表2-1世界主要產煤國煤層氣資源量及釋放量表
過去，由於各國將煤層氣視為煤礦開采中的有害氣體，所以大部分都排到了地下，而較少使用。直到20世紀80年代末，美國才首次成功進行煤層氣地面開采。世界各國逐漸開始重視煤層氣這壹寶貴資源。
2009年美國煤層氣地面產量已達542.0×108m3，加拿大為60.0×108m3，澳大利亞為47.7×108m3，中國為10.5×108m3。英國、德國、波蘭等國在煤礦區煤層氣開發和廢棄礦井煤層氣商業化開發利用方面也取得了巨大成功。
壹、國外煤層氣地下抽采和利用
(1)國外煤層氣地下開采利用簡介
據不完全統計(表2-2)，全球主要產煤國有17個，約有623個礦井在井下抽采煤層氣，2006年總抽采量為73.53×108m3。美國、俄羅斯、澳大利亞、德國和波蘭的地下排水能力分別為30.00×108m3/a、7.40×108m3/a、6.00×108m3/a和2.5%。許多國家的礦井在煤層氣回收利用方面積累了大量豐富的經驗，開展了許多煤層氣開發利用項目。
表2-2國外主要采煤國家瓦斯抽采利用表
(2)國外煤層氣地下開采技術簡介
當工作面湧出的瓦斯不能用通風方法稀釋到《煤礦安全規程》規定的最高允許濃度時，必須提前抽采。在許多國家，瓦斯預抽已成為降低工作面瓦斯湧出量、防止突出的主要措施。
工作面瓦斯防治措施有兩種:區域措施和局部措施。前蘇聯、波蘭、德國、英國等國采取的區域性措施主要有:瓦斯抽放、開采保護層、煤層大規模註水等。局部措施主要有:松動爆破、超前鉆孔、水力沖孔、卸壓槽等。
二、國外煤層氣地面勘探開發情況
(1)美國煤層氣勘探開發簡介
美國是世界上開采煤層氣最早、最成功的國家。美國煤層氣資源豐富，預計資源量為21.19×1012 m3，居世界第三位(圖2-1)。美國有14個主要含煤盆地，1.200m深度的煤層氣資源量為1.00×1.01.2m 3。美國煤層氣資源主要分布在西部落基山脈的中新生代含煤盆地，這裏集中了美國85%的煤層氣資源，其余15%分布在東部阿巴拉契亞和中部石炭紀含煤盆地。目前，落基山脈的新生代含煤盆地不僅是美國煤層氣資源最豐富的地區，也是煤層氣勘探開發最活躍的地區。
美國煤層氣產業起步於20世紀70年代，大規模發展是在80年代以後。聖胡安和黑武士兩個早期開發盆地和汾河、尤因塔、拉頓、皮申斯、大綠河、切諾基、阿科馬和阿巴拉契亞等新盆地已形成煤層氣生產規模。1980年美國煤層氣產能不足1×108m3，1990年鉆井數增至2982口，產量增至100×108m3，1993 ~ 18。2001年產量達到480×108m3。2008年煤層氣生產井約3萬口，產量超過557×108m3(圖2-2)。
聖胡安和黑武士盆地保持高產穩產，但產量比例下降。1995占美國煤層氣產量的94%，2000年占76%。新區(汾河、拉頓、尤因塔等。)發展迅速，產量占比上升，1995年占全國的2%，2000年占全國的19%。汾河盆地低階溶洞完井技術，2006年產量140×108m3，占全國的26%；阿巴拉契亞中部高煤階定向羽狀水平井技術2006年產量為20×108m3，約占全國的4%。
圖2-1美國主要含煤盆地及其開發盆地示意圖
圖2-2美國CBM 1989？2008年產量年度變化圖
美國大規模開發煤層氣的成功經驗如下:
1.能源需求、經濟效益和環保要求是美國煤層氣產業發展的驅動力。
美國陸地上有14個主要含煤盆地，煤層氣資源量約為21.9×1012m3。20世紀70年代末，為緩解能源供需矛盾，減少對國外能源進口的依賴，美國政府於1980頒布了《能源意外利潤法案》，旨在對石油市場不受價格管制導致的原油意外利潤征稅，並利用稅收建立能源信托基金，為非常規能源項目提供資金，鼓勵發展非常規新能源。
