編者按：我國作為煤炭大國，煤巖氣資源豐富、分布廣泛、勘探開發(fā)潛力巨大。但由于成藏賦存機理不清、儲層物性差、動用難度大，煤巖氣一直被視為勘探開發(fā)“禁區(qū)”。近年來，中國石油創(chuàng)新形成了深層煤巖氣富集理論與開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)，推動鄂爾多斯盆地東緣深層煤巖氣勘探開發(fā)實現(xiàn)世界級重大突破，為加快推進我國煤巖氣開發(fā)積累了大量寶貴經(jīng)驗。本期《創(chuàng)新導刊》邀請業(yè)內(nèi)專家探討煤巖氣勘探開發(fā)理論技術(shù)進展、面臨挑戰(zhàn)以及發(fā)展前景。敬請關(guān)注?！　?/p>

　　示范引領(lǐng) 揭開煤巖氣的神秘面紗

　　早在2005年，新疆油田就在準噶爾盆地白家海地區(qū)常規(guī)油氣直井，開展深層（超過2000米）煤巖層段試氣，獲日產(chǎn)氣7000立方米。深層煤巖儲層內(nèi)的天然氣引起各方重視。2021年，新疆油田在準噶爾盆地白家海地區(qū)部署的彩探1H水平井，獲日產(chǎn)氣5.7萬立方米，實現(xiàn)煤巖氣重要突破；煤層氣公司在鄂爾多斯盆地東緣大吉區(qū)塊部署的吉深6-7平01水平井，壓裂后獲日產(chǎn)氣10萬立方米。2022年，在鄂爾多斯盆地部署的納林1H、佳南1H和米172H等風險探井獲日產(chǎn)氣5萬立方米至10萬立方米，拉開了煤巖氣規(guī)模勘探開發(fā)序幕。2023年底，中國石油在鄂爾多斯盆地東緣建成了大吉煤巖氣先導試驗區(qū)，年產(chǎn)量突破10億立方米，成為我國首個煤巖氣田。

　　2022年，中國海油在鄂爾多斯盆地臨興區(qū)塊部署的探井，壓裂后測試獲日產(chǎn)氣6萬立方米，2023年探明地質(zhì)儲量1010億立方米。2023年，中國石化在鄂爾多斯盆地大牛地氣田部署的探井，壓裂后獲日產(chǎn)氣10.4萬立方米。2024年，西南油氣田公司在四川盆地遂寧地區(qū)部署的探井，壓裂后獲日產(chǎn)氣8.1萬立方米。

　　勘探開發(fā)實踐發(fā)現(xiàn)，煤巖氣作為一種新類型天然氣資源，具有游離氣占比高、存在微距運移的特點，在儲層類型上與煤層氣相似，在天然氣賦存特征上與頁巖氣相似，在開發(fā)方式上與頁巖氣、致密氣相似，是一種特殊類型的非常規(guī)天然氣資源。

　　2023年4月22日，中國石油召開深層煤巖氣勘探開發(fā)技術(shù)研討會，通過廣泛研討，首次將這種新類型非常規(guī)天然氣稱為煤巖氣。2023年5月23日，在《鄂東大吉區(qū)塊深層煤層氣國家級開發(fā)示范區(qū)建設(shè)方案》評估中，專家組建議深層煤層氣也稱深地煤巖氣或深層煤層致密氣。2024年年初，股份公司副總地質(zhì)師、勘探開發(fā)研究院黨委書記李國欣牽頭組織煤巖氣研發(fā)團隊，開展《煤巖氣地質(zhì)特征、富集規(guī)律與開發(fā)機理研究》攻關(guān)，并根據(jù)勘探開發(fā)實踐需要，并綜合已有研究認識，將“煤巖氣”定義為“煤巖自身生成或其他氣源運移而賦存于煤巖中，游離態(tài)和吸附態(tài)并存，游離氣含量高，通過儲層改造可快速產(chǎn)氣并能獲得工業(yè)化開采的烴類氣體”。

　　創(chuàng)新突破 打造煤巖氣科技品牌

　　勘探開發(fā)研究院與長慶油田、煤層氣公司、冀東油田和遼河油田等單位構(gòu)建創(chuàng)新聯(lián)合體，明確煤巖氣地質(zhì)與開發(fā)特征，創(chuàng)新地質(zhì)理論認識，研發(fā)儲層評價技術(shù)體系，發(fā)展完善水平井多段壓裂技術(shù)，有力推進煤巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

