摘要：山西沁水盆地南部(以下簡稱沁南)煤層氣開發(fā)利用高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程是國家發(fā)展和改革委員會于2004年12月正式批準(zhǔn)實施的第一個國家級煤層氣開發(fā)示范工程項目。中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司作為項目主管單位和建設(shè)單位，積極推進(jìn)項目建設(shè)，2009年10月，示范工程一期150口井氣田建設(shè)全面竣工投產(chǎn)，達(dá)到了1×108m3/a的產(chǎn)能建設(shè)規(guī)模。這標(biāo)志著中國煤層氣地面開發(fā)正式步入快速發(fā)展的大規(guī)模商業(yè)化軌道，為沁南煤層氣的商業(yè)開發(fā)起到了示范和推動作用，加速了中國煤層氣產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。該示范工程采用現(xiàn)代化的項目管理模式，進(jìn)行了較好的項目組織管理及工程質(zhì)量控制，形成了“300m×300m井網(wǎng)部署”、“空氣鉆井技術(shù)”、“微珠低密度固井技術(shù)”、“清水加砂壓裂技術(shù)”、“氮氣泡沫壓裂技術(shù)”、“分片集輸一級增壓地面集輸技術(shù)”、“穩(wěn)控精細(xì)排采技術(shù)”、“無煙煤儲層生產(chǎn)特征分析”等8項適合于沁南高階煤的技術(shù)系列，并得到了推廣應(yīng)用。另外還對新材料、新裝備進(jìn)行了試驗應(yīng)用，并制訂了煤層氣兩個行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和兩個企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對國內(nèi)煤層氣田直井開發(fā)具有借鑒和示范作用。
關(guān)鍵詞：沁水盆地；南部；煤層氣；地面開發(fā)；產(chǎn)業(yè)化；示范工程；技術(shù)系列；標(biāo)準(zhǔn)制訂
1 示范工程概況
1.1 示范工程立項及建設(shè)概況
隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和對能源需求量的不斷增長，煤層氣作為一種寶貴的、不可再生的潔凈能源，越來越受到各界的關(guān)注。煤層氣既是一種高效潔凈能源，其開發(fā)利用又能減少煤礦瓦斯危害和大氣污染，因此，受到國家的高度重視[1]。在此背景下，中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司(以下簡稱“中聯(lián)公司”)于2004年11月25日向國家發(fā)展和改革委員會上報了《關(guān)于中國煤層氣開發(fā)現(xiàn)狀和“沁南煤層氣開發(fā)利用高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程項目”的報告》。該報告建議在山西省沁水盆地南部(以下簡稱沁南)已獲煤層氣探明儲量區(qū)內(nèi)，部署909口煤層氣井，分3期實施，其中第一期完成鉆井150口井，建成年產(chǎn)1×108m3的煤層氣開發(fā)示范基地；第二期鉆井400口，第三期鉆井359口，最終達(dá)到煤層氣年產(chǎn)量6.9×108m3。
為了推進(jìn)我國煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展，國家發(fā)展和改革委員會于2004年12月22日以發(fā)改辦高技[2004]2395號文件正式批準(zhǔn)中聯(lián)公司實施“山西省沁水盆地南部煤層氣開發(fā)利用高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程”(以下簡稱“示范工程”)，明確支持中聯(lián)公司開展該示范工程的前期準(zhǔn)備工作。
2004年底，第一批40口井先導(dǎo)性試驗工程正式開工，到2005年11月1日，完成了鉆井、壓裂、排采和地面集輸工程，建設(shè)了4座閥組、1個集氣站和1個供氣站(CNG站)，開始商業(yè)性試生產(chǎn)。
到2009年10月25日，完成了沁南示范工程一期全部150口井的鉆井、壓裂、排采和地面集輸工程，建設(shè)了國家煤層氣開發(fā)利用示范工程——潘河增壓站，供氣能力為50×104m3/d，標(biāo)志著示范工程正式投入商業(yè)化生產(chǎn)階段(圖1)。
