編者按：隨著我國經濟的快速發展和人民生活水平的不斷提高，天然氣作為一種清潔、高效能源，在我國能源結構中的比重逐年上升。在此背景下，增儲上產成為保障國家能源安全的重要任務。近年來，隨著理論認知和技術的不斷突破，一種新類型非常規天然氣——“煤巖氣”逐漸走出勘探開發加速度。近日，記者走進中國石油勘探開發研究院，對話中國石油天然氣股份有限公司副總地質師兼勘探開發研究院黨委書記李國欣，中國科學院院士、中國石油勘探開發研究院教授張水昌，探訪煤巖氣的科學奧秘。

百萬噸油氣當量煤巖氣田——大吉氣田

隨著我國能源消費結構的轉變，天然氣用氣需求不斷增加。據國家能源局發布的《中國天然氣發展報告（2024）》顯示，我國天然氣消費出現較快增長，消費規模再創新高。2023年全年天然氣消費量達3945億立方米，增量282億立方米，同比增長7.6%；天然氣在一次能源消費總量中占比8.5%。這不僅反映了經濟社會發展的新趨勢，也對國家能源安全提出了新挑戰。

為降低天然氣對外依存度，我國科學家不斷尋求更加經濟環保的能源接續方案。在長期的實踐探索中發現了一種介于常規氣和煤層氣之間的新類型非常規天然氣資源——煤巖氣。

突破開發“禁區” 向煤層深處“爭氣”

過去受傳統煤層氣地質理論認識的限制，傳統煤層氣主要在地下水壓力封閉下，以吸附態賦存于煤基質內。隨著埋深加大、地層溫度升高，煤基質對甲烷的吸附能力下降，因此傳統理論認為煤層氣主體開發埋深300m-1200m，當埋深超過1500m后，含氣量低且開發成本升高，是開發禁區。但隨著理論認知和技術水平的不斷進步，我國煤巖氣勘探開發取得了新突破。

“在常規油氣和致密油氣鉆探過程中，我們發現深層煤巖層段通常氣測顯示較好。研究發現，可能有一個氣水轉換帶，在這個帶以下地表水下不來，氣藏沒有遭到破壞。”李國欣表示，按照“將煤巖作為儲層整體勘探”的思路，中石油率先在準噶爾、鄂爾多斯、四川等盆地部署風險勘探井并取得突破。

隨著勘探開發實踐的深入，工業界和學術界發現這種新類型非常規天然氣與傳統煤層氣相比差異較大，具有游離氣占比高、存在微距運移、生產初期以游離氣為主、吸附氣接替等特征，屬于一種新類型非常規天然氣。

“煤巖氣富集通常埋深超過1500m，且大面積連續分布，而煤層氣則以吸附在煤炭微觀孔隙內的天然氣為主，需長期排水降壓后才產氣，且產量較低。”李國欣介紹，二者雖都以煤巖為儲層，但在地質與開發等方面有很大不同。

據介紹，煤巖氣埋藏較深，更像是身處“出生地”，且富集量較大，賦存特征上更類似于頁巖氣，游離氣和吸附氣共存，游離氣占比高達20%～50%，明顯不同于幾乎不含游離氣的傳統煤層氣。在開發特征上，煤巖氣開發方式也與頁巖氣、致密氣相似，主要采用水平井分段壓裂技術開采，初期見氣快、產量也高。

首創帶有中國特色的油氣理論認識

我國油氣藏類型豐富多樣，但受地質條件繁雜多變的影響，油氣開發面臨諸多挑戰。與美國、澳大利亞等相比地質構造更加復雜，常規油氣開采不能滿足經濟社會發展的需要，因此，不得不尋求新方案來解決“先天條件”不足的問題。煤巖氣概念正是在這種處境下“逼”出來的。

“煤巖氣概念可以說是中國科學家首先提出的。目前國際上還沒有人在探討這一塊，這種油氣資源有可能是帶著中國特色的特有油氣形成理論，是新的學科前沿。”中國科學院院士張水昌介紹，早期美國圍繞淺層煤層氣進行過探索，但因為深層開發難度大、成本高并沒有得到重視，“粗心”的認為只是“一個裂縫里面存儲的少量氣體”。但我國在勘探常規油氣、致密油氣的過程中進入到深層煤巖，通過不斷探索，發現可能是一種非常特殊的油氣資源。煤巖氣的突破，正是“借鑒致密氣、頁巖氣生儲成藏機制，將煤巖作為儲層整體勘探”的思路突破，更是油氣地質理論認識的突破。

早在2005年，中石油新疆油田在準噶爾盆地白家海地區常規油氣直井，開展深層（超過2000m）煤巖層段試氣，最高獲日產氣7000立方米，深層煤巖儲層內的天然氣引起重視；2016年，中石油華北油田在渤海灣盆地冀中坳陷部署的首口煤巖氣水平井（大平7井埋深2000m），獲日產氣1.2萬立方米，突破水平井出氣關；2021年，新疆油田在準噶爾盆地白家海地區部署的彩探1H水平井（埋深2350m），獲日產氣5.7萬立方米，首次實現煤巖氣突破；2022年，中石油長慶油田和冀東油田在鄂爾多斯盆地部署的納林1H、佳南1H等水平井，獲日產氣5萬-10萬立方米。2023年4月22日，中國石油召開深層煤巖氣勘探開發技術研討會，通過廣泛研討，首次將這種新類型非常規天然氣稱為煤巖氣。

“從全球油氣工業發展大趨勢來看，油氣勘探開發從常規向低滲透、再向源內發展，北美正是依靠‘頁巖油氣革命’，實現了能源獨立。”張水昌認為，煤巖氣的勘探開發具有非常重要的特殊意義。我國是煤炭大國，煤巖作為天然氣的主要烴源巖，由常規氣到煤系地層致密氣，再到源內煤巖氣，是油氣工業發展的必然趨勢。

接續保障能源安全 煤巖氣開發未來可期

我國煤炭資源豐富且分布廣泛。據專家估算，我國約60%的天然氣來自煤巖生烴，即煤成氣。初步評價顯示，我國埋深超1500米的煤巖氣資源量超30萬億方。目前，采用“水平井+體積改造”技術可實現單井初期日產5萬-10萬立方米，最終可采儲量5500萬立方米左右。自2021年煤巖氣勘探突破以來，我國已探明儲量6000億立方米，2024年產量預計將突破25億立方米。

煤巖氣的勘探開發突破，已經成為國內天然氣增儲上產的新動力，對于保障國內天然氣供給具有重要的戰略意義。但專家表示，煤巖氣作為一種新類型非常規天然氣資源，還處于初期探索階段。高效開發關鍵工程技術系列尚未形成，主體技術仍需持續攻關，勘探開發成本仍然較高，需要進一步強化煤巖氣形成與富集機制研究，加快形成煤巖氣效益開發適用技術，早日實現煤巖氣全生命周期提質提效。

相信隨著科技的不斷進步與發展，煤巖氣的開發將日益成熟與高效。未來，煤巖氣或將成為我國提升天然氣自給能力的重要保障。