溫聲明 周 科 鹿 倩

0 引言

中石油煤層氣有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱中石油煤層氣公司）自2008年成立以來，立足鄂爾多斯盆地東緣，持續(xù)加大煤層氣勘探開發(fā)力度，加強(qiáng)煤層氣開發(fā)瓶頸技術(shù)攻關(guān)，在“十二五”末，建成了鄂爾多斯盆地東緣國(guó)家級(jí)煤層氣產(chǎn)業(yè)示范基地，具備了年產(chǎn)百萬噸級(jí)生產(chǎn)能力，形成了中低煤階煤層氣勘探開發(fā)理論和配套技術(shù)，為促進(jìn)我國(guó)煤層氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，增加清潔能源供應(yīng)量，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，作出了重要貢獻(xiàn)。進(jìn)入“十三五”以來，按照“立足鄂東、突破新疆、發(fā)展內(nèi)蒙（古）、探索新區(qū)”的發(fā)展思路，大力實(shí)施增儲(chǔ)上產(chǎn)，持續(xù)攻關(guān)煤層氣與煤系地層天然氣綜合開發(fā)技術(shù)，勘探開發(fā)技術(shù)持續(xù)得到優(yōu)化和完善，產(chǎn)銷量年均增長(zhǎng)50×104t油當(dāng)量，2019年即將建成年產(chǎn)200×104t非常規(guī)氣田，煤層氣開發(fā)進(jìn)入規(guī)模發(fā)展新階段。

近年來我國(guó)煤層氣產(chǎn)業(yè)增速放緩，為促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，增加清潔能源供應(yīng)量，亟需圍繞做大做強(qiáng)我國(guó)煤層氣產(chǎn)業(yè)這一重大課題開展研究工作。為此，筆者系統(tǒng)梳理了中石油煤層氣公司在煤層氣產(chǎn)業(yè)取得的勘探開發(fā)進(jìn)展，探究了我國(guó)的煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，提出了有利于煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的5大主攻方向。

1 勘探開發(fā)概況

近年來，中石油煤層氣公司堅(jiān)持立足鄂爾多斯盆地東緣國(guó)家煤層氣產(chǎn)業(yè)示范基地建設(shè)，實(shí)施滾動(dòng)勘探開發(fā)、增儲(chǔ)上產(chǎn)。同時(shí)，積極探索新區(qū)新領(lǐng)域，在新疆準(zhǔn)噶爾、吐哈、三塘湖盆地等外圍區(qū)塊進(jìn)行煤層氣勘探，推進(jìn)煤系氣綜合開發(fā)利用。主要取得了3個(gè)方面的進(jìn)展和成效。

1.1 鄂爾多斯盆地東緣煤層氣勘探開發(fā)穩(wěn)步推進(jìn)，儲(chǔ)量產(chǎn)量規(guī)模不斷擴(kuò)大

1.1.1 儲(chǔ)量規(guī)模超過 5 000×108m3

中石油煤層氣公司成立以來累計(jì)提交煤層氣地質(zhì)儲(chǔ)量超過 5 000×108m3，其中近 3 年提交的地質(zhì)儲(chǔ)量占總量的60%。2018年，新增煤層氣地質(zhì)儲(chǔ)量超過千億立方米，在鄂爾多斯盆地東緣保德區(qū)塊提交了國(guó)內(nèi)首個(gè)煤層氣探明儲(chǔ)量復(fù)算報(bào)告并順利通過原國(guó)土資源部評(píng)審，使保德氣田成為我國(guó)第一個(gè)大型中低煤階煤層氣田。

1.1.2 年產(chǎn)量規(guī)模超過 20×108m3

在鄂爾多斯盆地東緣累計(jì)實(shí)施8個(gè)產(chǎn)能建設(shè)項(xiàng)目，累計(jì)完成產(chǎn)能建設(shè)32×108m3。2018年年產(chǎn)量22×108m3，生產(chǎn)水平超過 150×104t油當(dāng)量，預(yù)計(jì)2019 年產(chǎn)能將達(dá)到 25×108m3，具備 200×104t油當(dāng)量生產(chǎn)能力。

1.2 鄂爾多斯盆地東緣煤系氣勘探開發(fā)取得突破性進(jìn)展

近幾年，持續(xù)推進(jìn)煤系地層立體勘探開發(fā)和資源綜合利用，累計(jì)提交探明儲(chǔ)量超過2 000×108m3。探明并規(guī)模開發(fā)了山西省第一大超千億立方米煤系氣整裝大氣田，目前年產(chǎn)能超過10×108m3。

