煤層氣,或稱煤層氣體,近年來已經成為美國、加拿大、澳洲等國的重要能源來源。這種天然氣是從煤層中提取的,主要成分為甲烷,並且經常被形容為「甜氣」,因為其不含氫硫化物。與傳統的天然氣儲層相比,煤層氣擁有獨特的儲存方式以及開採挑戰。
煤層氣的存在與地下煤礦密不可分,但它的開採卻面臨著許多獨特的挑戰與風險。
煤層氣中的甲烷是透過一種稱為「吸附」的過程存儲在煤的固態矩陣中。這使得它不同於從典型的沙岩或其他傳統天然氣儲層中的氣體,後者多半是以自由氣的形式存在,並在高壓下可被抽取。煤層的孔隙中存在著甲烷的近液態形式,而開放的瑕疵(稱為 cleats)則可因水的飽和而含有自由氣或水。
煤層氣的商業開採起源於對煤層中甲烷的通風,最早的做法是在人們發現一些煤層具有「氣體」特性後,在煤層進行開採前鑽井以排出甲烷。到了1970年代,隨著美國聯邦政府對天然氣開採的價格管控導致市場價格低迷,煤層氣作為一種新的天然氣資源獲得推動。
煤層氣的開採不僅要考慮技術挑戰,還要面對潛在的環境影響。
煤層氣的儲層為雙孔隙性儲層,煤的矩陣有助於儲存氣體,而瑕疵則影響氣體的流動。雖然煤層氣的孔隙率通常在10%到20%之間,瑕疵的孔隙率卻僅在0.1%到1%之間。此外,煤的吸附能力與其質量和等級密切相關,吸附能力範圍通常在100到800 SCF/噸之間。
煤層氣的抽取過程中產生的廢水帶來了受污染的風險,水的質量依賴於地質因素,可能含有不希望的濃度像是重金屬和鹽類。所產生的甲烷,如不加以控制,亦可能洩漏進入大氣層,這會對環境造成長期影響。而在氣化過程中,釋放出的二氧化碳同樣也是環保考量的一環,需妥善管理。
當前,煤層氣的商業生產主要集中在美國、澳洲、加拿大、以及印度等地。澳洲的煤層氣資源以昆士蘭和新南威爾斯為主,而美國的主要產區則是落基山州。
作為一種與傳統天然氣儲層顯著不同的氣體形式,煤層氣的開採技術和環境影響需要更多的重視和研討。面對日益嚴峻的能源需求和環境保護的挑戰,我們或許需要重新思考煤層氣在未來能源結構中的角色會是什麼?