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美国的煤层气资源主要分布在西部煤田,占总资源量的7000。目前全美有6个主要煤田有商业化开发潜力。煤层气储量最大的煤田为皮塞斯煤田,达2. 38万亿m3,而圣胡安和黑勇士煤田则分别为1. 42万亿m3和0. 51万亿m3 0 澳大利亚的煤层气资源主要分布在鲍恩煤田和悉尼煤田,它们的煤层平均厚度分别为17m和6m,煤层气资源量分别为2. 26万亿m3和4. 61万亿m3 0 波兰的煤层气资源主要分布在上西里西亚和下西里西亚煤田,煤层气储量分别为1. 3万亿m,和254亿m3。3煤层气开采 目前,世界各国采用的煤层气开采方法可分为地面抽放和井下抽放两种。 井下煤层气抽放目前主要为煤矿安全服务,抽出的煤层气大多排入大气,仅有小部分被利用。井下煤层气抽放法可分为采前预抽和采空区抽放。地面煤层气抽放技术主要包括地面垂直钻孔抽放和定向钻孔抽放。而后者目前仅处于试验阶段。定向钻孔技术与井下水平长孔及地面垂直钻孔相比,既能大大减少占地面积,又可免去井下瓦斯抽放管道系统和煤层内的巷道工程。 地面抽放煤层气有利于从根本上改善煤矿安全,并能形成大规模开采。据美国黑勇士煤田橡树林沟煤矿的实测资料,原始煤层气含量为14. 2m3八,在采气11年后,降到3. 8m八,抽出率达到73写,从根本上消除了矿井瓦斯灾害的隐患。 煤层气的开采技术直接影响煤层气的质量和抽出率等。目前世界上常用的煤层气抽放方法的技术经济指标见表to 表1煤层气抽放方法的技术经济指标亿m3上升到1993年的207亿m3,气井数量也超过了6600口。在1992年,美国的两个最大煤层气生产基地圣胡安和黑勇士煤田,产量分别达到123亿m3和25. 9亿m3。目前美国已开始大规模地面抽放煤层气,其垂直钻孔水力压裂预抽技术抽放率已达到700080%。 独联体正积极开发洁净的煤层气资源。1991年,独联体的顿涅茨克、库兹涅茨克和沃里夫一沃伦三个煤田共生产煤层气7. 41亿m。独联体主要采用采前预抽和采空区封闭抽放两种方法抽放煤层气。预抽一般在采前几个月进行,抽放目的只是为了安全。独联体的本层抽放率为20004000,而邻近层抽放效率达40%一70000 德国在1991年瓦斯抽放量达4. 8亿m3,抽放效率为48.800,抽放孔达2979个。德国只进行井下瓦斯抽放,其中顶板瓦斯抽放约占80000 波兰有18座井工煤矿拥有瓦斯排放系统。1993年,这些煤矿共抽出2. 13亿m3甲烷。目前波兰采用综合方法最大限度地回收煤层气,该方法包括开采前、开采中和开采后用地面钻井和井下钻孔方法回收煤层气,其抽出效率可达800090000 中国有110个矿井拥有瓦斯抽放系统,其中采用本层瓦斯抽放的有58个,采用邻近层瓦斯抽放的有44个,其余煤矿则采用采空区抽放。1993年,中国煤矿井下回收的瓦斯量达5. 34亿m3。中国矿井瓦斯抽放率很低,平均为19.500。目前,中国正在开发和计划开发的煤层气项目有23个,其中包括联合国资助的4个项目。4煤层气利用 作为一种天然气,煤层气具有广泛的用途。目前,世界主要产煤国家正积极开发和利用这一洁净能源。1990年,各国煤层气利用量见表20抽放方法回收技术采空区抽放 井下钻孔 地面钻井30%80%CH, 低 50%采前抽放地面钻井井下钻孔90CH综合抽放所有技术表2主要产煤国家的煤层气利用(isso气体质量资金投八抽出率国家美国德国前苏联中国波兰英国中、高70 高80%-90%糕3. 753. 75 2. 85 美国在煤层气开发和利用方面处于领先地位。近几年来,煤层气产量迅速提高,从1991年的81. 7 52注:1988年数据。 当前,世界煤层气利用方案主要有下列几个方面:世界煤晨气开发利用现状煤炭工业部煤层气信.么中心孙茂远黄盛初朱超 摘要随着世界能源与环凌问题日益引起人们的注意,煤层气的开发利用在世界各国迅速展开。美国1994年的煤层气产量己达215亿m3,中国、澳大利亚和波兰等国也积极用地面和井下抽放方式开发煤层气。