1.3 新疆地區(qū)煤層氣勘探取得重要進(jìn)展

“十三五”以來，圍繞如何做大我國(guó)煤層氣產(chǎn)業(yè)這一重大課題，中石油煤層氣公司在穩(wěn)步推進(jìn)鄂爾多斯盆地東緣煤層氣產(chǎn)業(yè)基地建設(shè)的同時(shí)，努力尋找煤層氣優(yōu)質(zhì)資源戰(zhàn)略接替區(qū)。在充分總結(jié)國(guó)外和我國(guó)煤層氣成功開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定了以中低煤階煤層氣資源為戰(zhàn)略接替主攻方向，將新疆地區(qū)作為建設(shè)我國(guó)第三大煤層氣生產(chǎn)基地的首選戰(zhàn)略接替區(qū)。突出加大了新疆地區(qū)煤層氣勘探工作力度，在準(zhǔn)噶爾盆地的硫磺溝和后峽區(qū)塊開展了二維地震和探井等實(shí)施工作；與中國(guó)石油天然氣股份有限公司吐哈油田公司及新疆油田公司合作，先后在和什托洛蓋區(qū)塊、吐哈—三塘湖盆地的馬朗凹陷，部署實(shí)施了探井、評(píng)價(jià)井組、老井壓裂和老井復(fù)排等工作，開展了綜合研究，基本摸清了各區(qū)塊煤層氣的基本地質(zhì)條件和勘探潛力。

1.3.1 后峽區(qū)塊煤層氣勘探進(jìn)展

后峽區(qū)塊位于準(zhǔn)噶爾盆地南側(cè)，屬新疆天山褶皺帶北麓，為一獨(dú)立的小型山間盆地，呈現(xiàn)“三凹兩凸”的基本構(gòu)造格局，面積568 km2。2017年通過實(shí)施二維地震和探井，初步明確了區(qū)塊的煤層氣地質(zhì)特征。區(qū)塊主要發(fā)育侏羅系西山窯組和八道灣組煤層。西山窯組具有煤層層數(shù)多、累計(jì)厚度大的特點(diǎn)，探井A1井揭示了91 m厚的煤層，該井投排3個(gè)月見套壓，4個(gè)月開始產(chǎn)氣，顯示出良好的產(chǎn)氣潛力。經(jīng)評(píng)價(jià)優(yōu)選有利區(qū)煤層氣資源量 1 800×108m3，勘探開發(fā)前景廣闊。

1.3.2 三塘湖盆地煤層氣勘探進(jìn)展

三塘湖盆地位于新疆維吾爾族自治區(qū)東部，面積5 400 km2，發(fā)育4個(gè)富煤凹陷，其中馬朗和條湖凹陷勘探程度較高，基本被三維地震覆蓋，區(qū)內(nèi)有油氣探井350口，煤層段取心井4口，煤層段壓裂試氣井5口。2017年以來，中石油煤層氣公司與中國(guó)石油吐哈油田公司合作，共同開展煤層氣勘探，部署實(shí)施了探井和井組，在馬朗凹陷實(shí)施的T1井，獲取41.9 m厚煤層巖心，圍繞T1井實(shí)施的7口井井組單井揭示42～48 m的厚煤層。經(jīng)綜合評(píng)價(jià)優(yōu)選，4個(gè)凹陷埋深2 000 m以淺的煤層氣有利區(qū)總面積為2 100 km2，預(yù)測(cè)煤層氣資源量為 2 500×108m3。

2 勘探開發(fā)技術(shù)發(fā)展情況

從“十一五”以來，中石油煤層氣公司依托國(guó)家和中石油煤層氣科技重大專項(xiàng)，以鄂爾多斯盆地東緣中高煤階、中低煤階煤層氣和煤系地層天然氣為目標(biāo)，持續(xù)開展勘探開發(fā)技術(shù)攻關(guān)，不斷優(yōu)化和完善配套技術(shù)，為鄂爾多斯盆地東緣煤層氣示范基地建設(shè)提供了有效的技術(shù)支撐。

