氣源管網(wǎng)建設(shè)

1、第一章氣源的簡介隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源消費(fèi)與需求量不斷攀升，包括頁巖氣、煤層氣、煤制氣和天然氣在內(nèi)的能源的開采及利用日益受到重視。1.1天然氣與煤炭、石油等能源相比，天然氣在燃燒過程中產(chǎn)生的能影響人類呼吸系統(tǒng)健康的物質(zhì)極少，產(chǎn)生的二氧化碳僅為煤的40%左右，產(chǎn)生的二氧化硫也很少。天然氣燃燒后無廢渣、廢水產(chǎn)生，具有使用安全、熱值高、潔凈等優(yōu)勢。作為國家“十二五”規(guī)劃節(jié)能減排中重要的產(chǎn)業(yè)，預(yù)計(jì)2015年我國天然氣市場需求2000-2400億方，2020年將達(dá)到3500-4000億方。隨著氣化率的提高，天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)將進(jìn)一步優(yōu)化，工業(yè)燃料和城市燃?xì)獾膬?yōu)勢逐漸明顯，成為用氣的主要領(lǐng)域，約占需求總

2、量的三分之二，發(fā)電和化工氣量有所增加，但是所占比例下降。2015年中，我國天然氣需求中：城市燃?xì)庹?2，工業(yè)燃料占31，發(fā)電占21，化工占16。供給方面，“十二五”期間，我國將形成“西氣東輸、北氣南下、海氣登陸、就近外供”的供應(yīng)格局。在我國能源消耗中，煤礦所占比例高達(dá)70，石油所占比例為19。天然氣在我國一次能源消費(fèi)中所占比例僅為4，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界20%的水平，是世界平均水平的10、亞太地區(qū)平均水平的25。圈1.世界能源消費(fèi)絡(luò)構(gòu)1.2頁巖氣頁巖氣是指主體位于暗色泥頁巖或高碳泥頁巖中，以吸附或游離狀態(tài)為主要存在方式的天然氣聚集。它是天然氣生成以后在烴源巖層內(nèi)就近聚集的結(jié)果，具有“原地”成藏的特點(diǎn)。

3、頁巖氣是一種重要的非常規(guī)天然氣資源，其特殊的賦存方式使之不受圈閉的控制，因此，有人把它歸屬于“連續(xù)性氣藏”。分布規(guī)律及主控因素?zé)o論是頁巖氣藏的形成機(jī)理，還是頁巖氣藏的特征，都與常規(guī)氣藏有明顯差異，從而使頁巖氣的富集規(guī)律受諸多因素的影響。陳更生等研究總結(jié)了控制頁巖氣藏富集程度的三大要素：頁巖厚度、有機(jī)質(zhì)含量和頁巖儲層空間（孔隙、裂縫）。d.富有機(jī)質(zhì)頁巖的厚度與分布面積越大，氣藏富集度越高。富有機(jī)質(zhì)頁巖的厚度與分布面積是決定頁巖儲層能否達(dá)到工業(yè)氣藏的前提，是保證頁巖氣藏有足夠的源巖有機(jī)質(zhì)以及足夠儲集空間的重要條件。在相同有機(jī)質(zhì)含量和生氣強(qiáng)度之條件下，泥頁巖的厚度與分布面積越大，其生氣量就越多，氣藏

4、的含氣量也就越大。而若要形成大規(guī)模的頁巖氣藏，頁巖厚度還必須大于有效排烴厚度，一般在30m以上。泥頁巖的厚度與分布面積均受沉積體系的控制，如陸相的湖盆和海相的盆地及斜坡區(qū)等都是泥頁巖廣泛發(fā)育的區(qū)域，因此也是頁巖氣勘探的有利區(qū)域。泥頁巖中有機(jī)質(zhì)豐度及生氣作用越高，氣藏富集度越高。有機(jī)碳含量是頁巖氣藏評價(jià)中的一個(gè)重要指標(biāo)，它不僅是頁巖生氣的物質(zhì)基礎(chǔ)，決定頁巖的生烴強(qiáng)度；也是頁巖吸附氣的載體之一，決定頁巖的吸附氣量的大??；同時(shí)還是頁巖孔隙空間增加的重要因素之一，決定頁巖新增游離氣的能力。在相同的地質(zhì)條件及演化階段下，頁巖生烴強(qiáng)度、吸附氣量大小及新增游離氣能力與頁巖中有機(jī)碳含量呈明顯的線性正相關(guān)性，頁