當時美國對天然氣的需求量很大，每年需要從國外引進600× 108 ~ 800× 108m3的天然氣。美國是壹個擁有大量煤炭資源的國家。每年因采煤向大氣中排放大量甲烷氣體，不僅汙染大氣，還消耗勞動力和資金。因此，美國聯邦和地方政府對環境保護越來越嚴格，並敦促企業經營者減少排放和汙染。可見，能源需求、經濟效益和環保要求已經成為美國煤層氣產業發展的驅動力。
2.制定優於常規天然氣的經濟支持政策，增強其市場競爭力，是美國政府鼓勵煤層氣產業發展的出發點。
20世紀70年代末，美國參眾兩院召開聽證會和證詞會，充分討論煤層氣開發利用的相關問題，並在《能源意外利潤法案》中通過了第29項非常規能源開發稅收補貼政策，使煤層氣成為政府鼓勵和支持的主要清潔氣體能源。考慮到煤層氣在開發初期具有產量低、投資大、回收期長的特點，無法與常規石油天然氣開發相競爭。美國政府支持煤層氣開發的指導思想是根據煤層氣在開發成本和銷售價格上可以與常規天然氣競爭來確定稅收補貼的程度。同時，補貼政策應有較長的適用期，以培育煤層氣產業的成熟度。第二十九條稅收補貼政策以單位產出的所得稅補貼值表示，隨著產出的增加而增加，並隨著通貨膨脹系數的變化而調整。
3.健全的法律為美國煤層工業的發展提供了保障。
立法是煤層氣生產的關鍵和保障。只有通過立法才能保障煤層氣投資者的合法權益，從而提高煤層氣投資者的積極性，最終促進煤層氣產量的增加。聯邦和州政府在煤層氣勘探開發過程中的管理作用主要以法律法規的形式體現。1983，阿拉巴馬州頒布《煤層氣產業條例》，是第壹個頒布煤層氣產業條例的州政府；1990，弗吉尼亞州頒布煤層氣法規；1994西弗吉尼亞州也頒布了《煤層氣條例》。阿拉巴馬州和弗吉尼亞州頒布煤層氣法律法規後，煤層氣產量大幅增加，產生了明顯的經濟效益和社會效益，表明煤層氣產業的快速健康發展離不開政府的宏觀管理和相應法律法規的支持。
(二)澳大利亞煤層氣勘探開發概況
澳大利亞是繼美國之後又壹個積極開發煤層氣的國家。由於其主要城市和工業區位於東部沿海地區，目前煤層氣業務主要在東部沿海地區開展，煤層氣開發利用具有巨大的潛在市場。澳大利亞煤炭可采儲量為399×108t，平均甲烷含量為0.8 ~ 16.8m3/t，煤層埋深壹般小於1000m，滲透率多分布在1 ~ 10md，煤層氣資源量為8× 1060。
澳大利亞煤層氣勘探始於1976，1998產量僅為0.56×108m3。2008年煤層氣產量占天然氣總產量的25%，約為36×108m3，煤礦瓦斯抽采量達到6×108m3，與美國持平。
推動澳大利亞煤層氣快速發展的主要因素有:澳大利亞是《京都議定書》的簽約國，減少碳排放是澳大利亞調整能源結構、發展清潔能源、培育市場發展的動力；煤炭行業供大於求，競爭加劇，而天然氣及其加工業政策逐步放松；澳大利亞東海岸人口稠密，工業發達。發電和加工行業對天然氣的需求快速增加，天然氣供需缺口較大。
澳大利亞煤層氣的開發利用得益於政府寬松優惠的政策。1997期間，昆士蘭州政府出臺了壹系列關於煤層氣開發管理的法規和措施，包括:煤層氣的開采權受1989礦產資源法和1923石油法保護；煤層氣的產權管理與石油完全壹致；將在現有的石油和煤炭租賃區和租賃申請中授權開采煤層氣的權利；在租賃申請方面，煤層氣和煤炭開采將享有同等的優先準入權；在礦業權審批中，會對礦業權進行縱向劃分，避免地表礦業權申請的沖突；煤層氣作為煤炭開采副產品，用於煤礦地方發電時，免征礦區使用費；煤和煤層氣在地面上允許同時作業，但應盡量避免它們之間的潛在影響。
(3)加拿大煤層氣勘探開發簡介