煤层气的利用已包括民用燃料、工业锅炉燃料以及瓦斯发电、生产化工产品和瓦斯汽车。本文将全面介绍世界主要产煤国家的煤层气资源分布、煤层气开采利用现状,讨论煤层气开采技术的特点,分析了煤层气开发过程中遇歹.的主要问题。 关键词煤层气开发利用概述 煤层气是与煤伴生、共生的气体资源,是一种潜在的洁净能源;同时它又是一种温室气体,在体积相同条件下,其温室效应是CO:的24. 5倍。据美国对全世界2000m以浅煤层气资源进行的评估,全世界煤层气资源量约为240万亿m3,是常规天然气探明储量的2倍以上。 煤层气在煤矿生产中常被称为瓦斯,是一种有害气体,有爆炸危险,对煤矿安全构成严重威胁。世界上许多煤矿有长期进行瓦斯抽放的历史,主要的瓦斯抽放方法有采前抽放和采空区抽放。俄罗斯、中国和德国煤矿井下瓦斯抽放量最大,分别达7. 4亿m3,5. 34亿m3和4亿m。美国主要采用地面抽放技术,1993年地面抽放的煤层气产量达207亿m3 0 作为一种新能源,煤层气利用正得到各国的高度重视。在美国,生产的煤层气直接进入天然气管道 世界煤层气开发利用现状系统。英国积极开发和应用瓦斯发电技术,并建成了一些示范工程,其中新建的哈华斯煤矿电厂装机容量达15MW。目前煤层气主要用于民用以及工业锅炉。2煤层气资源 目前,全世界拥有煤层气资源量约240万亿m,其中排名前七位的国家依次为:独联体17113万亿m3,加拿大5. 66-76. 4万亿m3,中国30- 35万亿m3,美国11. 35万亿m3,澳大利亚8. 514. 16万亿m3,德国和波兰均为2. 8万亿m3 0 独联体煤层气资源主要分布在顿涅茨克、伯朝拉、库兹涅茨克和卡拉干达,储量分别达。. 89万亿m3,0. 62万亿m,9. 63万亿m和0. 55万亿m o 中国的煤层气资源主要分布在鄂尔多斯盆地、泌水盆地、华北盆地、吐哈盆地、准格尔盆地和滇黔桂地区,它们的煤层气资源量均大于1万亿m3 0 51 目前,全世界拥有煤层气资源量约240万亿m3,其中排名前七位的国家依次为:独联体17113万亿m3,加拿大5. 66-76. 4万亿m3,中国30- 35万亿m3,美国11. 35万亿m3,澳大利亚8. 514. 16万亿m3,德国和波兰均为2. 8万亿m3 0 独联体煤层气资源主要分布在顿涅茨克、伯朝拉、库兹涅茨克和卡拉干达,储量分别达。. 89万亿m3,0. 62万亿m,9. 63万亿m和0. 55万亿m o中国的煤层气资源主要分布在鄂尔多斯盆地、泌水盆地、华北盆地、吐哈盆地、准格尔盆地和滇黔桂地区,它们的煤层气资源量均大于1万亿m3 0 美国的煤层气资源主要分布在西部煤田,占总资源量的7000。目前全美有6个主要煤田有商业化开发潜力。煤层气储量最大的煤田为皮塞斯煤田,达2. 38万亿m3,而圣胡安和黑勇士煤田则分别为1. 42万亿m3和0. 51万亿m3 0 澳大利亚的煤层气资源主要分布在鲍恩煤田和悉尼煤田,它们的煤层平均厚度分别为17m和6m,煤层气资源量分别为2. 26万亿m3和4. 61万亿m3 0 波兰的煤层气资源主要分布在上西里西亚和下西里西亚煤田,煤层气储量分别为1. 3万亿m,和254亿m3。09年,美国煤层气产量500亿立方米,占全部天然气总产量的8-10%目前,美国已有12个煤田的煤层气生产实现了商业化,共有5 000余口生产井,还有2 000多口井处于开掘中,煤层气产量从1983年的17亿m3猛增到1996年的295亿m3(这超出我国天然气年产量近100亿m3),形成了比较完整的煤层气产业。澳大利亚近年来煤层气产量也大幅度提高。2009年,澳大利亚共有煤炭生产井5200口,探明煤层气可采储量4934亿立方米,产量为40亿立方米。澳大利亚煤层气开采新技术运用非常多,目前主要采用的方法是通过注气来增加煤层气中气体流动的能量和气体的渗透。