5、巖含氣量（吸附氣及游離氣總量）隨頁巖有機(jī)碳含量的增加而增大。此外，不同母質(zhì)類型、不同演化度的頁巖，其等溫吸附曲線也存在明顯差別。頁巖有機(jī)質(zhì)類型越好，甲烷的吸附量越大。另外，頁巖含氣量大小還受黏土成分及含量、有機(jī)質(zhì)熱成熟度、頁巖含水量的影響。對此，尚需作進(jìn)一步的深入研究。頁巖孔隙與微裂縫越發(fā)育，氣藏富集度越高。因?yàn)轫搸r儲層的孔隙度和滲透率極低，非均質(zhì)性極強(qiáng)，頁巖氣藏中的游離氣主要儲集在頁巖基質(zhì)孔隙和裂縫空間中。這里所說的裂縫并非指天然開啟的裂縫由于大部分裂縫都因膠結(jié)而被封閉（主要是方解石），因此不存在大量開啟的天然裂縫。這種裂縫是指人們在完井過程中產(chǎn)生的使現(xiàn)存的天然裂縫系統(tǒng)得到加強(qiáng)的誘導(dǎo)裂縫，該

6、類裂縫越發(fā)育，頁巖氣產(chǎn)能也就越高。也就是說，能夠被壓裂的頁巖層越發(fā)育，其產(chǎn)能也就越高。而影響壓裂效果的重要因素是頁巖中脆性礦物（如石英顆粒）的含量。雖然中國頁巖氣勘探還處于起步階段，但經(jīng)過成藏條件的初步對比發(fā)現(xiàn)，中國的許多盆地與美國東部地區(qū)頁巖氣藏的地質(zhì)條件類似，故勘探潛力巨大。中國的頁巖氣發(fā)育區(qū)可劃分為與板塊大致對應(yīng)的四大區(qū)域，即南方地區(qū)、中東部地區(qū)、西北地區(qū)及青藏地區(qū)，這些區(qū)域都具有良好的頁巖氣勘探前景（如下圖）。E軒出發(fā)再的有利it地就肝r發(fā)er的出fn站曲N*城分梓般t）60（）kin*i中國頁巖氣發(fā)育區(qū)示意圖1.3煤層氣煤層氣，是指賦存在煤層中以甲烷為主要成分、以吸附在煤基質(zhì)顆粒表面

7、為主、部分游離于煤孔隙中或溶解于煤層水中的烴類氣體，作為氣體能源家族三大成員之一，其主要成分是CH4（甲烷），是主要存在于煤礦的伴生氣體，也是造成煤礦井下事故的主要原因之一。全球埋深淺于2000米的煤層氣資源約為240萬億立方米。美國是目前世界上煤層氣商業(yè)化開發(fā)最成功的國家。我國煤層氣資源豐富。據(jù)煤層氣資源評價(jià)，我國埋深2000m以淺煤層氣地質(zhì)資源量約36萬億立方米，主要分布在華北和西北地區(qū)。其中，華北地區(qū)、西北地區(qū)、南方地區(qū)和東北地區(qū)賦存的煤層氣地質(zhì)資源量分別占全國煤層氣地質(zhì)資源總量的56.3%、28.1%、14.3%、1.3%。1000m以淺、10001500m和15002000m的煤層氣

8、地質(zhì)資源量，分別占全國煤層氣資源地質(zhì)總量的38.8%、28.8%和32.4%。全國大于5000億立方米的含煤層氣盆地（群）共有14個(gè)，其中含氣量在500010000億立方米之間的有川南黔北、豫西、川渝、三塘湖、徐淮等盆地，含氣量大于10000億立方米的有鄂爾多斯盆地東緣、沁水盆地、準(zhǔn)噶爾盆地、滇東黔西盆地群、二連盆地、吐哈盆地、塔里木盆地、天山盆地群、海拉爾盆地。我國煤層氣可采資源總量約10萬億立方米，其中大于1000億立方米的盆地（群）有15個(gè)：二連、鄂爾多斯盆地東緣、滇東黔西、沁水、準(zhǔn)噶爾、塔里木、天山、海拉爾、吐哈、川南黔北、四川、三塘湖、豫西、寧武等。二連盆地煤層氣可采資源量最多，約2