示范工程的建設(shè)投產(chǎn)，是我國煤層氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的一個里程碑。通過示范工程項目建設(shè)，形成了8項創(chuàng)新性技術(shù)，并進(jìn)行了新材料、新裝備的試驗，擁有了煤層氣自主創(chuàng)新性的新技術(shù)體系；同時，形成4項技術(shù)和安全規(guī)范、規(guī)程，開創(chuàng)了我國煤層氣重大建設(shè)項目的技術(shù)、工藝體系和規(guī)范化管理的先河。
示范工程在國家發(fā)展和改革委員會的精心指導(dǎo)和高度重視下，在山西省各級政府和股東單位的大力支持下，經(jīng)過中聯(lián)公司的不懈努力以及項目設(shè)計、建設(shè)、施工、監(jiān)理、質(zhì)量監(jiān)督等相關(guān)單位的通力合作。最終實現(xiàn)了順利建成投產(chǎn)，標(biāo)志著我國煤層氣產(chǎn)業(yè)步入快速發(fā)展的軌道，尤其是單井高產(chǎn)量和良好的經(jīng)濟(jì)效益，極大地推動了沁水盆地南部煤層氣開發(fā)熱潮，加速了我國煤層氣產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。
1.2 示范工程實施概述
示范工程位于沁水盆地南部，隸屬山西省沁水縣嘉峰鎮(zhèn)，面積24.2km2，動用煤層氣探明儲量35.5×108m3，可采儲量19.28×108m3。
區(qū)塊總體為單斜構(gòu)造，傾向西北，地層平緩，傾角介于5°～10°，區(qū)內(nèi)構(gòu)造簡單，主要為寬緩褶曲，斷層稀少，有利于煤層氣的富集成藏。
示范工程主要目標(biāo)煤層為二疊系山西組的3#煤層。3#煤位于山兩組的下部，發(fā)育穩(wěn)定，區(qū)內(nèi)埋深260～550m，一般在400m左右。厚度較大，結(jié)構(gòu)簡單，平均厚6.30m，變質(zhì)程度高，屬于無煙煤。煤層含氣量高(一般在10～30m3/t之間)，主要成分為甲烷，濃度在95%以上；3#煤儲層壓力2.1～4.3MPa，壓力梯度平均為0.78kPa/m；區(qū)內(nèi)煤層含氣飽和度較高，達(dá)到95%；煤儲層滲透性較好(3#煤層滲透率一般在0.65～2.00mD之間)，較好的煤儲層特征有利于形成高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的煤層氣田[2]。
示范工程第一階段潘河先導(dǎo)性試驗項目有40口井。于2005年11月進(jìn)入試生產(chǎn)，取得了顯著的效果，目前單井平均日產(chǎn)氣量已超過4800m3，創(chuàng)國內(nèi)煤層氣單井產(chǎn)量之最。2010年，示范工程150口井已累計產(chǎn)氣3.26×108m3，年銷售量為1.2×108m3，近幾年的產(chǎn)銷量情況見圖2。
示范工程項目建設(shè)形成了從生產(chǎn)到集輸再到銷售的完整的煤層氣產(chǎn)、供、銷一體化系統(tǒng)(圖3)，實現(xiàn)了較大規(guī)模的商業(yè)性生產(chǎn)和銷售利用，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，起到了顯著的示范作用。
2 示范工程勘探開發(fā)及建設(shè)方式
國家重視和支持煤層氣開發(fā)利用，旨在通過示范工程的實施，引導(dǎo)煤層氣產(chǎn)業(yè)向商業(yè)化和規(guī)?；l(fā)展，解決煤層氣開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)難題。中聯(lián)公司不斷推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新，在開發(fā)方案、鉆完井技術(shù)、增產(chǎn)改造、氣田集輸工藝、數(shù)據(jù)采集傳輸監(jiān)測等技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)集成，在設(shè)計、施工、監(jiān)理、工程質(zhì)量監(jiān)督等項日建設(shè)管理方面積累了經(jīng)驗，形成了規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)體系。示范工程的實施，對煤層氣建設(shè)項目的經(jīng)濟(jì)效益給予了一次全面而系統(tǒng)的客觀評價，為制定國家煤層氣開發(fā)戰(zhàn)略和開發(fā)規(guī)劃提供了依據(jù)，為煤層氣項目投資決策提供了評價范例。