加拿大煤层气勘探开发进展来源:中国大中型盆地煤层气资源点击:87发布时间:2010-07-26加拿大早在20世纪80年代初期就开始在西部盆地从事煤层气勘探,20世纪90年代后由加拿大沉积和地质研究所组织对全国煤层气资源进行评价,同时一些公司在西部盆地及东部新斯科舍省部署了一批井,进行勘探和开采试验,近几年发展很快。据统计,加拿大17个盆地和含煤区煤层气地质储量15.231012m3,其中阿尔伯达省占76.54%,是加拿大最主要的煤层气资源基地。加拿大煤层气开发的起步时间基本与我国开展煤层气工作的时间相当。19782001年,加拿大仅有250口煤层气生产井,其中4口单井达到20003000m3/d。2000年开始,一些石油和能源公司开始加大对煤层气勘探和开发试验活动的投入,煤层气钻井数量逐年增加,钻井取得了令人鼓舞的结果,加拿大煤层气开发进入新的发展时期。2001年之前,只有70口煤层气井,产量为零,2002年到2004年的3年中,钻井和年产量发展迅猛。仅20022003年,就增加1000口左右的煤层气生产井,使煤层气年产量达到5.1108m3。煤层气生产井的单井日产量达30007000m3(图1-4)。2004年是加拿大煤层气开发最为繁忙的一年,截至2004年12月30日共有煤层气生产井1700口,2004年10月煤层气产量达到353.75104/dm3,主要产自马蹄谷组煤层,2005年计划打新井30004000口。中国煤层气资源量居全球第三2010-12-24 11:13:38 来源:【大中小】跟贴 0 条根据新一轮全国煤层气资源评价,我国埋深小于2000米煤层气地质资源量约为36.81万亿立方米,与我国陆上常规天然气资源量38万亿立方米基本相当。2006年国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)将大型油气田及煤层气开发列为16个重大专项之一后,我国的煤层气产业也随之步入了快速发展的轨道。根据国际能源机构(IEA)统计,我国煤层气资源量居世界第三。前两位是俄罗斯、加拿大,煤层气资源量分别为113万亿立方米、76万亿立方米。美国居第四位,资源量为21万亿立方米。国土资源部油气资源战略研究中心副主任车长波日前在第三届亚太非常规天然气(煤层气)国际会议上表示,截至2009年底,全国共施工各类煤层气井近4000口,建成煤层气地面开发产能25亿立方米/年,外输能力达40亿立方米/年,中国煤层气产业化已进入快速发展阶段。澳大利亚煤层气勘探开发现状来源:中国大中型盆地煤层气资源点击:62发布时间:2010-07-26澳大利亚是世界上除美国之外煤层气开发最活跃的国家。澳大利亚目前的煤层气业务主要在东部沿海地区开展。由于其主要城市和工业区分布在东部沿海地区,因此煤层气的开发和利用具有巨大的潜在市场。澳大利亚煤炭可采储量为399108t,平均甲烷含量为0.816.8m3t,煤层埋深普遍小于1000m,渗透率多分布在110mD,煤层气资源量为(814)l012m3,列世界第四位,2004年煤层气产量超过15108m3。澳大利亚的煤层气勘探工作始于1976年,1998年的产量只有0.56108m3,2004年煤层气产量占天然气总产量的25%,约为10108m3,煤矿瓦斯抽采达到15108m3。与美国20世纪90年代初期一样,澳大利亚正处在煤层气产业飞速发展的时期,产量迅速上升。澳大利亚煤层气开发潜在地区主要分布在东部三个含煤盆地(见图1-3)。悉尼盆地含煤面积为49000km2,最大煤层气潜在地区位于悉尼市区附近,埋深在250850m之间,煤层气资源约为4l012m3,为二叠、三叠纪煤,含气量普遍大于10m3/t,渗透率普遍偏低,目前年生产煤层气2.2108m3。苏拉特盆地是位于鲍温盆地之上的一个白垩纪第三纪含煤盆地,煤层气厚度1030m,埋藏深度一般在100400m,煤层含气量一般在314m3/t,煤阶主要为长焰煤气煤,面积301042km,煤层气资源量0.91012m3。目前在试气的区块煤层气单井产量在5001500m3/d,煤层渗透率在10300mD。