年后出臺的《煤層氣開發(fā)利用“十二五”規(guī)劃》（下文簡稱《規(guī)劃》）中，明確提出2015年煤層氣（煤礦瓦斯）產(chǎn)量達到300億立方米的發(fā)展目標。在《規(guī)劃》發(fā)布會上，國家能源局煤炭司副司長魏鵬遠表示，“十二五”期間，要實現(xiàn)煤層氣產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展，加大煤層氣的勘探、開發(fā)、利用與科技攻關(guān)。在科技攻關(guān)方面，要著力開展關(guān)鍵技術(shù)裝備研發(fā)。一時間，煤層氣勘探、開發(fā)、利用等方面的裝備企業(yè)風頭無兩。

事實上，雖然經(jīng)歷了多項政策激勵，目前國內(nèi)企業(yè)自主研發(fā)的煤層氣裝備仍難堪重負，先進技術(shù)設(shè)備進口依賴度較高的局面尚無法打破。在中國機械工業(yè)聯(lián)合會專家委員會委員鄭國偉看來，國內(nèi)符合我國復雜地質(zhì)條件的煤層氣勘探、開采與利用技術(shù)體系尚未形成，擁有煤層氣開采權(quán)的企業(yè)大多選擇使用國外相關(guān)油氣領(lǐng)域成熟的技術(shù)裝備。國內(nèi)企業(yè)更是受困于核心技術(shù)研發(fā)落后，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵大型設(shè)備鳳毛麟角。

為此，《規(guī)劃》中特別提出，要進一步加大煤層氣科技研發(fā)方面投入，扭轉(zhuǎn)當前研發(fā)占銷售收入的比例僅為1%的局面，力爭在“十二五”時期將這一數(shù)字提高到2%-3%。魏鵬遠曾表示：“在煤層氣（煤礦瓦斯）政策方面要建立一個綜合配套的優(yōu)惠體系，真正讓這個產(chǎn)業(yè)、這個行業(yè)能夠嘗到甜頭，能夠發(fā)展起來”。

依賴進口不可持續(xù)

我國煤層氣資源豐富，據(jù)有關(guān)資料，我國地下2000米以內(nèi)的煤層氣資源量接近全國陸上常規(guī)天然氣資源量，勘探開發(fā)潛力巨大。

然而多年來，我國的煤層氣開采技術(shù)一直以引進為主，對外合作依賴程度比較高。采訪中，鄭國偉特別提到2011年8月8日，多部委聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于“十二五”期間煤層氣勘探開發(fā)項目進口物資的稅收政策通知》（下文簡稱《通知》）。“《通知》的出臺主要是為了進一步幫助煤層氣開采企業(yè)使用先進技術(shù)的同時進一步降低成本，特別規(guī)定對于直接用于煤層氣勘探開發(fā)作業(yè)的設(shè)備、儀器、零附件、專用工具等予以免征進口關(guān)稅和進口環(huán)節(jié)增值稅的優(yōu)惠”，鄭國偉告訴記者，盡管《通知》中明確要求所附設(shè)備清單中，如有些設(shè)備國內(nèi)企業(yè)已能制造，只要性能可以滿足要求，應力爭立足國內(nèi)供應，但仍反映出當前煤層氣裝備主要依賴進口的現(xiàn)狀。

對于這一局面，煤礦瓦斯治理國家工程研究中心主任袁亮認為：“這么多年直接照搬國外技術(shù)現(xiàn)在看來是有問題的，接下來技術(shù)問題將在越來越多的層面制約國內(nèi)煤層氣開發(fā)”。

袁亮告訴記者，美國煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，便率先形成了關(guān)于煤層氣資源勘探開發(fā)的系統(tǒng)理論技術(shù),包括排水采氣技術(shù)、儲層激勵增產(chǎn)技術(shù)和儲層模擬技術(shù),美國還利用地面鉆孔水力壓裂技術(shù)開采煤層氣資源。

近年來煤層氣產(chǎn)量大幅度提高的澳大利亞截至2009年共有煤炭生產(chǎn)井5200口,開采過程中針對當?shù)氐刭|(zhì)條件大量運用開采新技術(shù)，目前主要采用的方法是通過注氣來增加煤層氣中氣體流動的能量和氣體的滲透。