在示范工程獲得國家發(fā)展和改革委員會正式批準(zhǔn)初期，國內(nèi)尚無煤層氣商業(yè)化開發(fā)建設(shè)先例可資借鑒，在國際上也沒有無煙煤儲層煤層氣開發(fā)成功先例。因此，沁南煤層氣開發(fā)利用高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程總體開發(fā)方案，按照“分步實施、滾動開發(fā)、商業(yè)規(guī)模”的指導(dǎo)思想，分3期實施：第一期，部署150口井試驗井網(wǎng)，面積24.2km2，動用儲量24×108m3 (3#煤層氣儲量)，實現(xiàn)煤層氣年產(chǎn)量1×108m3；第二期和第三期工程將根據(jù)第一期工程的成果逐步擴(kuò)展[3]。
2.1 選區(qū)方法及原則
根據(jù)煤層氣賦存狀況和煤層氣前期勘探成果，以潘莊一號井田煤層氣探明儲量區(qū)作為先導(dǎo)性試驗的優(yōu)選區(qū)域。
潘莊一號井田已經(jīng)達(dá)到精查勘探階段，煤炭地質(zhì)勘探程度高，煤田地質(zhì)條件簡單，煤層厚度穩(wěn)定、斷層不發(fā)育。因此以含氣性、資源條件、地質(zhì)條件作為選區(qū)要素，結(jié)合地形地貌特點，選擇了含氣量高、資源豐度高、勘探(控制)程度高、地形比較開闊平緩的區(qū)塊。
在此基礎(chǔ)上，針對本區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡單、煤層穩(wěn)定、埋深淺、滲透性較好等特點，對井網(wǎng)部署方案布井密度進(jìn)行了認(rèn)真研究和論證，并進(jìn)行模擬優(yōu)化，對氣藏工程、鉆井工程、采氣工程、地面工程進(jìn)行多方案的綜合優(yōu)選。根據(jù)開發(fā)方案，對地面工程方案的建設(shè)規(guī)模、投資大小、主體技術(shù)、主要設(shè)備、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、占地面積、系統(tǒng)工程等做出總體優(yōu)化，以節(jié)約成本，控制投資總額。進(jìn)行項目的財務(wù)評價和經(jīng)濟(jì)評價，確保煤層氣開發(fā)取得良好的經(jīng)濟(jì)效益[4]。
2.2 項目組織管理及質(zhì)量控制
2.2.1勘查
根據(jù)總體部署，分4個階段對示范工程一期150口井進(jìn)行野外踏勘、布井，第一階段10口，第二階段30口，第三階段60口，第四階段50口。
2.2.2設(shè)計
按沁南示范工程部署方案要求，對生產(chǎn)井、參數(shù)暨生產(chǎn)試驗井進(jìn)行鉆井地質(zhì)工程設(shè)計、壓裂設(shè)計、排采設(shè)計、地面建設(shè)設(shè)計，經(jīng)中聯(lián)公司審批后實施。
2.2.3施工組織
按示范工程部署方案要求，對各單項工程鉆井、測井、固井、壓裂、地面集輸及設(shè)備采購進(jìn)行招標(biāo)。根據(jù)工程進(jìn)度的要求逐步與各經(jīng)認(rèn)定具備資質(zhì)及施工能力的單位簽訂工程合同。
2.2.4項目管理及質(zhì)量控制
為保障項目的順利實施，實現(xiàn)計劃目標(biāo)，中聯(lián)公司推行現(xiàn)代化管理模式，簡化管理層次，強(qiáng)化項目管理和技術(shù)管理體系。實行項目經(jīng)理負(fù)責(zé)制，遴選出具有豐富現(xiàn)場經(jīng)驗和項目管理能力的相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員組成項目經(jīng)理部，后期為了加強(qiáng)項目組織建設(shè)，又組建了分公司。
施工過程中，嚴(yán)格執(zhí)行工程監(jiān)理制度，優(yōu)選具有豐富經(jīng)驗的高級技術(shù)人員擔(dān)任現(xiàn)場工程監(jiān)理，同時委托專業(yè)監(jiān)理公司進(jìn)行地面集輸系統(tǒng)施工監(jiān)理。委托中國石油天然氣華北工程質(zhì)量監(jiān)督站對該示范工程進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)督，較好地進(jìn)行了工程沒計審查、工程開工驗收、中間階段驗收、竣工驗收和最終成果驗收等工作(圖4)。