　　開展基礎(chǔ)研究，明確煤巖氣地質(zhì)與開發(fā)基本特征。在地質(zhì)方面，煤巖氣具有三大特征：一是煤巖儲層中游離氣與吸附氣并存，富含游離氣（占總含氣量的20%至50%）；二是在良好頂?shù)装宓膴A持下，煤巖氣自生自儲-微距運移聚集，并可有他源氣充注；三是煤巖割理裂縫發(fā)育，在重力與浮力的共同作用下，游離氣在構(gòu)造高部位富集，差異富集特征明顯。與傳統(tǒng)煤層氣相比，煤巖氣具有高壓力、高溫度、高含氣、高飽和、高游離“五高”特點。在開發(fā)方面，煤巖氣具有三大特征：一是有效開發(fā)需最大限度溝通儲層，游離氣在彈性能作用下，產(chǎn)出后隨儲層壓力降低，吸附氣解吸形成接替；二是與煤層氣井需人工解除儲層水壓力封閉的開采方式不同，煤巖氣井主要依靠地層能量開采；三是煤巖氣井返排初期即可產(chǎn)氣，日產(chǎn)氣5萬立方米至10萬立方米。

　　理論技術(shù)不斷創(chuàng)新發(fā)展，打造中國石油煤巖氣科技品牌。在地質(zhì)認識方面，提出鄂爾多斯盆地深層8號煤巖儲層保存條件好，在良好頂?shù)装鍔A持下形成壓力封存箱，具有大面積連續(xù)分布特征的認識，明確灰?guī)r、泥巖、砂巖3種頂?shù)装孱愋椭星皟煞N保存條件好。研究成果指導納林1H等風險勘探井位部署，實施后獲日產(chǎn)氣5萬立方米至8萬立方米。在實驗技術(shù)方面，創(chuàng)新形成了保壓取芯含氣量、高溫高壓等溫吸附、原位孔隙度測試等系列特色技術(shù)，支撐完成91口煤巖氣井的分析測試。在儲層評價方面，提出鄂爾多斯盆地8號煤巖的小層劃分方案，明確儲層中上部存在煤巖氣開發(fā)的“黑金靶體”，其產(chǎn)氣貢獻率是其他儲層的3至6倍。在儲層改造方面，創(chuàng)新提出聚能壓裂新理念，將人工裂縫從“多、短、密”轉(zhuǎn)變?yōu)椤吧?、長、疏”，聚焦壓裂能量，利用高能量提升支撐劑遠距離輸送能力。在鄂爾多斯盆地開展聚能壓裂試驗，1569米水平段實現(xiàn)日產(chǎn)氣11.3萬立方米，同時壓裂成本降低18.5%。

　　迎接挑戰(zhàn) 推進全生命周期提質(zhì)提效

　　當前煤巖氣勘探開發(fā)總體效果好于預期，但仍面臨4個挑戰(zhàn)：一是煤巖氣勘探開發(fā)基礎(chǔ)理論尚不成熟。煤巖氣的賦存狀態(tài)、富集規(guī)律、煤巖力學特征、裂縫擴展規(guī)律與滲流機理等科學難題尚未解決。二是關(guān)鍵工程技術(shù)亟待攻克。針對煤巖儲層塑性強、滲透率低的特點，目前大液量、大砂量、大排量的壓裂工藝適用性仍不確定。三是煤巖氣開發(fā)完全成本仍較高，規(guī)模開發(fā)效益尚未達標。四是煤巖氣管理政策與技術(shù)標準體系有待建立，現(xiàn)行煤層氣的相關(guān)標準規(guī)范并不適用于煤巖氣。

　　為此，需要進一步強化煤巖氣形成與富集機制研究，創(chuàng)新多相流體流動產(chǎn)出理論認識，加快形成煤巖氣高效開發(fā)關(guān)鍵工程技術(shù)系列，推行“一全六化”工程方法論，實現(xiàn)煤巖氣全生命周期提質(zhì)提效，助力煤巖氣實現(xiàn)高效開發(fā)利用。