在“十二五”末，中石油煤層氣公司形成了中低煤階煤層氣勘探開發(fā)2項(xiàng)基礎(chǔ)理論和勘探開發(fā)7大技術(shù)系列。2項(xiàng)基礎(chǔ)理論包括中低煤階層氣“多源共生”富集地質(zhì)理論、中低煤階多層均衡降壓開發(fā)理論；7大技術(shù)系列包括中低成本地震勘探配套技術(shù)、煤層氣地質(zhì)綜合評(píng)價(jià)配套技術(shù)、低成本鉆完井配套技術(shù)、高效煤層改造增產(chǎn)壓裂配套技術(shù)、定量化排采方法及設(shè)備配套技術(shù)、低成本自動(dòng)化監(jiān)控及設(shè)備配套技術(shù)、低壓管線建設(shè)及橇裝化設(shè)備配套技術(shù)。上述基礎(chǔ)理論和技術(shù)支撐建成了鄂爾多斯盆地東緣我國(guó)首個(gè)國(guó)家級(jí)中低煤階煤層氣產(chǎn)業(yè)基地，“十二五”成果成為國(guó)家科技重大專項(xiàng)“大型油氣田開發(fā)及煤層氣開發(fā)”7大標(biāo)志性成果之一。

“十三五”以來，中石油煤層氣公司圍繞完善推廣中低煤階煤層氣勘探開發(fā)技術(shù)和攻關(guān)深層煤層氣、煤系地層天然氣勘探開發(fā)技術(shù)3大主題，通過組織開展“十三五”國(guó)家科技重大專項(xiàng)“煤層氣高效增產(chǎn)及排采技術(shù)研究”和“鄂東緣深層煤層氣與煤系地層天然氣整體開發(fā)示范工程”，初步形成了深層煤層氣、煤系地層天然氣綜合開發(fā)配套技術(shù)體系，在公司煤層氣和煤系地層天然氣產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展中發(fā)揮了重要的支撐作用，對(duì)于推動(dòng)我國(guó)同類資源的高效開發(fā)、加快煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展，具有重要的示范和引領(lǐng)作用。

2.1 地質(zhì)勘察技術(shù)

鄂爾多斯盆地東緣總體屬于中低煤階，與國(guó)外規(guī)模開發(fā)的低階煤層氣田以及國(guó)內(nèi)相對(duì)技術(shù)成熟的沁水盆地高煤階煤層氣田地質(zhì)條件存在較大差異，缺乏可借鑒的地質(zhì)評(píng)價(jià)技術(shù)；同時(shí)由于鄂爾多斯盆地東緣煤層氣勘探開發(fā)起步相對(duì)較晚，在中石油煤層氣公司成立之初，即在“十一五”的后2年，主要是借鑒國(guó)內(nèi)相對(duì)成熟的中高煤階富集區(qū)預(yù)測(cè)技術(shù)開展鄂爾多斯盆地東緣地質(zhì)選區(qū)評(píng)價(jià)工作，以實(shí)施常規(guī)二維地震技術(shù)為主，初步探索煤層氣三維地震技術(shù)[1-2]。

在“十二五”期間針對(duì)鄂爾多斯盆地東緣煤層氣的地質(zhì)特點(diǎn)，形成了中低煤階煤層氣富集理論和開發(fā)地質(zhì)評(píng)價(jià)技術(shù)，解決了甜點(diǎn)區(qū)優(yōu)選和井位優(yōu)化難題：①形成了中低煤階煤層氣富集理論，提出了煤層吸附氣與生物氣補(bǔ)給共存、含氣量與滲透率優(yōu)勢(shì)疊合富集高產(chǎn)的“多源共生”中低煤階煤層氣富集地質(zhì)理論，有效指導(dǎo)了保德氣田的發(fā)現(xiàn)和鄂爾多斯盆地東緣中低煤階煤層氣的規(guī)?？碧介_發(fā)；②形成了有效煤儲(chǔ)層評(píng)價(jià)分類方法，將反映煤巖可改造性的煤體結(jié)構(gòu)、固結(jié)程度等關(guān)鍵指標(biāo)納入煤層氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建了煤層氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；③形成了經(jīng)濟(jì)有效的煤層氣三維地震評(píng)價(jià)技術(shù)，采用高精度模型技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)三維地震采集參數(shù)，在確保資料高質(zhì)量的同時(shí)采集成本降低50%；④采用綜合層析反演方法，形成了黃土山地復(fù)雜區(qū)淺層煤層氣地震處理技術(shù)，解決了復(fù)雜地表校正與成像關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，分辨率提高10%以上；⑤采用疊前、疊后多種方法進(jìn)行煤儲(chǔ)層物性和含氣性預(yù)測(cè)，形成了煤層氣儲(chǔ)層地震預(yù)測(cè)技術(shù)，有效指導(dǎo)了煤層氣井的高效部署[3-5]。