示范工程在建設(shè)過程中，按照國家基本建設(shè)程序，實行建設(shè)項目法人責(zé)任制、資本金制、招投標(biāo)制、建設(shè)工程監(jiān)理制、合同管理制，通過了工程質(zhì)量監(jiān)督認(rèn)證。2009年10月，中國石油天然氣華北工程質(zhì)量監(jiān)督站對該工程進(jìn)行了驗收，并出具《工程質(zhì)量監(jiān)督報告》，沁南煤層氣開發(fā)利用高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程按照批準(zhǔn)的設(shè)計內(nèi)容全部建成，工程實體質(zhì)量滿足設(shè)計圖紙和相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)要求，工程合格率達(dá)100%，工程質(zhì)量評定為優(yōu)良，符合國家有關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，滿足使用要求，同意投產(chǎn)使用。通過試生產(chǎn)的檢驗，增壓站、集氣站、CNG站生產(chǎn)能力滿足設(shè)計要求，煤層氣集輸系統(tǒng)運(yùn)行正常，生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量符合設(shè)計要求，實現(xiàn)了較大規(guī)模的煤層氣商業(yè)性生產(chǎn)和銷售利用。
在2010年11月召開的第十二屆中國國際高技術(shù)成果交易會上，“沁南煤層氣高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程”被國家發(fā)展和改革委員會正式授牌，被授予“國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程”稱號。
3 技術(shù)的集成創(chuàng)新
沁南示范工程一期的建設(shè)投產(chǎn)，是中國煤層氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的一個里程碑。通過示范工程項目建設(shè)，探索并形成了一系列有特色的適合沁南地區(qū)煤層氣開發(fā)的技術(shù)體系，并得到了推廣應(yīng)用。
3.1 創(chuàng)新性地采用300m×300m正方形井網(wǎng)部署
井間距是產(chǎn)量預(yù)測和經(jīng)濟(jì)評估的重要參數(shù)，它決定著煤層氣開發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益和煤層氣資源的回收率。井間距的大小取決于地質(zhì)條件、儲層性質(zhì)和生產(chǎn)規(guī)模對經(jīng)濟(jì)性的影響。為確定該區(qū)煤層氣開發(fā)合理的井網(wǎng)和井距，在儲層評價和歷史擬合的基礎(chǔ)上，利用先進(jìn)的儲層模擬軟件分別模擬了不同井間距的煤層氣產(chǎn)能(圖5)。針對不同井間距的布置，綜合應(yīng)考慮本區(qū)構(gòu)造裂隙和煤層主裂縫發(fā)育方向、煤層氣井產(chǎn)氣高峰期到達(dá)時間、氣井產(chǎn)能和煤層氣最終采收率等主要因素，對比分析并考慮經(jīng)濟(jì)評價的結(jié)果，在該地區(qū)采用300m×300m正方形井距布井最為經(jīng)濟(jì)合理，井網(wǎng)方位確定為N60°E方向和N30°W，在實際應(yīng)用中取得良好的效果，并在柿莊南、樊莊等地進(jìn)行推廣應(yīng)用。
3.2 首次大規(guī)模采用空氣鉆井技術(shù)
空氣鉆井主要采用空氣或空氣泡沫作為循環(huán)介質(zhì)，潛孔錘沖擊鉆進(jìn)工藝。該技術(shù)具有鉆進(jìn)速度快、效率高、鉆壓低、井身質(zhì)量好、無循環(huán)液漏失等優(yōu)點，既保護(hù)了儲層。又節(jié)省了工程成本，提高了效益，從而能高質(zhì)量地完成鉆井施工任務(wù)，具有明顯的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。潘河示范項目首次大規(guī)模使用該項技術(shù)，成效顯著。在沁南示范工程采用空氣、空氣泡沫鉆井?dāng)?shù)約占總井?dāng)?shù)的60%，大幅縮短了建井周期，有效保護(hù)了煤儲層原生結(jié)構(gòu)，在工程質(zhì)量、施工效率、施工成本上顯示了極大的優(yōu)越性，在保證潘河示范項目順利建設(shè)投產(chǎn)中具有重要作用。
3.3 微珠低密度固井技術(shù)減輕了對煤層的傷害