　　前景廣闊 煤巖氣或成為增儲上產(chǎn)新力量

　　初步評價，我國煤巖氣地質(zhì)資源量超過30萬億立方米，其中鄂爾多斯盆地資源量超過20萬億立方米，塔里木、四川、渤海灣和吐哈等盆地資源量均超過2萬億立方米，具備高效開發(fā)的資源基礎(chǔ)。截至2024年8月，中國石油在鄂爾多斯盆地新增探明煤巖氣地質(zhì)儲量3366億立方米、預測儲量1萬億立方米，落實了我國首個萬億立方米煤巖氣大氣區(qū)，形成大吉區(qū)塊和納林河-米脂北2個千億立方米儲量區(qū)，煤巖氣開發(fā)技術(shù)系列1.0基本定型，預計2024年產(chǎn)量達到25億立方米。

　　參照大吉區(qū)塊萬億立方米儲量可建百億立方米年產(chǎn)規(guī)模，同時考慮到四川、渤海灣等盆地補充，初步預測，到2035年，全國有望探明煤巖氣地質(zhì)儲量5萬億立方米，實現(xiàn)年產(chǎn)量規(guī)模400億立方米至500億立方米。煤巖氣將成為天然氣產(chǎn)量增長新動力，為我國天然氣快速增儲上產(chǎn)貢獻力量。（作者趙群系勘探開發(fā)研究院非常規(guī)研究所黨支部書記、高級工程師，作者陳艷鵬系勘探開發(fā)研究院非常規(guī)研究所副所長、高級工程師。）

　　企業(yè)實踐》》》

　　長慶油田：讓“黑金”變“綠能”　　

　　中國石油網(wǎng)消息（特約記者 宋藝洲 通訊員 蘇文杰 孟欣）截至10月8日，長慶油田盆地東部天然氣評價項目組已完鉆水平井48口，有效鉆遇率達95%；完成壓裂改造試采38口，歷年累計產(chǎn)氣量超1.8億立方米，煤巖氣勘探開發(fā)勢頭一路向好。

　　煤巖氣是我國重要的油氣戰(zhàn)略接替資源，推進煤巖氣革命是保障國家能源安全的重要舉措之一。鄂爾多斯盆地資源稟賦得天獨厚，盆地煤巖作為優(yōu)質(zhì)烴源巖，天然氣儲量十分豐富。近年來，集團公司高度重視煤巖氣勘探開發(fā)工作，明確提出要打造鄂爾多斯煤巖氣勘探開發(fā)示范項目，并將煤巖氣列為天然氣七大建產(chǎn)工程之一。

　　作為鄂爾多斯盆地煤巖氣開發(fā)的鏈長單位，長慶油田將推動煤巖氣增儲上產(chǎn)作為重要使命任務，從控制資源、評價富集、規(guī)模試驗、加快上產(chǎn)4個層次，強化科技攻關(guān)和精細管理，全方位提速增效，快速落實國內(nèi)首個煤巖氣萬億立方米大氣區(qū)，奮力打造第二個蘇里格。

　　要再造一個蘇里格，首先要有高效率。今年4月，長慶油田抽調(diào)精兵強將，成立盆地東部天然氣評價項目組，高效推進煤巖氣勘探開發(fā)工作。項目組按照“平臺標準化部署、鉆井工廠化作業(yè)、壓裂流水化施工、排采一體化運行”高效生產(chǎn)組織模式，推動生產(chǎn)組織效率整體提升20%以上。

　　在保證高效率的同時，也要有高效益。蘇里格是“三低”效益開發(fā)的典范，煤巖氣不僅要在產(chǎn)量上打造蘇里格，更要在效益上對標蘇里格。

　　盆地東部煤層微伏構(gòu)造發(fā)育，水平井導向難度大，如何精準鉆遇氣層？面對煤巖易塌、鉆井風險高等難題，項目組經(jīng)過4輪技術(shù)迭代，攻關(guān)定型盆地東部優(yōu)快鉆井技術(shù)，全面推廣低成本防塌鉆井液體系，形成高排量、高轉(zhuǎn)速、高鉆壓的“三高”鉆井模式，制定針對性的井筒清潔措施，鉆井周期由第一輪的89天降至現(xiàn)在的34天，速度、成本不斷逼近致密氣。8月份，項目組完鉆的2口水平井連續(xù)刷新水平段最短鉆井周期、水平段單日最大進尺等紀錄。

　　9月末，陜北大地涼意逼人，盆地東部壓裂作業(yè)現(xiàn)場卻是一派火熱景象。盆地東部天然氣評價項目組試氣副經(jīng)理賈建鵬介紹：“項目組通過現(xiàn)場的壓裂車，將支撐劑和配套液體注入地層，打開孔隙，建立更多的‘通道’，將煤巖氣快速開采出來?！币蕴豳|(zhì)增效為目標，項目組探索定型經(jīng)濟壓裂技術(shù)模式，經(jīng)濟壓裂試驗20口井，初期日產(chǎn)氣5.2萬立方米，壓裂成本大幅降低。利用返排液重復利用水質(zhì)標準與井組回用模式，將返排液加以處理，再進行循環(huán)利用，在解決水資源匱乏等問題的同時，節(jié)省單井成本。