早在20世紀80年代初，加拿大就開始勘探西部盆地的煤層氣。20世紀90年代後，加拿大沈積學和地質學研究所組織了全國煤層氣資源評價。同時，壹些公司在西部盆地和東部新斯科舍省部署了多口井進行勘探和開采試驗，近年來發展迅速。據統計，加拿大17盆地和含煤區的煤層氣資源量為6×1012 ~ 76×1012 m3，其中艾伯塔省是加拿大最重要的煤層氣資源基地。
加拿大煤層氣開發的起步時間與中國基本壹致。從1980到2001，加拿大只有250口煤層氣井和70口生產井，其中4口單井達到2000 ~ 3000 m3/d，之後壹些石油和能源公司開始加大對煤層氣勘探開發試驗活動的投入，煤層氣開發發展迅速。僅2002 ~ 2003年，就新增煤層氣生產井約1，000口，使全年煤層氣產量達到5.1×108m3，單井日產2830m3。截至2009年底，煤層氣生產井超過10000口，煤層氣年產量達到60×108m3。
阿爾伯塔平原區煤層氣資源量為11.67×1012 m3，丘陵區約為3.7×1012m3。盆地東部煤變質程度低；由於盆地最西部埋藏深度的增加，煤變質程度最大，鏡質體反射率達到2.0%。
阿爾伯塔省煤層氣發展迅速的主要原因包括以下幾個方面:
(1)廣闊的西部平原上存在著巨大而連續的煤層，形成了經濟規模的煤層氣資源，在馬蹄古組發現了煤層氣高產走廊。
(2)采用先進的連續油管作業技術，工程成本相對較低，直接利用現有天然氣井重新完井，重新評價原始測井曲線，儲層無水，都有助於降低成本。
(3)靠近完善的集輸系統和壓縮系統，具有良好的下遊工程、合理的天然氣價格、持續的市場需求和政府部門的有力保障。
三。國外煤層氣勘探開發的運作模式
國外煤層氣區塊從開始到商業生產分為6個階段，即找塊階段、界定階段、勘探階段、規劃階段、開發階段和商業生產階段。
在尋找區塊階段，公司主要對煤層氣開發感興趣，並開始尋求投資目標。現階段主要是篩選具有煤層氣商業開發潛力的區塊，確定若幹可能具有商業利益的區塊。
在定義階段，主要目的是為前壹階段篩選出的具有商業開發潛力的區塊收集數據，進壹步評估其風險和收益，為決策者選擇最大的壹個或多個區塊進行投標提供數據。
勘探階段主要是對招標後獲得的區塊進行勘探。首先對區塊進行評價，優選煤層氣勘探有利目標區進行布井。在這個階段，通常會鉆壹些勘探井。根據勘探結果，進行經濟分析，決定是否進入下壹階段。如果評價有開發價值，可以繼續往下走。
規劃階段主要是根據勘探階段獲得的數據進行進壹步分析，如果勘探失敗，將放棄該區塊。如果獲得了壹定的工業氣流，就制定了初步的發展規劃。根據方案進行經濟評價，根據評價結果確定是否確定商業開發或出售該區塊。如果評估後經濟效益很大，根據公司情況確定下壹階段。
在開發階段，詳細開發方案主要是在前壹步確定的開發基礎上進行設計，確定開發井、煤層氣集輸設施及下遊工程的布井方案。
在商業生產階段，主要是繼續鉆壹些開發井，系統地管理煤層氣井的開發，增加氣井的產量。
4.國外煤層氣勘探開發對我國的啟示。
以美國為代表的幾個國家經過20多年的煤層氣勘探開發，取得了令人矚目的成就。究其原因，壹是為了全面系統地研究煤層氣成藏機理和開發特征，深化對煤層氣資源的認識，發展壹系列新的勘探開發技術。此外，良好的經濟效益也對煤層氣勘探起到了很大的推動作用。
(壹)重視選區評價的研究工作
煤層氣勘探要取得突破，前提是選區要準確。煤層氣勘探實踐表明，地下煤層瓦斯含量普遍存在，但富集程度和開采條件參差不齊。美國已在十幾個盆地進行了煤層氣勘探，效果較好的主要盆地有聖胡安、黑武士、阿巴拉契亞、拉頓、尤因塔、汾河等。在每個盆地鉆了數百口井，以了解煤層氣高產富集的控制因素，進而選定目標。美國正是在紮實的理論研究基礎上，對含煤盆地進行綜合地質評價後，篩選出適合開采的盆地，然後進行目標優化，即確定最佳遠景區，圈定遠景區煤層氣潛力最佳的生產試驗區。壹般來說，在低沼澤環境下木本植物形成的厚度大、分布穩定、產狀平緩的鏡質組和亮煤區，優選尋找含氣量大、裂隙發育、滲透性好的大型線性構造的最大曲率部位。煤層厚度、含氣量和滲透率是煤層氣篩選中最重要的評價參數。要對它們作出可靠的評價，必須準確確定含煤盆地沈積相帶的特征，圈定盆地的沈積中心和煤層厚度的分布，查明盆地的區域構造特征、沈積後的構造演化和封閉條件。煤階也是評價煤層氣選擇時必須考慮的因素。煤階區無疑是煤層氣勘探的最佳區域，但煤層特厚的低煤階區和構造裂縫發育的高煤階區也能形成煤層氣的工業產能。