采用微珠低密度水泥漿固井可以降低環(huán)空的液柱壓力，既可以減輕對煤儲層的傷害，又可以減少圍井水泥漿的漏失。生產(chǎn)套管固井水泥漿密度控制在1.60g/cm3±0.05g/cm3，抗壓強(qiáng)度達(dá)到12MPa以上，經(jīng)測井檢測，合格率達(dá)到100%，其中優(yōu)良率為84%。
3.4 清水加砂壓裂技術(shù)得到了大規(guī)模的應(yīng)用
示范工程中有148口井采用清水加砂壓裂技術(shù)，占壓裂井?dāng)?shù)的98.7%，平均產(chǎn)氣量2540.77m3/d。清水加砂壓裂技術(shù)對煤層傷害較小、成本較低、配液工藝簡單。該技術(shù)在沁南示范工程的應(yīng)用中取得了良好的效果。在實際應(yīng)用中，一方面掌握了該項技術(shù)的設(shè)計、施工、現(xiàn)場問題處理等一系列技術(shù)工藝，同時也檢驗了清水加砂壓裂工藝技術(shù)的可行性，也可以為該技術(shù)在其他地區(qū)的推廣應(yīng)用提供良好的技術(shù)支撐。
3.5 首次將煤層氣“氦氣泡沫壓裂技術(shù)”應(yīng)用于工業(yè)試驗，并獲得了成功
選擇2口井，適時將國家“十五”科技攻關(guān)成果——“氮氣泡沫壓裂技術(shù)”進(jìn)行工業(yè)試驗。根據(jù)泡沫壓裂液配伍性研究，選用無固相傷害的表面活性劑+氮氣的壓裂液體系，應(yīng)用三維壓裂設(shè)計軟件進(jìn)行裂縫計算與施工模擬，優(yōu)選施工參數(shù)，實現(xiàn)了適宜的增產(chǎn)改造技術(shù)的探索，提高了單井產(chǎn)能。
氮氣泡沫壓裂具有壓裂液黏度高、攜砂能力強(qiáng)的特點，可有效降低壓裂液的濾失性，控制裂縫形態(tài)的發(fā)育；壓裂用液量少，對煤層污染較小，壓裂后返排速度快，產(chǎn)氣速度快。試驗結(jié)果表明氮氣泡沫壓裂井在排采1～2d即產(chǎn)氣。通過對周圍地質(zhì)條件相似井的產(chǎn)量對比分析發(fā)現(xiàn)，在生產(chǎn)前期，2口氮氣泡沫壓裂井比清水加砂壓裂井平均日產(chǎn)氣量提高3倍以上，氣量穩(wěn)定在較高水平上，增產(chǎn)效果顯著。
3.6 分片集輸一級增壓地面集輸技術(shù)實現(xiàn)了技術(shù)創(chuàng)新，并填補(bǔ)了我國煤層氣集輸領(lǐng)域的空白
采用“分片集輸一級增壓”的集輸工藝，減少了中間場站增壓集輸環(huán)節(jié)，優(yōu)化了集輸工藝，從而使采氣半徑大幅度增加，由相關(guān)規(guī)范上界定的“不宜大于5km”，增加到了17km，技術(shù)取得創(chuàng)新性重大突破，在相同規(guī)模氣田建設(shè)條件下，實現(xiàn)了由閥組代替集氣站，閥組與閥組之間的串聯(lián)枝狀布置，大大簡化了集輸設(shè)施，從而大幅度降低項目投資。這種集輸工藝在煤層氣田建設(shè)中首次應(yīng)用，取得了巨大成功，已申報國家發(fā)明專利(圖6)。
3.7 探索出適合本區(qū)儲層條件的煤層氣穩(wěn)控精細(xì)排采技術(shù)
針對無煙煤儲層的特點，探索了一套適宜的煤層氣井排采技術(shù)。在泵型選擇、泵掛結(jié)構(gòu)設(shè)計、地面單井流程方面提出一整套工藝流程。制訂合理的排采制度，處理好液面、套壓、產(chǎn)量的關(guān)系，控制一定的井底壓力，保持合理的壓差，控制煤粉產(chǎn)出和壓裂砂返吐。實踐表明，通過這一整套先進(jìn)的技術(shù)控制，取得了煤層氣單井平均產(chǎn)量超過4800m3/d的成果。
3.8 分析煤層氣生產(chǎn)規(guī)律，提出無煙煤儲層煤層氣生產(chǎn)曲線類型和生產(chǎn)階段劃分認(rèn)識
根據(jù)單井產(chǎn)氣量大小的階段變化規(guī)律，將沁南示范工程煤層氣井排采曲線分為5類典型特征：中高產(chǎn)-低產(chǎn)-高產(chǎn)型；中高產(chǎn)-高產(chǎn)型；中高產(chǎn)-低產(chǎn)型；高低重復(fù)型；高產(chǎn)水型等。
煤層氣井一般經(jīng)歷單相流、非飽和流、兩相流階段，本示范區(qū)的煤層氣井經(jīng)過5年的排采，許多井處于氣體單相流動狀態(tài)。
在煤層氣井產(chǎn)氣后，地層含水飽和度的變化、氣水兩相相對滲透率的變化是氣井生產(chǎn)特征變化的關(guān)鍵因素，充分理解這些參數(shù)的變化，是解釋煤層氣井各階段生產(chǎn)特征的關(guān)鍵。
3.9 新材料、新裝備的試驗應(yīng)用
3.9.1聚乙烯管線首次在煤層氣田應(yīng)用
