它曾是巷道里的“礦工殺手”，一個意外的火花就可能釀成一場礦難悲劇。而隨著人類對其認識的逐步深入，它被從地下大規模開采出來，不僅有效保障了礦工等地下作業人員的生命安全，而且通過管道進入城市、工廠和鄉村，成為人們生產生活中常見的清潔能源之一。它就是“煤層氣”。

改革開放40年來，中國在煤層氣勘探開發領域取得了舉世矚目的成就，以一系列技術突破為先導，煤層氣產業從無到有、從小到大迅速發展，大幅改善了煤礦安全生產環境，大大提高了采煤效率，率先發展成為大規模商業化開采和使用的非常規天然氣之一，成為驅動“中國號”快速前進的澎湃動力。

優質清潔高效 儲量豐富分布廣

煤層氣，又被稱為“煤礦瓦斯”，是賦存在煤層和煤系地層的烴類氣體，主要成分為甲烷，是煤的伴生礦產資源。當其在空氣中濃度達到5%-16%時，遇明火會爆炸，曾是煤礦安全生產的主要威脅之一，它也因此得過“礦工殺手”惡名。 另一方面，煤層氣是上好的工業、化工、發電和居民生活燃料。1立方米煤層氣大約相當于9.5度電、1.13千克汽油、1.21千克標準煤。煤層氣的熱值是通用煤的2至5倍，燃燒后幾乎不產生任何廢氣，是當之無愧的“優質”清潔能源。

在采煤之前，先行開采伴生其間的煤層氣，不僅可以把煤礦瓦斯爆炸率降低70%到85%，從根本上提高煤礦安全環境，而且可以獲得一種重要而豐富的清潔能源，產生巨大經濟價值。

煤層氣資源目前主要有兩種開發方式：一是地面鉆井開采;二是井下抽采。井下抽采意味著先采煤后采氣，或者邊采煤邊采氣，抽放的煤層氣絕大部分仍然排入大氣，得不到合理利用。而地面鉆井開采則是先采氣后采煤，為利用煤層氣創造前提，也有利于改善煤礦的安全生產條件。顯而易見，地面鉆井開采是更為先進優良的方式，更能促進對能源資源的高效利用。

煤層氣雖與煤炭伴隨而生，但也有其自身獨特的性質，不能完全按照油氣勘探開發的方法對其進行開發，而是需采用符合其特點的方法。目前煤層氣的排采機理為：抽排煤層承壓水，降低煤儲層壓力，促使吸附態甲烷解吸為大量游離態甲烷，并在地層壓力和井筒壓力差的作用下運移至井口。

煤層氣是一種儲量豐富且分布范圍較廣泛的能源。根據相關統計，全球埋深小于2000米的煤層氣資源約為240萬億立方米，是常規天然氣探明儲量的兩倍多。中國是煤層氣資源豐富的國家，儲量位居世界第三位，僅次于俄羅斯和加拿大。據勘查，埋深小于2000米的煤層氣總儲量約為37萬億立方米，大致相當陸上常規天然氣資源量，其中，可采資源量超12萬億立方米。

勘探開發經4階段 挺進180億立方米

很多國家和地區把煤層氣勘探開發作為重要的能源政策方向，其中美國、德國、澳大利亞、俄羅斯等不僅起步早，而且發展快。國家能源委咨詢專家委員會委員孫茂遠以美國為例介紹說，早在上世紀30年代，該國在阿巴拉齊亞盆地進行了煤層氣商業開發，之后在圣胡安盆地的煤層氣也被開采出來，并形成了一定產能。進入上世紀80年代，美國在黑勇士盆地和圣胡安盆地的煤層氣開采試驗取得重大突破，推動了該國煤層氣產業大發展，產量從1981年的1.3億立方米提升至1989年的26億立方米。在其后十多年間，每年增產40億—50億立方米，到2001年，產量超440億立方米。完善、成熟的煤層氣產業在美國建立起來并引發了國際煤層氣開采熱潮。

中國煤層氣開發利用已經有超過50年歷史，大致可劃分為井下抽放——試驗勘探——技術引進——規模開發4個階段。上世紀50年代到70年代，中國開始了煤層氣的開采工作，但鑒于技術因素制約，當時主要采取的是井下抽放煤層氣的開采方式，主要著眼點是減少煤礦瓦斯安全事故。期間，在河南焦作、山西陽泉、遼寧撫順等煤礦鉆下幾十口煤層氣井。1970年至1990年間，中國煤層氣進入試驗勘探階段，政府和科研機構積極嘗試對煤層氣進行勘探開發以及利用，并在個別條件較好的礦區進行了試采，為以后的煤層氣開發提供了寶貴的數據和經驗。