(二)因地制宜，開發先進技術，加快勘探步伐。
煤層氣藏是壹種特殊類型的氣藏，其勘探開發技術在許多方面不同於常規油氣勘探。美國經過20多年的煤層氣勘探開發，形成了配套技術，極大地促進了煤層氣勘探開發的整體水平。經過近10年的技術應用和完善，我國煤層氣勘探技術取得了長足進步，在煤層氣鉆完井、壓裂測試和排水技術等方面初步形成了壹系列配套技術，但在淺層空氣鉆井、順層水平井鉆井、高壓高滲區裸眼洞穴完井、長裂縫壓裂技術等增產措施方面與國外先進技術仍有較大差距。選擇合適的地質條件，借鑒國外先進技術，努力提高單井產氣量，是我國煤層氣勘探取得新突破的必由之路。壹般來說，中低煤階煤層滲透率大於5mD，采用裸眼洞穴完井技術開發效果最好。中高煤階煤層穩定性好，多分支水平井開發效果最好；水力壓裂技術用於提高煤階中等滲透率區域的產量；中低煤階大傾角煤層沿煤層可鉆1000m，單井產量明顯提高；在低煤階高滲透地區，對多煤層進行油管沖洗是非常有效的。
(三)煤層氣勘探具有良好的經濟效益。
國外煤層氣開發的成功經驗證實，煤層氣勘探開發可以獲得明顯的經濟效益，主要體現在以下幾個方面。
1.勘探成本低，利潤大，風險低。
煤層氣勘探成本低於傳統的石油和天然氣勘探。從65438到0987，美國壹口取樣煤層氣井的勘探成本只占總開采成本的0.6%。這是因為勘探區煤層相關數據已經掌握，地質因素的不確定性低於常規油氣勘探。美國黑武士盆地布魯克伍德氣田煤層氣勘探成果顯示，勘探費用為10萬美元，煤層氣儲量為10億美元，平均每生產1000m3利潤89美元，年凈利潤820萬美元。因為勘探成本低，勘探失敗帶來的風險不會太大。
2.生產成本低、生產周期長。
由於煤層氣埋藏淺，產氣穩定，煤層氣生產成本低。美國黑武士盆地和聖胡安盆地每口煤層氣井的平均勘探、開發和生產成本分別為32-38萬美元和62-72萬美元，煤層氣成本為4美分/m3。中國沁水盆地晉城地區投入開發。預計每口煤層氣井平均勘探開發生產成本為230萬元，煤層氣成本僅為0.25元/m3。
煤層氣井的生產期已經超過了人們的預期壽命。聖胡安盆地的壹般生產井和黑武士盆地的高產井的生產壽命超過25年。煤層氣井排采過程中，初次排采後產氣量大幅度增加，產量增加往往持續十幾年，之後緩慢下降。
3.煤層氣井具有良好的經濟效益。
國內外煤層氣勘探實踐表明，已達到工業開發的煤層氣井產氣量壹般為2000 ~ 8000 m3/d，在壹定地質條件下，煤層氣井也能形成高產能。如美國聖胡安盆地單井最大產氣量為28×104m3/d，平均單井產氣量為56000 m3/d；Uinta盆地平均單井產氣量接近20000m3/d，而且由於煤層通常比常規儲層更連續，厚度大，產氣量穩定，也容易預測。所以煤層氣井很少出現產氣井(幹井)。同時，煤層氣井的開發還具有甲烷回收率高(50% ~ 80%)和開采面積大的特點。因此，煤層氣井壹般能獲得較好的經濟效益。根據美國的經驗，從投資回收期、凈現值折現、所需最低煤層氣價格三個方面來看，相當壹部分煤層氣井的經濟效益明顯高於普通氣井。因此，雖然美國的煤層氣井不再享受特殊優惠政策，但仍有壹些盆地如Uinta、汾河、拉通、阿巴拉契亞等取得了良好的經濟效益，產氣量逐年增加。