進(jìn)入“十三五”以來，針對(duì)鄂爾多斯盆地東緣縱向上煤層與煤系地層多層疊置的特點(diǎn)，形成了煤系多目的層甜點(diǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)，建立了煤系地層儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和富集“甜點(diǎn)”分類評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

2.2 鉆完井技術(shù)

鄂爾多斯盆地東緣位于呂梁山脈與黃河夾持的山前地帶，屬于黃土山地區(qū)，溝壑縱橫，地形復(fù)雜起伏大，地表?xiàng)l件復(fù)雜，在“十一五”期間以單直井規(guī)模開發(fā)煤層氣難以滿足不同地質(zhì)、地面條件，且開發(fā)成本高。

“十二五”期間形成了煤層氣叢式井淺造斜鉆井技術(shù)，研發(fā)了煤層氣定向井軌道設(shè)計(jì)與控制系統(tǒng)，建立了煤層氣叢式井設(shè)計(jì)方法，很好地解決了煤層氣儲(chǔ)層埋藏淺、井眼軌跡三維空間嚴(yán)重受限等技術(shù)難題，煤層氣叢式井鉆完井技術(shù)的規(guī)模推廣應(yīng)用，徹底改變了我國(guó)煤層氣開發(fā)以單直井為主的傳統(tǒng)模式，有效解決了煤層氣低成本鉆井開發(fā)的難題[3]。進(jìn)入“十三五”以來，建立起了煤層氣叢式井工廠化作業(yè)的方法體系：①建立集群化建井、批量化實(shí)施、流水線作業(yè)、一體化管理作業(yè)體系，大幅縮短了鉆井周期；②提出新的軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)方法與井身質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，減少管桿偏磨。該技術(shù)的成功應(yīng)用，既大大加快了鉆井進(jìn)程，又大幅度節(jié)約了井場(chǎng)占地，有效地降低了工程成本。上億立方米產(chǎn)能建設(shè)工程井場(chǎng)數(shù)量減少4/5、占地面積減少3/5、地面集輸管網(wǎng)減少2/3、鉆井周期縮短45%、排采人工費(fèi)節(jié)省1/2、綜合成本降低30%。

深層煤層氣水平井鉆完井技術(shù)日趨成熟，已成為深層煤層氣規(guī)模開發(fā)的現(xiàn)實(shí)路徑。2011年以來，中石油煤層氣公司在大寧—吉縣煤層氣區(qū)塊分步實(shí)施了10口水平井，研究試驗(yàn)了煤層氣水平井優(yōu)化部署、鉆完井新工藝新方法，形成了水平井套管固井完井＋定向射孔＋分段壓裂工藝技術(shù)，TP-02井應(yīng)用該技術(shù)，投排1年后日產(chǎn)氣量穩(wěn)定在12 000 m3以上，突破了深層煤層氣開發(fā)的技術(shù)瓶頸，2015年底滾動(dòng)實(shí)施的3口L形水平井，目前累計(jì)產(chǎn)氣量已超過 2.5×104m3，產(chǎn)氣趨勢(shì)良好。

形成煤層氣小曲率半徑定向井技術(shù)。將小曲率半徑定向井的技術(shù)方法與鄂爾多斯盆地東緣地區(qū)地質(zhì)特點(diǎn)相結(jié)合，對(duì)入靶井斜角、造斜率和煤層進(jìn)尺等關(guān)鍵軌跡參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，形成了煤層氣小曲率半徑定向井的設(shè)計(jì)方法和井型井網(wǎng)設(shè)計(jì)技術(shù)（圖1）。該技術(shù)具有2大突出特點(diǎn)：①造斜點(diǎn)深，在煤層以上100 m左右造斜，入層井斜角介于84°～88°，煤層進(jìn)尺由常規(guī)定向井的6 m左右增加到100 m左右，大大增加了煤層的泄壓面積，有利于提高單井產(chǎn)量；②在煤層氣直井段內(nèi)下泵，能夠有效降低因管桿偏磨導(dǎo)致的修井頻次。

圖1 煤層氣小曲率半徑定向井與常規(guī)定向井軌跡對(duì)比示意圖

2.3 增產(chǎn)改造技術(shù)