9、萬億立方米；鄂爾多斯盆地東緣、沁水盆地的可采資源量在1萬億立方米以上，準(zhǔn)噶爾盆地可采資源量約為8000億立方米。不同煤階煤層氣萸源分帝圖不同煤階煤層氣萸源分帝圖1.4煤制氣以煤為原料經(jīng)過加壓氣化后，脫硫提純制得的含有可燃組分的氣體。根據(jù)加工方法、煤氣性質(zhì)和用途分為：煤氣化得到的是水煤氣、半水煤氣、空氣煤氣（或稱發(fā)生爐煤氣），這些煤氣的發(fā)熱值較低，故又統(tǒng)稱為低熱值煤氣；煤干餾法中焦化得到的氣體稱為焦?fàn)t煤氣，屬于中熱值煤氣，可供城市作民用燃料。煤氣中的一氧化碳和氫氣是重要的化工原料，可用于合成氨、合成甲醇等。為此，將用作化工原料的煤氣稱為合成氣，它也可用天然氣、輕質(zhì)油和重質(zhì)油制得。煤制氣是人工煤氣

10、的一種，是將燃料煤經(jīng)干餾、氣化、裂解制取的可然氣體，是潔凈煤利用技術(shù)的一種燃燒方式。煤制氣熱值比天然氣熱值低，但其制取方便，可自備設(shè)備自行生產(chǎn)，不受運(yùn)輸管線限制，在我國天然氣供應(yīng)不足的當(dāng)前是潔凈能源利用不可替代的一種熱源氣體。煤制氣因其諸多優(yōu)勢，被廣大工礦企業(yè)應(yīng)用，并且也被用做生活用氣。煤制氣煉制大體過程（如下圖）：煤加入煤倉一一煤氣發(fā)生爐（一系列物理化學(xué)反應(yīng)，有六個(gè)層次的反應(yīng)，空層、干燥層、干餾層、還原層、氧化層、灰層）雙豎管（冷卻煤氣）洗滌塔（洗滌煤氣）電除塵（脫焦油等）排送機(jī)送到用戶。石灰掃：kV1103稱童給煤機(jī)X1101AZB7C煤粉袋式過濾器S1103ZVB/C循環(huán)風(fēng)機(jī)K1102A

11、/B/C石灰掃：kV1103稱童給煤機(jī)X1101AZB7C煤粉袋式過濾器S1103ZVB/C循環(huán)風(fēng)機(jī)K1102A/B/C放空磨煤機(jī)A1101A/B/C熱風(fēng)爐磨煤機(jī)A1101A/B/CF1101A/B/C煤制氣市場前景煤炭企業(yè)正面的因素是煤價(jià)下降，煤炭企業(yè)尋求穩(wěn)定的下游需求，后向一體化的意愿加強(qiáng)，但是融資能力和現(xiàn)金流，成為制約投資的主要壁壘。下游能源公司正面的因素是因?yàn)閲覐?qiáng)調(diào)發(fā)展天然氣概念，限制東部地區(qū)的污染，可能停止對煤炭消費(fèi)的限制，因此對于東南部地區(qū)的能源公司來說，尋求上游的穩(wěn)定氣源，發(fā)展煤電刻不容緩。天然氣公司天然氣需求旺盛，但是國產(chǎn)氣的產(chǎn)量增長艱難，投資巨大，因此煤制氣可能在比較短的時(shí)

12、間內(nèi)成為一種天然氣的補(bǔ)充；但同樣天然氣進(jìn)口比例上升，拖累了整體的盈利和融資能力。國家層面天然氣的一次能源占比需要提高，因此需要增加一定的國產(chǎn)氣比例，平衡進(jìn)口氣的比例和價(jià)格；同時(shí)在經(jīng)濟(jì)下滑時(shí)做一些長期的有效投資，拉動經(jīng)濟(jì)。但是隨著全國性的環(huán)保壓力越來越大，煤制氣在西部發(fā)展面臨的環(huán)保和水資源的瓶頸也會更加清晰。地方政府來說煤炭相關(guān)的稅收明顯下降，更加歡迎就地轉(zhuǎn)換的項(xiàng)目落地，短期和長期都能提供穩(wěn)定的稅收來源。然而卻面臨能力的局限性。限制條件：由于信貸條件比較緊張，企業(yè)融資成本較高；煤炭企業(yè)的現(xiàn)金流都在惡化，因此煤制氣的融資難度在上升。另外環(huán)保壓力的上升，以及相關(guān)技術(shù)尚未完全證明可行和大規(guī)模運(yùn)用，都是