反觀我國，由于基礎(chǔ)研發(fā)的缺失，適應我國國情和地質(zhì)特點的煤層氣勘探開發(fā)設(shè)備系統(tǒng)配套方案多年來始終未能形成。

袁亮告訴記者：“我國的地質(zhì)條件和美國有所區(qū)別，現(xiàn)在隨著我國的廣泛開發(fā)，美國煤層氣開發(fā)系統(tǒng)理論是否適合中國還有待進一步證實。而中國本身不同盆地的地質(zhì)條件就有很大差別，應針對不同的儲存條件開發(fā)不同的勘探技術(shù)，研究符合我國煤層氣地質(zhì)條件的、指導煤層氣生產(chǎn)實踐的開發(fā)理論。這一點，將對我國今后煤層氣大規(guī)模開采帶來極大的影響”。

科技專項力挺裝備研發(fā)

面對我國剛剛起步的煤層氣產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不大，生產(chǎn)成本較高，投資回收期較長，這些因素都影響了裝備制造企業(yè)研制生產(chǎn)煤層氣開采設(shè)備的熱情。這就形成了“設(shè)備匱乏－不能規(guī)?；煌顿Y－設(shè)備匱乏－不能規(guī)模化”的不良循環(huán)，從而影響了煤層氣產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；l(fā)展。

工欲善其事，必先利其器。加快研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的裝備設(shè)備已成為當前推動煤層氣產(chǎn)業(yè)健康快速發(fā)展的一項迫切需求。在《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》中，“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”重大專項把提高成套技術(shù)與裝備自主設(shè)計和制造能力作為一項重要實施內(nèi)容。從2007年以來，國家發(fā)改委專門組建了兩個煤層氣相關(guān)的國家工程研究中心。

據(jù)記者了解，我國的煤層氣藏具有低壓、低滲透的儲層特性，開采成本非常高。煤層氣開發(fā)最有效的鉆井方式是多分支水平分支井和“U”型水平井，這種方式必須由一對井來完成：多分支水平井控制較大采氣面積，直井用來排水采氣，兩井相距200-1000米。為了滿足開采需要，必須使兩井在數(shù)百米的地下像“穿針”一樣精確連通，但是由于國外技術(shù)保密等原因，我國對遠距離穿針裝備的了解和掌握幾乎是空白。

“十一五”期間，為攻克煤層氣開發(fā)的瓶頸技術(shù)，國家設(shè)立了“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”重大專項。其中由中國石油集團牽頭的“煤層氣鉆井工程技術(shù)及裝備研制”專項成為突破這一技術(shù)的完美平臺。

項目組通過深入研究，梳理出必須攻下的幾個“制高點”，包括測量算法、高精度磁通門傳感器系統(tǒng)、微弱磁場信號的高效濾波方法等，通過大量模擬測試，項目組成功解決了遠距離穿針測量理論問題，進入到應用開發(fā)階段。然而裝備的研制需要極高精度磁通門及相關(guān)裝置，但當時這些裝置我國都沒有，而國外廠商宣稱該類傳感器屬于軍品，對我國禁售。在相關(guān)行業(yè)研究機構(gòu)的通力合作下，項目組成功開發(fā)出高精度磁通門，還同時完成了信號發(fā)射、接收、傳輸、處理等硬件系統(tǒng)。目前我國已自主研制出120毫米遠距離穿針工具，形成了完整的遠距離穿針測量與控制技術(shù)，并且具備了現(xiàn)場應用與商業(yè)化的條件。

投資聚焦低濃度煤層氣應用

在煤層氣開發(fā)利用方面，地面抽采的高、中高濃度煤層氣因為其含氧量低的特質(zhì)，相關(guān)利用技術(shù)已經(jīng)成熟，甲烷含量大于30%的中高濃度煤層氣主要用于民用、發(fā)電、燃料、液化。2010年，民用用戶達到150萬戶；瓦斯發(fā)電裝機容量約達150萬KW，全國約有18個省已開展瓦斯發(fā)電。