針對(duì)煤層滲透率低、煤巖機(jī)械強(qiáng)度低、壓敏突出的特點(diǎn)，通過對(duì)試驗(yàn)成果的不斷總結(jié)，壓裂工藝?yán)砟钣伞笆晃濉钡摹按笠毫俊⒋笈帕?、大砂量”，逐步改進(jìn)為“適度液量、變排量、適度砂比”；研究形成了針對(duì)煤層的水基清潔壓裂液，摩阻降低60% ，攜砂能力提高10倍；研發(fā)煤層壓裂復(fù)雜裂縫三維模擬軟件，優(yōu)選壓裂液和支撐劑，精細(xì)確定各項(xiàng)施工參數(shù)，實(shí)施效果得到了明顯改善（圖2）。借鑒頁巖氣體積壓裂理念，創(chuàng)新形成了煤層氣水平井分段壓裂技術(shù)和“連續(xù)油管＋定向噴砂射孔＋帶底封拖動(dòng)”的分級(jí)壓裂工藝，配套研制了連續(xù)油管帶底封拖動(dòng)的多種連續(xù)油管專用噴砂器。

圖2 煤層氣井大規(guī)模壓裂、定量化壓裂裂縫擴(kuò)展示意圖

2.4 排采技術(shù)

針對(duì)鄂爾多斯盆地東緣煤層氣儲(chǔ)層敏感性強(qiáng)，照搬國(guó)外多峰型排采模式導(dǎo)致的產(chǎn)量下降快、出煤粉卡泵頻繁、煤層氣上產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)難等問題，在“十二五”期間提出了面積降壓理念，形成了分階段量化排采控制技術(shù)（圖3）?！笆濉币詠?，針對(duì)排采不連續(xù)和常規(guī)修井放產(chǎn)周期長(zhǎng)等問題，研究形成了配套的防煤粉、防偏磨技術(shù)和高效修井技術(shù)，開展了新型無桿舉升工藝現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，形成了煤層氣增強(qiáng)型氣舉排水采氣工藝。

煤層氣氣藏工程技術(shù)不斷完善。為獲取煤層氣開發(fā)中的單層動(dòng)、靜態(tài)信息，研發(fā)了小直徑、小排量、寬量程生產(chǎn)測(cè)試儀器，解決了煤層氣井筒內(nèi)流體流向復(fù)雜、環(huán)空測(cè)試空間狹小等難題。形成了反褶積試井解釋方法，解決了煤層氣滲透率、泄流半徑等滲流參數(shù)獲取困難等問題，提出了定量化計(jì)算井間干擾程度的新方法，對(duì)精細(xì)排采管理、優(yōu)化井網(wǎng)部署等具有重要指導(dǎo)意義[6]。

圖3 分階段量化排采控制示意圖

2.5 地面集輸技術(shù)

針對(duì)在煤層氣開發(fā)初期，沒有系統(tǒng)的煤層氣地面集輸建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，地面建設(shè)成本較高，建設(shè)周期較長(zhǎng)等問題，結(jié)合煤層氣多井、低產(chǎn)、低壓、低成本的特點(diǎn)，通過“十二五”攻關(guān)，建立了煤層氣地面設(shè)計(jì)方法和管網(wǎng)建設(shè)思路，簡(jiǎn)化、優(yōu)化了工藝流程，形成“一站多井、井間串接、低壓集氣”的地面工程低成本建設(shè)模式，流程簡(jiǎn)單實(shí)用，方法先進(jìn)可行。研發(fā)了動(dòng)態(tài)露點(diǎn)裝置和恒溫露點(diǎn)裝置，能滿足煤層氣輸氣管道的氣質(zhì)輸送要求，實(shí)現(xiàn)集氣站交氣的目的和低成本氣質(zhì)控制。在采出水處理方面，建成了“同溝敷設(shè)、氣水分輸、集中處理”煤層氣地面集輸系統(tǒng)；研發(fā)和推廣應(yīng)用一體化、橇裝化裝置，推進(jìn)全自動(dòng)橇裝集氣站建設(shè)，建成國(guó)內(nèi)煤層氣行業(yè)首個(gè)無人值守集氣站（圖4）。