13、投資方猶豫不決的原因。產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)認(rèn)為實(shí)際上來說，對于國企而言，融資能力并不受到嚴(yán)格的限制，特別對于國有煤炭企業(yè)而言；而隨著政策向“穩(wěn)定增長”方向發(fā)展，融資在數(shù)額方面會更加寬松。另外，隨著煤制氣的兩大示范工程運(yùn)行，我們認(rèn)為未來的企業(yè)將可能更多的得到借鑒，少走技術(shù)方面的彎路。所以，我們認(rèn)為在未來幾年的時(shí)間內(nèi)，煤制氣的投資會從“意愿”變?yōu)椤艾F(xiàn)實(shí)”。第二章天然氣管道管網(wǎng)天然氣管道管網(wǎng)國內(nèi)現(xiàn)狀目前，在我國的川渝、環(huán)渤海及長三角地區(qū)已經(jīng)形成比較完善的區(qū)域性天然氣管網(wǎng)，中南地區(qū)、珠三角地區(qū)也基本形成了區(qū)域管網(wǎng)主體框架。（1）川渝地區(qū)環(huán)形管網(wǎng)川渝地區(qū)天然氣管道總里程超過7000千米，約占全國天然氣管道總里程的

14、30%。天然氣管道已形成以南北干線為主體，與其他干線（屏渠線、屏石線）連通的環(huán)形骨干管網(wǎng)，并與五大油氣產(chǎn)區(qū)的區(qū)域性管網(wǎng)相互連通，擔(dān)負(fù)著川渝地區(qū)、云貴部分地區(qū)及兩湖地區(qū)的天然氣輸送任務(wù)，管網(wǎng)輸配能力達(dá)1到45億立方米/年。目前川渝地區(qū)正在實(shí)施北內(nèi)環(huán)、南干線西段（納溪越溪成都）復(fù)線、南壩屏錦等骨干管道。工程建成后，該地區(qū)管網(wǎng)輸配能力將大幅度提高，達(dá)2到00億立方米/年。（2）環(huán)渤海地區(qū)管網(wǎng)系統(tǒng)環(huán)渤海地區(qū)是我國政治經(jīng)濟(jì)文化的中心，也是我國三大天然氣消費(fèi)區(qū)之一。隨著1997年陜京線的建成投產(chǎn)，環(huán)渤海地區(qū)天然氣利用水平得到了大幅度的提高。特別是北京申奧成功后，一系列環(huán)保政策相繼出臺，極大地帶動了該區(qū)域天

15、然氣的利用。2005年陜京二線建成投產(chǎn)，使該區(qū)域內(nèi)形成了以陜京線、陜京二線為主干線華北輸氣管道、大港輸氣管道以及其他地方管道為輔的輸氣管網(wǎng)系統(tǒng)，多氣源、多渠道的供氣格局已經(jīng)形成。目前，該區(qū)域管網(wǎng)輸送能力超2過10億立方米/年。（3）長三角地區(qū)管網(wǎng)隨著西氣東輸?shù)慕ǔ赏懂a(chǎn)，長三角地區(qū)的天然氣利用水平迅速提高，2007年該地區(qū)已躍居成為繼川渝地區(qū)之后的第二大天然氣消費(fèi)區(qū)。目前，該區(qū)域供氣管道包括西氣東輸干線及支線、冀寧線（西氣東輸和陜京二線的聯(lián)絡(luò)線）、東海平湖管道、東海寧波管道、浙江省天然氣管道等，形成了以塔里木氣為主、東海氣為輔的聯(lián)合供氣管網(wǎng)系統(tǒng)。目前，該區(qū)域管網(wǎng)輸送能力超1過50億立方米/年。（

16、4）中南地區(qū)管網(wǎng)中南地區(qū)以西氣東輸線、忠武（重慶忠縣武漢）線、淮武（河南淮陽武漢）線為骨架，形成了該區(qū)域的管網(wǎng)供應(yīng)系統(tǒng)。目前，該地區(qū)的供氣能力超40過億立方米/年，多氣源供氣格局基本形成。東南沿海地區(qū)LNG輸氣管網(wǎng)東南沿海地區(qū)以廣東LNG外輸管道及福建LNG外輸管道為主，已基本形成區(qū)域性的供應(yīng)系統(tǒng)主體框架。隨著廣東LNG二期工程和珠海LNG及其站線的建設(shè)，以及供氣支線的不斷完善，該區(qū)域?qū)⑿纬杀容^完善的供氣網(wǎng)絡(luò)。目前，該區(qū)域管網(wǎng)輸送能力約為120億立方米/年。天然氣管道管網(wǎng)在的問題天然氣市場發(fā)展迅速，管道輸送能力不足近幾年，天然氣干線管道的陸續(xù)建成投產(chǎn)極，大促進(jìn)了我國天然氣市場的發(fā)育。西氣東輸一