　　“通過持續(xù)開展管理創(chuàng)新與技術(shù)攻關(guān)，盆地東部水平井主體開發(fā)技術(shù)基本定型，按照當前內(nèi)部市場化價格計算，盆地東部具備煤巖氣規(guī)模效益開發(fā)條件?！表椖拷M生產(chǎn)經(jīng)理胡喜鋒告訴記者。

　　煤層氣公司：煤巖氣開發(fā)駛?cè)搿翱燔嚨馈薄　?/p>

　　中國石油網(wǎng)消息（特約記者 楊華 通訊員 李澤澤）10月8日，在山西省永和縣樓山鄉(xiāng)陳家塬村，黃土高原的溝壑深處，吉深15-7井臺上機泵轟鳴，正在進行壓裂施工。煤層氣公司壓裂管理技術(shù)人員梁智飛興奮地說：“該井臺4口深層煤巖氣井投產(chǎn)后可日增天然氣30萬立方米?！?/p>

　　煤層氣公司突出“大上深煤”戰(zhàn)略方向，堅持守正創(chuàng)新，探索形成深層煤巖氣富集理論與開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)，以技術(shù)的革命性突破一舉攻克了2000米以深煤層氣勘探開發(fā)這一世界性難題，有效支撐了鄂爾多斯盆地東緣大吉區(qū)塊深層煤巖氣勘探開發(fā)先導試驗的成功實施，建成我國首個百萬噸油氣當量的深層煤巖氣田。

　　思維創(chuàng)新，突破開發(fā)“禁區(qū)”。煤層氣公司通過深入開展“解放思想大討論”，堅決破除“在挑戰(zhàn)面前不敢亮劍”“只求過得去、不求過得硬”等思想禁錮，形成探尋煤層氣資源“有沒有、或許有、大概有、基本有、絕對有”的分步論證，實施大規(guī)模壓裂要打好“辨、模、避、控、堵、調(diào)、壓、排”組合拳等思想共識。公司首席技術(shù)專家李曙光帶頭成立攻關(guān)團隊，探索形成“黑金靶體織密縫網(wǎng)壓裂技術(shù)”，創(chuàng)新實施全生命周期一體化采氣工藝，叩開了深層煤巖氣資源有效動用的大門。

　　技術(shù)創(chuàng)新，助推上產(chǎn)加速。煤層氣公司積極構(gòu)建應用一代、研發(fā)一代、儲備一代的“三個一代”技術(shù)創(chuàng)新體系，最大限度釋放和激發(fā)創(chuàng)新活力。為推進深層煤巖氣增儲上產(chǎn)，技術(shù)人員創(chuàng)新深部煤儲層“大規(guī)模碎裂貫通式”改造理念，創(chuàng)立了以構(gòu)建超大、超密、充分支撐體積縫網(wǎng)為目的的“極限體積壓裂”新思路，在吉深6-7平01井測試求產(chǎn)達10.1萬立方米/天?，F(xiàn)如今，大吉氣田一口口深層煤巖氣井直入地宮、力擒氣龍。僅2年時間，公司累產(chǎn)超1億立方米的井臺就達4個，累產(chǎn)超千萬立方米的深層煤巖氣井達到88口，率先探索出了一條深層煤巖氣資源評價和效益動用的發(fā)展之路。

　　管理創(chuàng)新，力促生產(chǎn)提效。煤層氣公司相繼推出“12345”導向管理模式、儲層壓裂“三大轉(zhuǎn)變”、地面工程“十化”等新理念新做法，為促進深層煤巖氣井高效投產(chǎn)注入了強勁動力。為進一步壓實責任鏈條，公司建立“大運行”管理模式，強化過程管控，在所屬勘探開發(fā)建設(shè)分公司設(shè)立土地手續(xù)辦理、供水、供電、下套管質(zhì)量等“十個專班”，將每個生產(chǎn)組織環(huán)節(jié)牢牢抓緊。今年以來，公司完鉆水平井著陸成功率100%，平均煤層鉆遇率96.8%，平均鉆完井周期同比縮短37.8%。