圖4 保4集氣站全橇裝無人值守場(chǎng)站照片

3 下一步重點(diǎn)發(fā)展方向

當(dāng)前，在國(guó)家能源政策、能源安全保障以及非常規(guī)天然氣對(duì)常規(guī)天然氣進(jìn)行主動(dòng)接替的發(fā)展形勢(shì)下，迫切要求非常規(guī)天然氣產(chǎn)量快速增加，為煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供新的歷史機(jī)遇。

總的來說，機(jī)遇包括6個(gè)方面：①美麗中國(guó)建設(shè)奠定了天然氣開發(fā)和利用的總基調(diào)；②天然氣發(fā)展規(guī)劃、煤改氣、城鎮(zhèn)化等重大政策推動(dòng)的藍(lán)天計(jì)劃；③2020年天然氣在一次能源中消費(fèi)比例將提高到10%的能源結(jié)構(gòu)變化；④實(shí)現(xiàn)煤礦本質(zhì)安全生產(chǎn)，須貫徹落實(shí)“先采氣后采煤”的安全開發(fā)理念；⑤相同熱值氣/油價(jià)格比不斷攀升，財(cái)政補(bǔ)貼延續(xù)和范圍增加的政策利好；⑥2018年我國(guó)天然氣產(chǎn)量1 610×108m3，消費(fèi)量 2 803×108m3，對(duì)外依存度達(dá)42.6%，且天然氣消費(fèi)量增速高于產(chǎn)量增速的能源需求形勢(shì)[7-10]。

而煤層氣作為清潔能源，具有能源、安全和環(huán)保3大屬性，在把握歷史機(jī)遇的同時(shí)，通過深入分析煤層氣業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)效益發(fā)展所面臨的重大問題，認(rèn)為在煤層氣增儲(chǔ)、增產(chǎn)、增效上主要面臨3大挑戰(zhàn)：

1）煤層氣發(fā)展區(qū)域很不均衡，急需尋找后備接替區(qū)。我國(guó)煤層氣資源主要集中分布在我國(guó)中西部的8個(gè)大型聚煤盆地，目前煤層氣勘探開發(fā)主要集中在沁水盆地南部、鄂爾多斯盆地東緣和蜀南地區(qū)，其余煤層氣資源富集的盆地均未進(jìn)行規(guī)模勘探開發(fā)，勘探開發(fā)程度極不均衡。

2）煤層氣開發(fā)技術(shù)適應(yīng)性不夠，單井產(chǎn)量亟待提高。目前煤層氣探明儲(chǔ)量的平均動(dòng)用率僅為30%，除鄂爾多斯盆地保德和沁水盆地樊莊區(qū)塊外，其他區(qū)塊產(chǎn)能到位率不足50%，亟需進(jìn)一步研究低產(chǎn)井制約關(guān)鍵因素，探索相適應(yīng)的主體開發(fā)配套技術(shù)，提高儲(chǔ)量動(dòng)用率，提高煤層氣單井產(chǎn)量。

3）煤層氣開發(fā)體制機(jī)制不健全，配套政策有待完善。目前，煤層氣開發(fā)項(xiàng)目手續(xù)繁瑣，辦理周期長(zhǎng)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，煤層氣開發(fā)項(xiàng)目從開展前期工作到正式投入生產(chǎn)，需辦理4大類73項(xiàng)手續(xù)，環(huán)評(píng)和用地審批仍然是重要難題，嚴(yán)重制約了產(chǎn)能建設(shè)速度。同時(shí)，煤層氣產(chǎn)出的自身特點(diǎn)決定了從勘探到開發(fā)周期長(zhǎng)，是慢活、細(xì)活和難活，具有投入大，回報(bào)周期長(zhǎng)，投資風(fēng)險(xiǎn)大等特點(diǎn)，影響投資者積極性，且現(xiàn)行制度條件下還存在地區(qū)保護(hù)主義現(xiàn)象，特別需要政府加大政策支持力度。

面對(duì)上述“三大挑戰(zhàn)”，必須在著力突破規(guī)模優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)量發(fā)現(xiàn)、提高單井產(chǎn)量、創(chuàng)新管理體系等方面狠下功夫，才能實(shí)現(xiàn)煤層氣規(guī)模效益開發(fā)[10-14]。