鲍温盆地探明煤层气储量已经超过283.2108m3,该区煤层渗透率低和水平应力高,估算的煤层气资源量为41012m3。美国煤层气资源评价与勘探开发现状来源:中国大中型盆地煤层气资源点击:131发布时间:2010-07-26美国现有14个主要的含煤盆地,1200m埋深以浅的煤层气资源量为111012m3。美国煤层气资源主要分布在西部的落基山脉中新生代含煤盆地,在这一地区集中了美国84.2的煤层气资源,其余15分布在东部阿巴拉契亚和中部石炭纪含煤盆地中。目前,落基山脉中的新生代含煤盆地群不仅是美国煤层气资源最为富集的地区,而且是煤层气勘探开发最为活跃的地区。美国煤层气资源主要赋存在1500m以浅的煤层中,粉河盆地中的煤层气则主要赋存在1000m以浅的煤层中。美国是世界上开采煤层气最早和最成功的国家,它拥有较丰富的煤层气资源,估计资源量为21.191012m3,占世界第三位(图1-1)。已形成煤层气生产规模的盆地有圣胡安与黑勇士;新区有粉河、尤因塔、拉顿和中阿巴拉契亚。其煤层气工业起步于20世纪70年代,大规模的发展则是在20世纪80年代。其煤层气生产能力在短短的几年里直线上升,从1980年的不足1108m3,迅速上升到1990年的约100108m3,19931994年稳定在200108m3以上,2001年年产煤层气480108m3(图1-2)。1984年美国共有2840口煤层气井,1990年上升到2982口,1995年增到7256口井,2000年13986口,生产井数每五年翻一翻,且2004年煤层气产量达到了500108m3。圣胡安与黑勇士盆地保持高产稳产,但产量比重不断下降。1995年,其产量占全美煤层气产量的94,2000年占76。新区(粉河、拉顿和尤因塔等)发展迅速,产量比重上升,1995年占全美2,到2000年则达19。粉河盆地采用低煤阶洞穴完井技术,2004年产量达95108m3,占全美的19%;中阿巴拉契亚采用高煤阶定向羽状水平井技术,2004年产量达20108m3,占全美的4%。(一)圣胡安盆地圣胡安盆地面积大约19425km2,位于科罗拉多州、新墨西哥州、亚利桑那州和犹他州的交汇地区。该盆地南北长161km,东西宽144km,主要含煤地层为Fruitland组,煤层气的生产也主要在Fruitland组中。然而,一些煤层气保存在下覆地层和邻近的Pictured Cliffs砂岩中,很多井都对两个层系进行了完井。Fruitland组煤层厚度在613m间,全盆地煤层厚度在13m到24m。Fruitland组地下水的矿化度一般小于10000mg/L。在北部该地层的一半,地下水矿化度一般在3000mg/L以下,在露头附近的煤层气井,其矿化度在500mg/L以下。典型的煤层气井埋深在33390m(1101300ft)。圣胡安盆地地质上的特点主要表现为煤层厚而广、中高的气体含量、中高的煤阶、适度的煤层渗透率、中高的水产量、煤层超高压以及煤层上下岩层的封闭性好等,因此它被认为是世界上最具有生产能力的煤层气盆地。(二)粉河盆地粉河盆地位于怀俄明州的东北部和蒙大拿州的东南部,面积大约为66822km2,其中75%位于怀俄明州境内。该盆地的50%煤层气藏被认为具有生产潜力。该盆地的煤层在不同深度上具有砂岩、页岩互层的特点。其主要产煤地层埋深在50620m(Randall,1991)。该盆地最上部地层为Wasatch组,从地表延伸到地下300m(1000ft)。该组中的煤层大部分较为连续,但厚度不大,一般在2m以下。Fort Union组直接在Wasatch组之下,厚度可达1000m。Fort Union组中的煤层主要分布在顶部的Tongue River段之中。Tongue River段的厚度在500600m,其中煤层的总厚度为120m。单煤层厚度最后达15m厚。煤层气的生产主要来源于Tongue River段之中。Fort Union组为Gillette城提供市政用水,同时也提供了煤层气资源。该组煤层中的水资源比周围的砂岩要丰富,并且煤层的导水性也比砂岩的导水性好。