但井下抽采的低濃度含氧煤層氣，一直沒有得到很好解決，一個關(guān)鍵的制約因素就是低濃度煤層氣中的氧氣是危險的助燃劑，在煤層氣的利用上存在較大風險。“由于安全、技術(shù)等方面的原因，我國《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定甲烷濃度低于30%的煤層氣不能直接利用，致使我國煤層氣開發(fā)利用較少，每年排入大氣的煤層氣占全世界采煤排放煤層氣總量的1/3。甲烷濃度低，煤層氣濃縮在安全性、技術(shù)、經(jīng)濟等方面還不夠理想等原因阻礙了煤層氣的大規(guī)模利用”。中國科學院理化技術(shù)研究所高級工程師張武向記者表示，“現(xiàn)在煤層氣的利用率不到30%，如果能將低濃度煤層氣也利用起來，不僅有效利用能源、節(jié)能減排，還能減少瓦斯給煤礦安全帶來的危害，提高安全生產(chǎn)水平”。

他告訴記者，由中國煤炭科工集團重慶研究院、重慶能源集團松藻煤電公司、中國科學院理化技術(shù)研究所3家單位共同建設(shè)的國內(nèi)首套低濃度煤層氣深冷液化工業(yè)化試驗裝置已經(jīng)在松藻煤電公司逢春煤礦建成，該裝置采用國際先進的MRC混合制冷工藝（深冷精餾法），在-182度的低溫和0.3mp的低壓下同步進行含氧煤層氣的分離和液化，每天能處理甲烷含量為29%—31%的低濃度煤層氣（瓦斯）4800立方米，生產(chǎn)液化甲烷氣（LNG）1.1噸。煤層氣液化提純后，其體積縮小為原來的1/625，甲烷濃度達到99%以上，達到工業(yè)和民用使用標準。

“低濃度煤層氣深冷液化工業(yè)試驗裝置和以前利用的技術(shù)生產(chǎn)工藝不同，以前的技術(shù)對煤層氣濃度要求高，必須達到60%-70%，現(xiàn)在30%以下的就可以。這套裝置的建成，讓我們看到了低濃度瓦斯的利用前景”，張武也坦承，“目前只是通過試驗獲取技術(shù)參數(shù)，還未實現(xiàn)工業(yè)化。我們在中試基地還需進行大量的試驗研究，為工業(yè)化裝備提供設(shè)計依據(jù)。而目前距離大規(guī)模應用還有一段距離”。

而此前媒體熱炒的天科股份與美國通用電氣公司全球研發(fā)中心簽署合作協(xié)議，其內(nèi)容也正是共同開發(fā)發(fā)電領(lǐng)域低濃度煤層氣濃縮技術(shù)。這份合作協(xié)議主要依托天科股份在煤層氣領(lǐng)域的變壓吸附氣體分離技術(shù)應用，在各種混合氣體及工業(yè)廢氣中提取氫氣、一氧化碳、二氧化碳等，注入低濃度煤層氣中提高其濃度。

除上述兩種含量的煤層氣之外，甲烷含量小于1%的屬極低濃度煤層氣，用于輔助燃料技術(shù)和逆流熱/催化氧化反應技術(shù)。作為輔助燃料的煤層氣有以下要求：主要燃料燃燒能夠產(chǎn)生引燃低濃度瓦斯所需要的溫度，用風地點靠近回風井，減少輸送費用。使用極低濃度瓦斯作為輔助燃料，可節(jié)約主要燃料8%-10%，減少瓦斯排放量20%-80%，目前美國、澳大利亞等國進行了相關(guān)研究利用，國內(nèi)應用較少。輔助燃料技術(shù)的極低濃度煤層氣利用主要存在的問題是，風排瓦斯在發(fā)動機燃料中所占比例較小，導致風排瓦斯利用率很低。

作為主燃料的極低濃度煤層氣，主要采用氧化燃燒技術(shù)，目前只有為數(shù)不多的幾家國內(nèi)外研制單位進行了煤礦乏風氧化技術(shù)的研究和裝置開發(fā)。逆流熱氧化技術(shù)研發(fā)國內(nèi)主要有中煤科工集團重慶研究院、勝動集團等單位，逆流催化氧化技術(shù)主要是北京化工大學。據(jù)記者了解，逆流式熱氧化技術(shù)目前存在穩(wěn)定性差、甲烷轉(zhuǎn)換率不高、熱能回收率低、尚未達到工業(yè)化等問題。逆流式催化氧化技術(shù)則局限于實驗室研究，需使用貴金屬催化劑，成本高，應用可能受限。