3.1 加快新疆地區(qū)中低煤階煤層氣戰(zhàn)略接替規(guī)模突破

“十三五”以來，中石油煤層氣公司在充分總結(jié)國(guó)內(nèi)外和我國(guó)保德區(qū)塊煤層氣成功開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，對(duì)中石油礦權(quán)區(qū)域的煤層氣資源進(jìn)行了全面評(píng)價(jià)，最終確立了“立足鄂東、突破新疆、發(fā)展內(nèi)蒙、探索新區(qū)”的發(fā)展思路，通過對(duì)新疆地區(qū)煤層氣地質(zhì)條件的全面深入評(píng)價(jià)，明確了準(zhǔn)噶爾、吐哈—三塘湖盆地是我國(guó)當(dāng)前建設(shè)第3個(gè)煤層氣產(chǎn)業(yè)基地的現(xiàn)實(shí)地區(qū)，具有以下3個(gè)方面的有利條件。

1）準(zhǔn)噶爾、吐哈—三塘湖盆地為大型侏羅系聚煤盆地，煤層分布廣，厚度大，據(jù)第4次資源評(píng)價(jià)結(jié)果，該區(qū)域煤層氣資源量分別占全疆和全國(guó)的77.4%和19.4%，占全國(guó)低階煤層氣資源的56.5%，具備形成大型煤層氣田的地質(zhì)條件和優(yōu)質(zhì)資源基礎(chǔ)。

2）中石油煤層氣公司在鄂爾多斯盆地東緣持續(xù)攻關(guān)形成的中低煤階煤層氣勘探開發(fā)理論和技術(shù)，為新疆地區(qū)提供了較成熟的煤層氣勘探開發(fā)技術(shù)條件。

3）國(guó)家能源局《煤層氣勘探開發(fā)行動(dòng)計(jì)劃》、新疆地區(qū)煤層氣發(fā)展規(guī)劃、美麗中國(guó)建設(shè)、“一帶一路”戰(zhàn)略以及煤改氣等政策的實(shí)施為新疆地區(qū)煤層氣等清潔能源加快發(fā)展帶來了新的歷史機(jī)遇，提供了良好的煤層氣勘探開發(fā)社會(huì)環(huán)境。

下一步中石油煤層氣公司將加大新疆地區(qū)中低煤階煤層氣勘探開發(fā)力度，首選在準(zhǔn)噶爾盆地南緣及后峽、準(zhǔn)噶爾盆地東部五彩灣、三塘湖盆地3個(gè)有利區(qū)帶開展規(guī)模增儲(chǔ)和產(chǎn)能建設(shè)，加快建設(shè)我國(guó)第3個(gè)煤層氣產(chǎn)業(yè)基地。技術(shù)層面在借鑒應(yīng)用鄂爾多斯盆地東緣中低煤階煤層氣勘探開發(fā)技術(shù)的同時(shí)，亟需針對(duì)新疆地區(qū)煤層厚、層數(shù)多、傾角陡等地質(zhì)特點(diǎn)，圍繞高傾角煤層支撐劑填充困難、厚煤層的充分改造困難、高傾角煤層排采工藝和低煤階煤層氣排采控制等問題，重點(diǎn)開展高傾角、多煤層、低煤階煤層產(chǎn)氣潛力評(píng)價(jià)、高效壓裂、順煤層井壓裂、舉升工藝優(yōu)化和排采控制技術(shù)等攻關(guān)和試驗(yàn)，加快形成適應(yīng)新疆地區(qū)中低煤階煤層氣地質(zhì)條件的技術(shù)系列。

3.2 持續(xù)攻關(guān)已開發(fā)區(qū)增產(chǎn)和提高采收率技術(shù)，大幅提升開發(fā)效益

目前，在鄂爾多斯盆地東緣煤層氣主產(chǎn)區(qū)，除保德區(qū)塊外，其他區(qū)塊的平均單井日產(chǎn)氣量都偏低，產(chǎn)能到位率普遍低于50%。亟需針對(duì)以下技術(shù)開展攻關(guān)研究：①不同地質(zhì)單元低產(chǎn)成因、產(chǎn)量主控因素不明確；②壓裂工藝與井網(wǎng)井距匹配性差、單井控制面積小、二次壓裂成功率低；③排采工作制度對(duì)產(chǎn)能影響未進(jìn)行量化；④缺乏有效提高采收率的技術(shù)。重點(diǎn)開展低產(chǎn)井制約關(guān)鍵因素、開發(fā)區(qū)未動(dòng)用甜點(diǎn)預(yù)測(cè)、高效建產(chǎn)區(qū)綜合評(píng)價(jià)、低產(chǎn)恢復(fù)、面積耦合降壓提高單井產(chǎn)量、注熱蒸汽、注氣驅(qū)替提高采收率等技術(shù)攻關(guān)研究，以提高單井產(chǎn)量，改善開發(fā)效果。

