▲吉深6-7平01井場

 

 

 

國家能源局近日發(fā)布的2024年全國油氣勘探開發(fā)十大標(biāo)志性成果提到，深層煤巖氣年產(chǎn)量僅用3年時間快速提升至25億立方米，成為天然氣增產(chǎn)新亮點。當(dāng)前，1500米以淺的煤層氣（瓦斯）更多作為煤炭生產(chǎn)的伴生資源，開采正面臨儲量減少、效益下降問題。伴隨近年更深層的煤巖氣資源勘探與開發(fā)技術(shù)取得突破，我國煤層氣開發(fā)逐步由“淺”入“深”，為產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了新方向。到2035年，全國煤巖氣產(chǎn)量有望達(dá)到400億—500億立方米。

 

 

 

淺部開采漸遇“瓶頸”

 

 

 

自20世紀(jì)80年開始，美國逐步實現(xiàn)煤層氣商業(yè)開發(fā)，但之后頁巖氣產(chǎn)業(yè)興起，對煤層氣的投資開發(fā)隨之減少。美國煤層氣年產(chǎn)量從2008年的556.71億立方米減少至目前的200億立方米左右。當(dāng)前，澳大利亞已取代美國成為全球煤層氣最大生產(chǎn)國，年產(chǎn)量超過400億立方米。

 

 

 

我國煤層氣資源豐富，2000米以淺地質(zhì)儲量達(dá)30萬億立方米以上，可采儲量12.5萬億立方米以上，約占常規(guī)天然氣的四分之一，是我國天然氣資源的重要補(bǔ)充。多年來，中國石油、中國石化、中國海油和山西華新集團(tuán)等一批能源企業(yè)有力推動了我國煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2024年，我國煤層氣新增探明地質(zhì)儲量達(dá)7000億立方米。

 

 

 

中石油煤層氣公司執(zhí)行董事周立宏在接受《中國能源報》記者采訪時表示：“我國早期進(jìn)行煤層氣開發(fā)是為確保煤礦安全生產(chǎn)。通過‘先采氣、后采煤’的方式，提前抽采煤炭瓦斯，減少煤礦生產(chǎn)事故風(fēng)險。”同時，由于瓦斯直接排放對大氣污染嚴(yán)重，伴隨近年政策不斷推進(jìn)瓦斯銷毀或利用，讓瓦斯“變害為利、變廢為寶”。

 

 

 

但是，當(dāng)前“煤與瓦斯共采”的方式逐步遇到瓶頸，儲量低、開采效益差成為問題。周立宏也指出：“煤礦開采深度較淺，裂隙等導(dǎo)致地表水進(jìn)入煤層，造成了部分煤層氣散失。排水采氣是煤炭開采必不可少的步驟，而從經(jīng)濟(jì)效益角度看，淺層煤層氣只作為煤炭的伴生資源，品位低、單井效益差、產(chǎn)量不穩(wěn)定等問題持續(xù)困擾。”

 

 

 

向“深”突破資源接替

 

 

 

從儲層角度看，1500米以深的深層煤層氣被稱為煤巖氣，與淺層煤層氣有所區(qū)分。面對淺層煤層氣開發(fā)效益差的問題，美國先前曾嘗試開發(fā)煤巖氣，但技術(shù)不完善導(dǎo)致產(chǎn)量依然有限，且深部開采成本高，難以和頁巖氣產(chǎn)量的迅速增長相抗衡。中國礦業(yè)大學(xué)（北京）地測學(xué)院教授李勇指出：“美國頁巖氣產(chǎn)量能迅速超越煤層氣，主要是由于北美海相頁巖沉積穩(wěn)定、生烴條件優(yōu)越，更易開發(fā)其中賦存的資源。而目前我國的頁巖氣開發(fā)主要在四川盆地，相比之下，煤炭資源分布更廣，伴隨向深開采技術(shù)不斷完善，未來我國煤巖氣產(chǎn)量有望超過頁巖氣。”

 

 

 