按照低成本開發(fā)戰(zhàn)略和煤層氣多井、低壓的特點，對于適合于煤層氣田采氣管線的非金屬管材如聚乙烯管(PE)、鋼骨架塑料(鋼絲網(wǎng))復(fù)合管、鋼骨架翅料(孔網(wǎng)狀)復(fù)合管、柔性復(fù)合管，經(jīng)過性能和經(jīng)濟(jì)方面的比較，認(rèn)為聚乙烯管和柔性復(fù)合管均能很好地解決金屬管道耐壓不耐腐、非金屬管道耐腐不耐壓的缺點，剛度和柔度好，抗蠕變性強(qiáng)，耐磨，內(nèi)壁光滑且不結(jié)垢，節(jié)能節(jié)材效果好，且壓力損失小，無污染，施工維修方便，使用壽命長，適應(yīng)于煤層氣田的開發(fā)。
通過管徑與管線總投資關(guān)系的研究，當(dāng)采氣、集氣管道的公稱直徑小于等于200mm時，采用PE管道，投資低；當(dāng)采氣、集氣管道的公稱直徑大于200mm時，采用鋼制管道，投資低(圖7)。本示范工程中公稱直徑在200mm以下管線均采用PE100聚乙烯管線。
3.9.2氣動機(jī)研制試驗
首次在沁南示范工程采用氣動機(jī)作為煤層氣抽采的動力設(shè)備，利用氣井自產(chǎn)氣為燃料，既減少了動力成本，又可以避免繁瑣的配套工程建設(shè)。氣動機(jī)的應(yīng)用，極大地簡化了煤層氣井生產(chǎn)的建設(shè)工序，加快了投產(chǎn)進(jìn)程，具有較高的靈活性和方便性。隨著氣動機(jī)設(shè)備的不斷更新完善，在煤層氣生產(chǎn)中的應(yīng)用也將逐步上升(圖8)。
3.10 制訂了煤層氣兩個行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和兩個企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
1) 制訂了兩個煤層氣安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：《煤層氣地面開采防火防爆安全規(guī)程》Q/CUCBM 1301-2008和《煤層氣集輸安全規(guī)程》Q/CUCBM 1302-2008，填補(bǔ)了煤層氣行業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)的空白，改變了煤層氣勘探開發(fā)無安全規(guī)程可執(zhí)行的現(xiàn)狀。安全標(biāo)準(zhǔn)的制訂，可以規(guī)范煤層氣開采安全生產(chǎn)，為政府有關(guān)管理部門依法行政、安全生產(chǎn)監(jiān)管提供依據(jù)，為煤層氣企業(yè)安全生產(chǎn)提供技術(shù)保障，促進(jìn)煤層氣產(chǎn)業(yè)健康、快速發(fā)展。
2) 制訂了《煤層氣開發(fā)方案編制規(guī)范》Q/CUCBM 1305-2008、《煤層氣地面工程設(shè)計規(guī)范》Q/CUCBM 1306-2008兩個煤層氣技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為指導(dǎo)煤層氣田開發(fā)方案編制、地面工程設(shè)計、施工作業(yè)、工程質(zhì)量、資料匯交和驗收等提供了依據(jù)，為煤層氣行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的建立作出了貢獻(xiàn)。
4 社會效益、經(jīng)濟(jì)效益及產(chǎn)業(yè)示范效應(yīng)
4.1 經(jīng)濟(jì)效益及社會效益
示范工程共投資3.5億元人民幣，目前日均產(chǎn)量48×104m3，2010年銷售量達(dá)到1.2×108m3，全部投資內(nèi)部收益率(稅后)為12.13%，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
4.1.1國民經(jīng)濟(jì)效益
