明地质储量，潘庄、樊庄、潘河、保德等重点开发项目建成投产。2020年，地面抽采煤成(层)气量达到81.46亿m3、利用量76.25亿m3，利用率为93.60%。

2)煤矿瓦斯抽采。2015年起实施的煤矿瓦斯抽采全覆盖工程，有效促进了煤矿瓦斯的抽采利用。截至2020年底，全省煤矿全部建成了煤矿瓦斯抽采系统，阳泉、晋城、西山、离柳、潞安五个矿区瓦斯年抽采量超过1亿m3。2020年，煤矿瓦斯抽采量64.03亿m3、利用量28.94亿m3，分别占全国的50.04%、50.43%，利用率为45.20%，高于全国平均水平0.37个百分点。

1.3 矿区-管网-城镇普遍联通，上中下游一体化发展格局已经形成

国家在山西境内建成了陕京一线、陕京二线、陕京三线、榆济线、西气东输等东西向的过境管线；山西投资建设了连接11个设区市，111个县(市、区)的省内管线，输气管道总长已达8 610km，形成“贯穿东西、纵穿南北”的“三纵十一横、一核一圈多环”的输气管网系统(图2)，县级管网覆盖率达到 95%，输气能力达到300亿m3/a，为煤成(层)气产业发展提供重要保障。此外，我省天然气压缩液化能力基本满足市场需要，区域储气调峰设施正在加快建设，非常规天然气产供储销体系不断趋于完善。

图2 山西省天然气(煤成气)管网Figure 2 Natural gas (gas from coal)pipenetwork system in Shanxi Province

2 山西省煤成气产业在多个方面释放综合效益

2.1 环保效益

与二氧化碳相比，甲烷的温室效应高21倍，对大气臭氧层的破坏力高7倍。抽采利用煤成气，能够减少温室气体排放，环保效益十分明显。“十三五”期间，沁水盆地、鄂尔多斯盆地东缘两大产业化基地建设显著加快，实现了大幅增储上产。全省煤成(层)气利用量达350亿m3，相当于节约标准煤4 200万t，减少二氧化碳排放2.68亿t，环境效益显著[6-7]。

2.2 安全效益

通过地面、井下一体化抽采利用，可使采掘工作面煤层瓦斯抽采率达到80%以上，煤矿瓦斯抽采率达到60%以上，从而有效降低煤层瓦斯含量和矿井瓦斯涌出量，有效减少以至杜绝重、特大瓦斯事故的发生。研究表明，地面抽采1m3煤成气(煤矿瓦斯)可降低井下安全投入约2.5元，这对降低煤矿企业成本、提高经济效益具有重要意义；地面抽采煤成气成本在2～3元/m3，而井下利用瓦斯成本则在10～12元/m3。煤矿通过“先抽后采”方式治理煤矿瓦斯，成本更低，安全系数更高。

2.3 经济效益

在当前气价和补贴标准(0.4元/m3)情况下，仅以地面抽采、集输方式销售煤成气，气井连续生产15年，第11年才能收回投资，几乎无法盈利[8]。如果将煤成气利用补贴由0.4元/m3提高到0.6～0.7元/m3，或者建立碳减排交易制度，则煤成气产业经济效益会更好些。

2.4 社会效益

煤成气的开发利用，可以有效缓山西解清洁能源供需紧张局面；同时提高本地资源利用率，降低对外地能源的依赖程度；还能带动钻井工程、瓦斯抽采、燃气发电、监测监控等设备制造业，家用燃气、发电、汽车燃料加工和化工产业的发展，以及管道、钢铁、水泥、化工、电力和生活服务业等相关产业发展，对于增加就业机会、推动城镇建设、提高人民生活质量、促进区域经济社会环境的协调发展等，都具有重要意义。

2.5 煤成气产业的助力脱贫效益

煤成气资源丰富的太行山—太岳山区、吕梁山区，与山西的集中连片贫困地区、生态脆弱区高度重叠。既要打赢这些地区的脱贫攻坚硬仗，又要保护其生态环境、建设绿水青山，应当优先选择利用煤成气资源。永和县作为曾经的国家级贫困县、全省10个深度贫困县之一。近年来，该县与中石油煤成气公司和其它社会投资者合作，发展煤成气抽采、运输、液化等产业，使煤成气开发成了强县富民的优势产业。沁水、保德、临县、大宁、吉县、昔阳等一批曾经的贫困县、山区县，也因煤成气开发利用，获得了居民便利用气、带动区域经济等综合收益。