砂岩和煤层同时产水和煤层气,产出水的总矿化度符合饮用水标准。粉河盆地是美国煤层气产量增长最快的盆地,巨厚的煤系地层沉积使煤层总气量也很大。但在盆地开发初期,其低含气量、低地层压力被认为阻碍了煤层气的发展。但是,该盆地厚而分布广泛的煤层及巨大的煤炭资源恰好弥补了煤层气含量不足的缺点。1986年,WYATT石油公司在该盆地钻探了第一口煤层气井,该井的产水量很大,但产气量却很小。之后,一些公司又钻了一些较浅的煤层气井,产量有所增加。至1998年底,共钻探煤层气井550口,日产煤层气249104m3,单井平均日产量4530m3。1997年粉河盆地煤层气产量为3.6108m3。由于浅井较低的钻井费用,较短的完井时间与较好的水质,加速了该盆地煤层气的发展。据蒙大拿州和怀俄明州的土地局在2003年1月发布的消息,该盆地将钻60000口新井并建设相关的公路、管线、电力以及压缩机等设施。截止2004年,粉河盆地已经钻有约14000口生产井,主要分布在怀俄明州境内。(三)拉顿盆地拉顿盆地位于落基山脉Laramide盆地的南部,面积为5698km2,在科罗拉多和新墨西哥州边界的地方。该盆地南北长207.2km,东西宽129.5km(Stevens et al.,1992)。该盆地是一个被拉伸的两翼不对称的向斜,在盆地的中心最深处,厚达60007500m。该盆地的煤层主要分布在白垩系Vermejo组和古新世Raton组中,它们是由三角洲前缘相和滨海相构成的,拥有众多不连续的煤层和薄煤层。其下覆地层是Trinidad砂岩,埋深由地表到地下1200m以下,该盆地煤层埋深由盆地边缘小于150m,到盆地的北部最深处达1230m。Vermejo组的厚度大约为106m,其煤层呈透镜状或连续状产出,且在全盆地均有分布,总厚度在312m之间。Raton组中的煤层一般较薄,并且连续性差,埋深范围在0700m,向西逐渐变薄,其上覆的Poison Canyon组变厚。盆地中大部分的煤都是挥发分的褐煤。据测得,其含气量为1.42m3/t11.32m3/t。在该盆地的南部边缘,Purgatorie河谷附近,煤层气有明显的向地表渗漏现象。而在盆地的北部,只是在煤矿开采区发现有甲烷向地表的渗漏现象。并且该盆地甲烷向地表渗漏的地区主要发生在峡谷中。在Vermejo和Raton组的煤层气勘探过程中,有水产出,且水质较好,符合民用饮用水标准。其下覆地层中的Trinidad砂岩、Vermejo和Raton组中的其他砂岩层,以及侵入岩的岩脉和岩床中的水也都符合饮用水水质标准。该盆地Vermejo和Raton组中的煤层气资源量为2888.33108m3(Rtevens et al.2001)。拉顿盆地的凭据煤层气的日产量为8495.10m3,在2000年的年产量为8.72108m3。拉顿盆地的煤层气井普遍应用了水力压裂的方法进行煤层气增产。在大多数情况下,在煤层的生产过程中,当产水量突然下降时煤层气可持续稳定生产。但是在有些煤层气井中,水的产量却一直保持不变,同时煤层气的产量也随之增加。这可能是由于水力压裂沟通了煤层附近的含水层所致。(四)尤尼塔盆地尤尼塔盆地的绝大部分位于犹他州,只有一小部分在科罗拉多州的西北部。盆地面积约为37425.5km2(Quarterly Review, August 1993)。在地层上,尤尼塔盆地与Piceance盆地相接,在构造上,它们被Douglas Creek穹隆所分割。尤尼塔盆地的西侧是San Rafael隆起和Uncompahgre抬升,北侧是尤尼塔山。该盆地的一个重要的沉降发生在晚白垩纪和始新世,其煤层则形成在Mesaverde组。然而,高挥发分的烟煤主要存在于Mancos页岩的Ferron Sandstone段中。根据犹他州地测局的数据,在该盆地形成了一个207.3km(128.8英里)长、31.1km(19.32英里)宽的,厚度在312m的Ferron煤层走廊。