3.3 強(qiáng)化深部煤層氣及煤系地層天然氣綜合開發(fā)，提高資源綜合利用率

鄂爾多斯盆地東緣煤層氣勘探開發(fā)實(shí)踐證實(shí)煤系地層具有多套含氣地層疊置賦存的特征（圖5），要加大煤層氣、致密氣及頁巖氣綜合勘探開發(fā)力度，圍繞綜合開發(fā)缺乏關(guān)鍵的采氣工藝、地面集輸配套工藝、生產(chǎn)管理機(jī)制等問題，重點(diǎn)開展煤層氣與煤系地層天然氣綜合開發(fā)地質(zhì)甜點(diǎn)評(píng)價(jià)、層位組合優(yōu)選、增產(chǎn)改造工藝、排水采氣工藝、多通道控制、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、開發(fā)技術(shù)政策、地面配套工藝等技術(shù)攻關(guān)研究，形成配套技術(shù)體系，大幅度提高煤系氣資源利用效率和效益，推動(dòng)煤層氣產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[15-17]。

3.4 建立基于人工智能和大數(shù)據(jù)的煤層氣田智能信息技術(shù)，提升煤層氣田開發(fā)水平

煤層氣井?dāng)?shù)多、單井產(chǎn)量低、生產(chǎn)周期長(zhǎng)，與常規(guī)氣田相比，開發(fā)管理更加復(fù)雜，要實(shí)現(xiàn)煤層氣田更大規(guī)模商業(yè)開發(fā)，必須持續(xù)創(chuàng)新開發(fā)管理模式。要重點(diǎn)圍繞受低成本限制，開發(fā)管理水平遠(yuǎn)低于常規(guī)氣田；各種智能分析及輔助決策系統(tǒng)相互獨(dú)立，造成勘探開發(fā)生產(chǎn)鏈中數(shù)據(jù)流不連續(xù)，增加了人工和管理成本，降低了生產(chǎn)效率等問題，攻關(guān)建立大數(shù)據(jù)智能預(yù)測(cè)甜點(diǎn)區(qū)技術(shù)、智能型煤層氣壓裂工作平臺(tái)、智能化排采控制技術(shù)，研究形成統(tǒng)一的模擬分析及輔助決策一體化平臺(tái)，提高開發(fā)生產(chǎn)智能化水平，實(shí)現(xiàn)降本增效。

3.5 開展煤層氣效益開發(fā)創(chuàng)新管理體系研究，為煤層氣效益開發(fā)提供科學(xué)的制度保障

針對(duì)煤層氣前期投入高、建產(chǎn)周期長(zhǎng)、投資回報(bào)慢的特點(diǎn)，要重點(diǎn)開展煤層氣產(chǎn)業(yè)政策、管控模式、管理機(jī)制、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法、銷售體制、標(biāo)準(zhǔn)體系的梳理與研究，建立與煤層氣效益開發(fā)相適應(yīng)的創(chuàng)新管理體系，提高效率，降低成本，為企業(yè)制度和國(guó)家煤層氣產(chǎn)業(yè)政策制定提供科學(xué)依據(jù)。同時(shí)要積極尋求國(guó)家和地方各級(jí)政府的大力支持，共同促進(jìn)煤層氣產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展[18-19]。

圖5 鄂爾多斯盆地東緣上古生界煤層與煤系地層配置關(guān)系示意圖

4 結(jié)束語

鄂爾多斯盆地東緣煤層氣的規(guī)模開發(fā)為國(guó)家提供了寶貴的清潔能源，為煤礦安全生產(chǎn)、節(jié)能減排提供了新路徑、做出了新貢獻(xiàn)?？v觀世界能源格局變化，非常規(guī)天然氣開發(fā)已成為油氣行業(yè)的主攻方向之一，煤層氣等非常規(guī)天然氣資源豐富，勘探開發(fā)潛力巨大，應(yīng)持續(xù)推進(jìn)管理創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新，突出加快在新疆地區(qū)建設(shè)我國(guó)第3個(gè)煤層氣產(chǎn)業(yè)基地，做大做強(qiáng)做優(yōu)煤層氣業(yè)務(wù)，促進(jìn)我國(guó)煤層氣產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展。