3 山西煤成气产业勘查开发利用中存在的困难和问题

3.1 上游勘探开采行业爬坡过坎

国际能源市场供大于求，天然气价格调低，导致煤成气价格低迷，大多数企业靠0.4元/m3的财政补贴实现微利；国内页岩气产能快速释放，部分影响煤成气投资者意愿。地面勘探开发关键技术未获整体性突破，主要是技术工艺异地复制性差、低产井占比高达一半，低阶煤、深部煤成气基础研究薄弱，开发难度大；地形复杂区域煤成气回收利用方式单一，煤矿瓦斯分级利用技术不够普及，造成利用效率偏低；部分矿区管网与公共管网对接滞后，局部地区产能闲置现象已经显现；共建共享机制不稳定、不规范，企地矛盾时有发生，个别市、县长期低于成本强制购气，加大了企业非生产性成本，造成上游勘探开采行业负重前行。

3.2 中游燃气管网建设喜忧并存

全省长输管网覆盖率高，但互联互通程度不高，利用率明显偏低，导致经营成本加大；管网运营企业主体多元且分散(长输主体2大3小，市政主体98个)，多数企业只关注眼前利益，中心城镇市场过度竞争，一些偏远县份长期投资不足，11个县城尚未接通长输管网，3个县城尚未建成市政管网；跨县管网建设有增加趋势，输气终端(加气站)的覆盖程度还较低，规划调控有待加强；区域调峰设施建设相对滞后，与冬季和夏季居民用气峰谷差大(一些地方可达7～10倍)并存，稳定、安全供气存在隐忧。

3.3 下游利用转化增值遭遇阻力

受制于国家天然气定价制度和城市燃气产业特许经营等多种因素，山西省下载气价(1.4～1.91元/m3)、城市配气费(0.56～0.94元/m3)均偏高，非居民用气价格偏高(图3)，工商企业用气意愿遭遇价格阻力，影响了市场发育；近几年煤炭价格走低，部分工业企业用气优势遭遇成本阻力，能源逆替代现象回流，2016年国新能源因此少售气6亿m3，“煤改气”进程大为延缓；与天然气化工的传统优势、煤炭化工的山西优势相比，煤成气化工产业发展阻力大于动力；近年来国家严格控制煤化工项目，一些论证多年的煤成气化工项目无法实施，部分城市公交车、出租车以“电”代“气”导致煤成气储气加气设施无法正常使用，限制了产业链的延长和产品增值。

图3 山西省天然气价格构成Figure 3 Natural gas price constitution in Shanxi Province

4 山西煤成气产业发展对策

1)为加快“增储上产”三年行动建设，同时落实《山西省煤层气勘查开采管理办法》，各煤成气企业必须加大加快基础地质勘探评价工作，落实更多探明地质储量，加快产能建设。

2)开展储量精细评价，落实剩余可动用储量及甜点区分布，积极开展提产增产试验，通过实施加密调整、完善井网、耦合降压等措施，持续开展低产低效区盘活改造、调整试验，探索适宜的增产改造措施，实现提产、提效，提高区块采收率。

3)加快山西省煤成气气田建设，成为煤成气产量长期稳定供应的支撑点。分别建成沁水—阳城(晋城市)、永和—吉县(临汾市)、临县—兴县(吕梁市)3个年产50亿m3级气田；柳林—石楼(吕梁市)、保德—宁武(忻州市)、寿阳—榆社(晋中市)3个年产10亿m3级气田；古交—交城(太原市)、安泽—古县(临汾市)、长子—武乡(长治市)3个年产3亿至5亿m3气田，形成大、中、小气田全面开发的新格局，确保煤成气抽采量达到200亿m3。

4)山西埋深1 000m以深煤层气资源量5.64万亿m3，占山西煤层气资源量的68%，有必要加强深部煤成气勘查开发技术攻关，开展深部煤层气新技术开发示范试工程，形成有效开发适用技术体系，确保新建产能高效开发，实现降本增效。

5 结论

1)山西煤层气产业以三方面优势领跑全国同行业。其中，资源丰富且分布广泛，探明地质储量超过1万亿m3，居全国首位；地面抽采与井下利用相结合，综合抽采能力迈过百亿方大关，综合利用率高；矿区-管网-城镇普遍联通，上中下游一体化发展格局已经形成。

2)山西煤成气产业在在环保、安全、经济、社会以及助力脱贫等5个方面释放了巨大的综合效益，为山西经济发展提供了巨大助力。

3)山西煤成气产业存在存在三方面的问题：一是上游勘探开采行业爬坡过坎，二是中游燃气管网建设喜忧并存，下游利用转化增值遭遇阻力。

4)建议山西煤成气产业在四个方面加大工作力度：一是加大加快基础地质勘探评价工作，落实更多探明地质储量，加快产能建设；二是积极开展提产增产试验，提高区块采收率；三是加快山西省煤成气气田建设，成为煤成气产量长期稳定供应的支撑点。四是加强深部煤成气勘查开发技术攻关，确保新建产能高效开发。