李勇進(jìn)一步表示：“埋深小于1500米的傳統(tǒng)煤層氣以吸附氣為主，占煤層總含氣量90以上。開采以‘排水—降壓—解吸—擴(kuò)散—滲流’模式為主。而埋藏更深的煤巖氣則是游離氣與吸附氣并存，游離氣占總含氣量的20—50%，壓后開井快速高產(chǎn)，無須長期排水，大幅提升了經(jīng)濟(jì)效益。”

 

 

 

 

▲吉深6-3平臺

 

 

 

2024年，我國深層煤巖氣勘探開發(fā)已經(jīng)進(jìn)入“快車道”，在鄂爾多斯盆地探明3個千億方級深層煤巖氣大氣田，探明地質(zhì)儲量突破5000億立方米，接近該地區(qū)以往煤層氣探明總量的70%。中石油煤層氣公司去年立足鄂爾多斯盆地東緣大吉區(qū)塊，實現(xiàn)了大吉深層煤巖氣田高效增儲上產(chǎn)，日產(chǎn)氣量突破700萬方，年生產(chǎn)能力達(dá)到20億方，已建成我國首個百萬噸油氣當(dāng)量深層煤巖氣田。此外，中國石化在延川南區(qū)塊年產(chǎn)煤層氣4億立方米，實現(xiàn)了中-深層煤層氣商業(yè)規(guī)模開發(fā)；中國海油在鄂東北神府區(qū)塊探明深層煤巖氣儲量超過1100億立方米。

 

 

 

技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)高效開采

 

 

 

周立宏表示，深層煤巖氣早期被視為開采禁區(qū)，傳統(tǒng)觀念認(rèn)為埋深增加會使儲存條件變差、吸附氣含量降低，但近年研究表明，深層煤單位體積總含氣量是淺層煤的2—3倍，且煤巖分布范圍廣，煤層氣由淺部的伴生資源轉(zhuǎn)為主力開發(fā)資源。盡管深層煤巖氣儲量大，資源稟賦好，但開采面對的地質(zhì)條件相比淺層更加復(fù)雜，一系列挑戰(zhàn)仍影響著高效開采。

 

 

 

例如，當(dāng)前煤巖氣開發(fā)借鑒頁巖油氣開發(fā)技術(shù)，采用長水平井加大型體積壓裂技術(shù)。但煤炭疏松易坍塌，限制了水平井長度。周立宏表示，當(dāng)前中石油煤層氣公司正在挑戰(zhàn)3公里長水平井，當(dāng)前鉆井提速和防坍塌技術(shù)取得突破，同時節(jié)水改造和低成本壓裂技術(shù)持續(xù)完善，讓煤巖氣開采的“低成本、高產(chǎn)量”成為可能。

 

 

 

而在儲層預(yù)測方面，周立宏指出，和頁巖氣類似，煤巖氣開采也存在“甜點體”概念，要實現(xiàn)高效開發(fā)，必須精準(zhǔn)把握這一氣體最富集區(qū)域的位置，生產(chǎn)效益才可能達(dá)到商業(yè)化開發(fā)的水平。“當(dāng)前我們的儲層精準(zhǔn)預(yù)測技術(shù)不斷完善。針對鄂爾多斯盆地相關(guān)區(qū)域，我們明確了儲層中上部存在煤巖氣開發(fā)‘黑金靶體’，這一區(qū)域的產(chǎn)氣貢獻(xiàn)率可以達(dá)到其他儲層的3至6倍。”

 

 

 

當(dāng)前煤炭的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)開采下限約為1500米，更深層的煤炭資源難以直接開采。煤巖氣開采主要仍針對深層煤巖中的天然氣資源，并未觸及煤炭資源本身。下一步，深層煤炭作為富含碳、氫元素的有機(jī)巖，資源屬性有望進(jìn)一步釋放。通過加熱深層煤炭實現(xiàn)煤炭地下氣化，探索地下煤制氣，不僅能夠提升煤層氣產(chǎn)量，同時也可有力推動煤炭資源化利用。