隨著科技革命的到來，世界能源正在形成煤炭清潔化革命、非常規(guī)油氣革命、新能源革命與智能化革命等多種能源革命跨界發(fā)展的新浪潮。人類利用能源也正在從高碳向低碳、非碳化發(fā)展。而“煤炭地下氣化”有可能成為這次浪潮的新生力量。

煤炭地下氣化可有效避免因采煤引起的安全和生態(tài)環(huán)境問題，提高資源利用效率，變物理采煤為化學(xué)采氣，有效緩解“富煤”和“氣不足”之間的矛盾。如果該技術(shù)取得成功，將引領(lǐng)中國(guó)“天然氣革命”，實(shí)現(xiàn)天然氣產(chǎn)量跨越增長(zhǎng)。

主要目的層為中深層

目前，煤炭地下氣化技術(shù)已基本成熟，但受工藝技術(shù)本身及市場(chǎng)、安全環(huán)保等外部環(huán)境的影響，產(chǎn)業(yè)化步伐進(jìn)展緩慢。中深層和產(chǎn)業(yè)融合將是未來煤炭地下氣化的發(fā)展方向。

不考慮煤階、地表?xiàng)l件等因素，初步匡算，中國(guó)埋深1000-3000米的可氣化煤炭折合天然氣資源量為（272-332）×1012 立方米，是常規(guī)天然氣資源量的3倍，與非常規(guī)天然氣資源量的總和相當(dāng)，開發(fā)潛力巨大。

國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，淺層煤炭地下氣化技術(shù)基本成熟，但受地質(zhì)選區(qū)過程中論證不充分、地下氣化技術(shù)和工藝對(duì)地質(zhì)、工程、地面要求非常高且技術(shù)本身仍需完善和絕大部分淺層試驗(yàn)項(xiàng)目受外部環(huán)境影響大等因素影響，并沒有取得規(guī)模產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

而相對(duì)于淺層煤層，中深層煤炭地下氣化有很多優(yōu)點(diǎn)：一是氣化爐遠(yuǎn)離地表及飲用水源，避免了直接環(huán)境污染；二是埋深增大有利于增加氣化爐的密閉性，避免了大量裂隙導(dǎo)致的產(chǎn)出氣泄漏；三是隨著埋深增大溫度提高，氣化反應(yīng)速度和熱值也隨之提高。

但隨著埋深的增大，地層壓力也隨之加強(qiáng)，地層情況更為復(fù)雜，施工和監(jiān)測(cè)控制技術(shù)難度增加，項(xiàng)目成本也隨之上漲。為盡量避免可能的地下水污染以及避開與煤炭開采企業(yè)的業(yè)務(wù)范圍重疊，煤炭地下氣化未來一定是向中深層、深層甚至超深層發(fā)展。

發(fā)展面臨多重挑戰(zhàn)

中深層煤炭地下氣化反應(yīng)機(jī)理更為復(fù)雜，對(duì)工程工藝技術(shù)要求也更高，因此，中深層煤炭地下氣化工業(yè)化試驗(yàn)仍面臨諸多挑戰(zhàn)。

受高溫高壓影響，中深層煤炭氣化化學(xué)反應(yīng)機(jī)理從簡(jiǎn)單的燃燒干餾反應(yīng)為主變成甲烷化反應(yīng)為主，地下反應(yīng)過程更為復(fù)雜，這也使其對(duì)地質(zhì)選區(qū)標(biāo)準(zhǔn)的要求更高，對(duì)反應(yīng)精準(zhǔn)控制的工藝技術(shù)要求也隨之增加。

環(huán)境影響也是挑戰(zhàn)之一。煤炭地下氣化對(duì)環(huán)境影響主要包括地下水污染及大量二氧化碳的排放。地下水污染物包括苯及其衍生物、酚類化合物、多環(huán)芳烴、雜環(huán)化合物等有機(jī)污染物及氨氮、氰化物和金屬元素等無機(jī)污染物。這些污染物可以有效防控，但無法低成本根除。

產(chǎn)出氣中二氧化碳處理是煤炭地下氣化規(guī)模化生產(chǎn)后必須面對(duì)的另一個(gè)環(huán)境問題。結(jié)合油氣工業(yè)的開發(fā)實(shí)踐，二氧化碳有三種處理途徑：一是用于鄰近低滲油田的驅(qū)油并埋存，打造“煤炭地下氣化—石化煉廠用氫—二氧化碳提高原油采收率與埋存”石油石化凈零排放示范工程；二是就近在合適地層中直接埋存；三是提純后直接利用，一般用于食品行業(yè)，制成干冰用于制冷，以及開展二氧化碳超臨界萃取等。

石油石化企業(yè)將是開發(fā)主力

由于煤炭地下氣化的能量密度、產(chǎn)氣速度和效率均遠(yuǎn)高于目前開發(fā)的非常規(guī)氣，有望開辟中國(guó)特色的快速有效供氣的戰(zhàn)略新途徑。

不過，煤炭地下燃燒和氣化過程極其復(fù)雜（包括一些可逆的化學(xué)反應(yīng)），是多學(xué)科集成技術(shù)體系，對(duì)技術(shù)和工藝要求較高，涉及地下地質(zhì)、鉆完井、裝備制造、地面處理等與天然氣產(chǎn)業(yè)相關(guān)的諸多技術(shù)。

對(duì)此，石油石化企業(yè)由于資源目標(biāo)主體不同和長(zhǎng)期積累，具有煤炭企業(yè)難以比擬的中深層地下（井下）技術(shù)、天然氣管網(wǎng)、化工、市場(chǎng)以及融合發(fā)展的整體優(yōu)勢(shì)。

首先，石油石化企業(yè)的油氣田勘探開發(fā)技術(shù)，對(duì)地下氣化項(xiàng)目有重要的促進(jìn)作用。特別是定向鉆井和連續(xù)油管等技術(shù)的進(jìn)步，推動(dòng)了近年來煤炭地下氣化技術(shù)由巷道式向無井式的跨越式發(fā)展。

其次，石油石化企業(yè)可通過油氣開發(fā)配套技術(shù)引領(lǐng)中深層煤炭地下氣化產(chǎn)業(yè)發(fā)展，有針對(duì)性地完善煤炭地下氣化的選址、建爐、注氣、點(diǎn)火、生產(chǎn)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

最后，煤炭地下氣化與石油石化企業(yè)現(xiàn)有油氣產(chǎn)業(yè)鏈融合度高，不僅可因地制宜與天然氣產(chǎn)業(yè)鏈、煉化業(yè)務(wù)、礦區(qū)用能替代、儲(chǔ)氣庫(kù)業(yè)務(wù)、二氧化碳驅(qū)油與埋藏業(yè)務(wù)、氫能產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)現(xiàn)協(xié)同發(fā)展，實(shí)現(xiàn)資源的立體綜合開發(fā)及利用，更能拉動(dòng)石油石化企業(yè)相關(guān)技術(shù)服務(wù)產(chǎn)業(yè)向新興業(yè)務(wù)的橫向擴(kuò)張和高精尖技術(shù)的縱深發(fā)展，實(shí)現(xiàn)煤炭地下氣化產(chǎn)業(yè)與油氣產(chǎn)業(yè)的高度融合發(fā)展，發(fā)揮“1+1>2”的協(xié)同效應(yīng)。