沁南示范工程的煤層氣開發(fā)利用，作為一項重大的潔凈能源基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，將直接拉動國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。該項目的建成將帶動道路、鋼鐵、水泥、化工等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，增加勞動力的需求量，擴(kuò)大就業(yè)機(jī)會，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)乃至國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。以單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗的簡單類比方法測算，全國城市單位國內(nèi)生產(chǎn)總值1t煤能耗產(chǎn)生3731元生產(chǎn)總值。如果通過煤層氣利用，能耗降低部分即為生產(chǎn)總值可以增加部分，1m3煤層氣=1.33kg標(biāo)準(zhǔn)煤，即1m3煤層氣能耗產(chǎn)生4.96元生產(chǎn)總值。按沁南示范工程年銷售量1.2×108m3估算，煤層氣開發(fā)的國民經(jīng)濟(jì)拉動效益將達(dá)到5.95億元。
4.1.2增加能源供給
隨著我國對能源的需求量日益增大，應(yīng)不斷加快煤層氣的開發(fā)步伐，增加市場能源供應(yīng)，對于保證能源需求及社會發(fā)展意義重大[5]。
4.1.3環(huán)保與安全效益
開采煤層氣有利于從根本上減少煤礦瓦斯事故發(fā)生的頻率，改善煤礦的安全生產(chǎn)條件，同時還能大大降低煤礦安全投入，降低生產(chǎn)成本，提高煤礦的生產(chǎn)效率以及經(jīng)濟(jì)效益。同時可以減少甲烷、二氧化碳、總懸浮顆粒物、硫化物和氮氧化物排放(煤層氣的利用可以減少煤炭的利用量，從而叮以減少二氧化碳、總懸浮顆粒物、硫化物和氮氧化物生成量)造成的溫室效應(yīng)及大氣污染，對于建設(shè)和諧環(huán)境、綠色能源經(jīng)濟(jì)具有重要作用。
4.1.3.1 煤礦安全貢獻(xiàn)
據(jù)2008年度煤礦瓦斯事故直接和間接損失與生產(chǎn)煤炭中煤層氣含量，可以得到開采煤層氣對煤礦安全生產(chǎn)貢獻(xiàn)直接與間接經(jīng)濟(jì)價值為0.23元/m3[3]。按沁南示范工程年產(chǎn)量1.40×108m3估算，則可以得出開發(fā)沁南示范工程煤層氣對煤礦安全生產(chǎn)貢獻(xiàn)的年度經(jīng)濟(jì)價值約為3220萬元。
4.1.3.2 環(huán)境效益貢獻(xiàn)
按照國際市場上溫室氣體減排權(quán)交易來計算煤層氣開發(fā)的環(huán)境效益貢獻(xiàn)值，可以得出開發(fā)利用煤層氣減排的效益約為0.21元/m3，以沁南示范工程年煤層氣排放(采氣)量1.40×108m3估算，則可以計算出開發(fā)沁南示范工程煤層氣的環(huán)境效益年均約為2940萬元。
4.1.4人才培養(yǎng)
沁南示范工程從開始實施到竣工投產(chǎn)的5年時間內(nèi)，不但高質(zhì)量地完成了示范工程項目，同時形成了多項先進(jìn)技術(shù)體系和規(guī)程規(guī)范，培養(yǎng)了大批工程、預(yù)算等管理人才和鉆井、壓裂、排采、地面建設(shè)等一系列技術(shù)人才。
4.2 示范工程的示范效應(yīng)
沁南示范工程極大地推動了煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程。示范工程中形成的技術(shù)體系、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程、規(guī)范化管理制度、規(guī)?；\(yùn)營模式保證了工程的順利投產(chǎn)運(yùn)行，對于煤層氣開發(fā)工程建設(shè)具有借鑒意義。
4.2.1直井開發(fā)示范效應(yīng)
沁南示范工程全部投資內(nèi)部收益率(稅后)達(dá)12%以上，表明了直井開發(fā)煤層氣的可行性，同時也檢驗了煤層氣直井開采的技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)可行性及現(xiàn)實適用性。
4.2.2行業(yè)帶動效應(yīng)
沁南示范工程是第一個國家級煤層氣開發(fā)示范工程，是煤層氣規(guī)?；虡I(yè)開發(fā)的試點，也是國家給予中聯(lián)公司的重大任務(wù)和考驗。示范工程的成敗關(guān)系到國家對煤層氣的戰(zhàn)略定位，是對國內(nèi)煤層氣商業(yè)開發(fā)的技術(shù)和管理的檢驗，在一定程度上也決定著煤層氣行業(yè)的發(fā)展前景。示范工程的成功，是對國家煤層氣戰(zhàn)略的最好回報和支撐，表明了我們已經(jīng)完全掌握了適合國內(nèi)煤層氣商業(yè)開發(fā)的專業(yè)技術(shù)，具備了規(guī)?；_發(fā)煤層氣的能力，對于促進(jìn)煤層氣行業(yè)的健康、快速發(fā)展提供了可靠例證。