1990年至2005年，中國處于技術引進實踐階段，以中聯煤層氣有限責任公司(中聯公司)為代表的中方企業大力引進國外先進技術進行煤層氣勘探。1998年1月，中聯公司與一家美國公司簽署了合作開發安徽省淮北煤層氣田的產品分成合同，這也是中國第一個煤層氣開發對外合作合同。

煤層氣開發被列入了國家“十一五”和“十二五’能源發展規劃，一系列鼓勵政策相繼出臺，推動煤層氣開發利用進入新階段，產量從2007年的約34億立方米，增長至2017年的約180億立方米。

立足自主技術突破 打造示范項目

中國通過對外合作，引進外資，一方面加快了本國煤層氣開發技術發展，欠平衡鉆井技術、多分支以及單分支水平井鉆井技術、U型井鉆井技術等很快應用到開采實踐，加速了產業進程。另一方面，中國煤層氣成礦和儲存條件的特點也決定了引進技術是遠遠不夠的，必須探索出一條具有本國特色的煤層氣勘探開發道路。與美國、加拿大、澳大利亞等煤層氣開發條件較好國家相比，中國的煤層氣勘探開發存在許多“先天問題”：地質環境多變，經歷過多期次構造運動，煤層受到嚴重的擠壓破壞，煤層氣藏具有低壓、低飽和、低滲透、瓦斯含量高、煤質松軟的特點;開采過程中煤層氣放散速度快，易誘發瓦斯爆炸。

中國能源科技工作者不畏艱難，不斷推進煤層氣勘探開采科技創新，實現了一系列突破。據中國煤炭科工集團西安研究院郝世俊研究員介紹，從20世紀90年代以來，在國家高技術研究發展計劃(863計劃)、國家重點基礎研究發展計劃(973計劃)、國家科技重大專項《大型油氣田及煤層氣開發》等支持下，中國煤層氣鉆井技術與裝備得到長足發展，逐步形成了以空氣鉆井和“PDC鉆頭+螺桿馬達”復合鉆井為核心的直井鉆井技術、以定向鉆井為核心的叢式井鉆井技術、以地質導向鉆井為核心的水平井鉆井技術，以及以欠平衡鉆井和屏蔽暫堵為核心的鉆井過程儲層傷害控制技術，形成了沁水盆地南部的深煤層勘探開發技術體系和貴州的多煤層勘探開發技術體系，打造了數個國家級煤層氣開發利用示范工程。

從2004年末開始，中聯煤層氣有限責任公司在山西省東南部的沁水盆地，致力于建設首個國家級煤層氣開發利用示范工程。據中聯煤層氣有限責任公司總工程師吳建光介紹，該工程經國家發改委批準后，第一批40口井先導性試驗工程于當年就正式開工，到2005年11月，完成了鉆井、壓裂、排采和地面集輸工程，建設了4座閥組、1個集氣站和1個供氣站，開始商業性試生產。到2009年10月，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，建設了國家煤層氣開發利用示范工程——潘河增壓站，標志著示范工程正式投入商業化生產階段，成為中國煤層氣產業化發展的一個里程碑。

“沁南”示范工程建設過程中，實現了一系列技術創新，其中包括“空氣鉆井技術”“微珠低密度固井技術”“清水加砂壓裂技術”“氮氣泡沫壓裂技術”“分片集輸一級增壓地面集輸技術”“穩控精細排采技術”等8項。同時，形成4項技術和安全規范、規程，開創了中國煤層氣重大建設項目的技術、工藝體系和規范化管理的先河。此外，還進行了新材料、新裝備的試驗。

對“沁南”示范工程進行的技術創新和取得的建設成就，國家能源委咨詢專家委員會委員孫茂遠撰文評價說，“沁南”示范工程建成投產10年來，224口直井平均單井產量穩定在3400至4700立方米，高于資源條件類似的美國黑勇士盆地平均單井產量，推動中國煤層氣開發迎來快速發展期。

《煤層氣(煤礦瓦斯)開發利用“十三五”規劃》提出，到2020年，建成2至3個煤層氣產業化基地;煤層氣抽采量達到240億立方米，其中地面煤層氣產量100億立方米，利用率90%以上;煤礦瓦斯抽采140億立方米，利用率50%以上;煤礦瓦斯發電裝機容量280萬千瓦，民用超過168萬戶。在孫茂遠看來，完成上述目標并不容易，他建議繼續加大國家重大科技專項對煤層氣研發的支持力度，出臺鼓勵煤層氣、頁巖氣等合采政策。