17、線輸氣量從2004年的13.1億立方米迅速上升到2007年的113.4億立方米，年均增長72%，基本達(dá)到設(shè)計(jì)輸氣能力。隨著天然氣市場的迅速發(fā)展，管道輸送能力顯現(xiàn)不足。西氣東輸一線正在實(shí)施增壓工程，增壓工程完成后，管道輸氣能力將由120億立方米/年提高到170億立方米/年。2007年年底西段增壓改造已經(jīng)完成，2008年西氣東輸一線輸氣量達(dá)到158億立方米。東段增壓工程計(jì)劃于2009年年底完成。除西氣東輸一線以外，陜京二線、忠武線、蘭銀(蘭州銀川)線、冀寧線都將實(shí)施增壓工程。地下儲氣庫等調(diào)峰設(shè)施建設(shè)滯后，管道輸送能力不能充分利用在我國干線天然氣管道中，除陜京線系統(tǒng)已配套建設(shè)了6座儲氣庫、西氣東輸管

18、道正在建設(shè)金壇儲氣庫外，其余管道均無有效的調(diào)峰設(shè)施。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，沒有儲氣庫配套的澀寧蘭(澀北西寧蘭州)管道利用率不到70%，而有儲氣庫配套的陜京線利用率超過85%，兩者相差近20個(gè)百分點(diǎn)，這表明儲氣庫對實(shí)現(xiàn)管道平穩(wěn)運(yùn)行至關(guān)重要。在缺少調(diào)峰設(shè)施的情況下，上游氣田和干線管道不得不承擔(dān)季節(jié)調(diào)峰的任務(wù)。這不僅使干線管道輸送能力得不到充分利用，而且對氣田的采收率和效益也產(chǎn)生不利影響。因此，應(yīng)重視調(diào)峰設(shè)施的建設(shè)，加快枯竭油氣藏、鹽穴、含水層、巖石洞穴等多種形式地下儲氣庫的篩選和建庫可行性研究工作；同時(shí)可適當(dāng)建設(shè)NG調(diào)峰站、LPG調(diào)峰站，采取多種調(diào)峰措施，解決市場調(diào)峰問題，提高干線管道利用率。我國天然氣管

19、網(wǎng)發(fā)展趨勢根據(jù)當(dāng)前我國天然氣管網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合天然氣管網(wǎng)發(fā)達(dá)國家的成熟經(jīng)驗(yàn)，可以預(yù)見，我國天然氣管網(wǎng)的發(fā)展將呈現(xiàn)以下特點(diǎn)。多氣源供氣格局將逐漸形成目前我國在局部區(qū)域已經(jīng)初步形成了“多氣源、多用戶、統(tǒng)一管網(wǎng)”的供氣格局。隨著進(jìn)口天然氣項(xiàng)目的陸續(xù)實(shí)施和供氣管網(wǎng)的不斷完善，國內(nèi)市場的氣源將更加多元化，形成進(jìn)口液化天然氣、進(jìn)口管道天然氣、塔里木氣田國產(chǎn)氣、長慶氣田國產(chǎn)氣、煤層氣等多種氣源并存的供氣局面。當(dāng)天然氣管網(wǎng)逐漸完善成熟后，多種氣源將進(jìn)入統(tǒng)一管網(wǎng)。隨著天然氣氣源的多元化，供氣安全將得到極大提高。全國性基干管網(wǎng)將繼續(xù)擴(kuò)大和完善2011年，西氣東輸二線將全線建成投產(chǎn)屆，時(shí)它將取代目前的西氣東輸管道成為國家基干管網(wǎng)的最大主干線。隨著新的天然氣資源的發(fā)現(xiàn)和天然氣市場的蓬勃發(fā)展，未來還將涌現(xiàn)出西氣東輸三線、西氣東輸四線等新的天然氣主干線，從而使全國性天然氣基干管網(wǎng)不斷擴(kuò)大和完善。區(qū)域性支干管網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)迅速加強(qiáng)，聯(lián)絡(luò)線不斷增加目前全國已在川渝、華北、長三角等地區(qū)形成了較為完善的區(qū)域性支干管網(wǎng)。預(yù)計(jì)隨著國家主干管線特別是西氣東輸二線的建成投產(chǎn)，相關(guān)配套的區(qū)域性支線管網(wǎng)也必將加快建設(shè)，最終在全國大部分