(UGS 1997)在Ferron Sandstone段煤层中夹有砂岩层,并形成了45225m(150750ft)厚的碎屑岩沉积,其煤层的埋深范围从3002300m(Garrison et al.,1997)。Blackhawk组岩性为煤层含一些砂岩、页岩及粉砂岩的夹层,该组钻井深度在14001460m之间(Gloyn and Sommer,1993)。尤尼塔盆地的Blackhawk组和Ferron Sandstone段煤层中所含水均符合民用饮用水标准。在Castlegate地区的Blackhawk组中,地下水的总矿化度为5000mg/L,低于民用饮用水标准的10000mg/L,这说明在该地区的煤层气井所排的水符合美国的饮用水标准(EPA 2002)。尤尼塔盆地的全面勘探始于20世纪90年代(Quarterly Review,1993)。据当时犹他州地测局的资料,该盆地煤层气的地质资源量在(22649.362831.7)108m3之间(Gloyn and Sommer,1993)。到2000年,煤层气总产量为21.4359108m3(GTI,2002)。在走廊北部的Ferron Sandstone段煤层,共有470口生产井,生产了56.63108m3煤层气,平均日产736.06104m3(EPA 2002b)。(五)黑勇士盆地黑勇士盆地主要位于美国阿拉巴马州,其轮廓近似三角形,面积为15500km2,是美国著名的产煤盆地,也是世界煤层气工业的发源地。其煤层的单层最大厚度为2.4m,单井最大总煤层厚度为7.6m,煤阶最高为低挥发分烟煤,煤层为常压或欠压状态,含气量约为620m3/t。在黑勇士盆地,煤层气井是以多煤层水力压裂的方式完井的(Lambert et al.,1987;Spafford and Saulsberry,1993)。在一个固定的区块内,钻井和完井技术对煤层气的产量影响不大(Lambert et al.,1987;Sparks et al.,1993)。这表现在两口相邻的井采用相似的完井处理后,煤层气的产量可能由于某个因素的不同而相差很大,甚至可以相差十几倍(Malone et al.,1987)。有资料表明,在一个207.2km的地段上,当煤层气井的距离为0.2km时,两口井之间并没有相互的影响记录。这表明,影响产量的因素具有原地性的特点。OAK GROVE煤层气田自1980年12月12日建成投产以来,黑勇士盆地已建成了18个煤层气田,到1994年,煤层气产量已达到26.6108m3。(六)阿拉斯加在阿拉斯加州政府的资助下,自然资源部和油气公司在Wasilla的东北地区钻成了第一口煤层气井。这个项目证明了煤层气资源位于Cook Inlet盆地的浅部,并刺激了一些公司在盆地北部的一些私有的区块内进行煤层气的勘探。1999年,阿拉斯加州油气公司开始了一个新的项目,该公司承诺这个项目可以增加该州的煤层气经济可开发资源。这个非竞争性的浅层气计划,允许各企业在地下1000m勘探开发天然气(包括煤层气)。为了鼓励各公司参与这个计划,参与者无需向州政府缴纳勘探租用金,并且申请费仅为500美元,而每年每英亩的租金为50美分(而不像常规油气那样由1美元升到了3美元)。通过对煤层气生产模型的模拟、以及对地质和地理数据进行分析,DGGS和TBEG认为至少有25个区具有煤层气资源(Tyler and others,2000)。其中有三个煤层气富集的盆地已经得到了证实:(1)在Wainwright附近的North Slope盆地的西部。(2)在Chignik湾附近的阿拉斯加半岛。(3)Fort Yukon的Yukon Flats盆地。(七)美国其他盆地上述的几个盆地主要分布在落基山地区,在该地区的其他盆地仍然有巨大的煤层气资源,如Denver,Greater Green River和Piceance盆地,很多煤层气公司正在对这些盆地进行勘探。国外煤层气资源勘探开发现状来源:中国证券报作者

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