至2010年底，沁南示范工程總產(chǎn)氣量超過3.26×108m3，在沁南示范工程帶動下，沁水盆地鉆井?dāng)?shù)量(主要區(qū)塊工作量)由2005年底的325口增加到2009年底的3034口，產(chǎn)氣量則由0.2×108m3增加到10×108m3(表1)。沁水盆地煤層氣開發(fā)規(guī)模不斷擴(kuò)大，依托沁南示范工程項目技術(shù)及經(jīng)驗，中聯(lián)公司在沁水盆地、鄂爾多斯盆地東緣的沁水、陽城、長子、壽陽、柳林等區(qū)塊實施勘探開發(fā)項目，煤層氣規(guī)模化商業(yè)開發(fā)拉開了序幕。
4.2.3成功經(jīng)驗
1) 國家對煤層氣行業(yè)的高度重視及相關(guān)部委和山西省各級政府的大力支持、社會各界對煤層氣行業(yè)的關(guān)注以及項目協(xié)作單位的積極配合與辛苦付出，為沁南示范工程的順利實施營造了良好的外圍環(huán)境。
2) 中聯(lián)公司員工的艱苦奮戰(zhàn)、不懈努力，為沁南示范工程的順利實施提供了人力、物力、財力保障。
3) 項目中形成的技術(shù)體系和技術(shù)規(guī)程，為沁南示范工程的順利實施提供了技術(shù)支撐。
4) 煤層氣生產(chǎn)、運(yùn)輸、銷售協(xié)調(diào)發(fā)展，為沁南示范工程的順利實施提供了良好的支持。
5) 規(guī)范化的管理模式，為沁南示范工程的高效、有序運(yùn)作提供了保證。
4.2.4技術(shù)應(yīng)用及推廣
通過示范工程項目建設(shè)，形成了配套技術(shù)體系，并得到了推廣應(yīng)用。如300m×300m正方形井網(wǎng)部署方式、空氣鉆井技術(shù)、活性水加砂壓裂技術(shù)、氮氣泡沫壓裂技術(shù)、穩(wěn)控精細(xì)排采技術(shù)、分片集輸一級增壓地面集輸技術(shù)等，既形成了適合本地區(qū)地質(zhì)條件的煤層氣開發(fā)技術(shù)工藝，又產(chǎn)生了具有創(chuàng)新性的可推廣的新技術(shù)。尤其在工程設(shè)計施工、管理等方面，積累了豐富的經(jīng)驗，造就了大批專業(yè)技術(shù)人才。
以沁南示范工程技術(shù)體系為支撐，可有效避免重復(fù)探索，提高效率，經(jīng)濟(jì)和社會效益突出。可為其他地區(qū)的煤層氣勘探開發(fā)提供經(jīng)驗和技術(shù)借鑒，對促進(jìn)我國煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有積極的示范作用。
參考文獻(xiàn)
[1] 翟光明，何文淵.中國煤層氣賦存特點與勘探方向[J].天然氣工業(yè)，2010，30(11)：1-3.
[2] 中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司.沁南煤層氣開發(fā)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程——潘河先導(dǎo)性試驗項目第一期第一階段工程技術(shù)總結(jié)報告[R].北京：中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司，2006.
[3] 中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司.沁南煤層氣開發(fā)利用高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程和技術(shù)研發(fā)報告[R].北京：中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司，2010.
[4] 葉建平，范志強(qiáng).中國煤層氣勘探開發(fā)利用技術(shù)進(jìn)展.中國煤層氣勘探開發(fā)利用技術(shù)進(jìn)展：2006年煤層氣學(xué)術(shù)研討會論文集[M].北京：地質(zhì)出版社，2006.
[5] 中國煤炭學(xué)會煤層氣專業(yè)委員會，中國石油學(xué)會石油地質(zhì)專業(yè)委員會.2008年煤層氣學(xué)術(shù)研討會論文集[M].北京：地質(zhì)出版社，2008.
(本文作者：吳建光 孫茂遠(yuǎn) 馮三利 郭本廣 葉建平 范華 中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司)
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