▲吉深6-7平01井場

 

 

 

國家能源局近日發布的2024年全國油氣勘探開發十大標志性成果提到，深層煤巖氣年產量僅用3年時間快速提升至25億立方米，成為天然氣增產新亮點。當前，1500米以淺的煤層氣（瓦斯）更多作為煤炭生產的伴生資源，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技術取得突破，我國煤層氣開發逐步由“淺”入“深”，為產業的可持續發展提供了新方向。到2035年，全國煤巖氣產量有望達到400億—500億立方米。

 

 

 

淺部開采漸遇“瓶頸”

 

 

 

自20世紀80年開始，美國逐步實現煤層氣商業開發，但之后頁巖氣產業興起，對煤層氣的投資開發隨之減少。美國煤層氣年產量從2008年的556.71億立方米減少至目前的200億立方米左右。當前，澳大利亞已取代美國成為全球煤層氣最大生產國，年產量超過400億立方米。

 

 

 

我國煤層氣資源豐富，2000米以淺地質儲量達30萬億立方米以上，可采儲量12.5萬億立方米以上，約占常規天然氣的四分之一，是我國天然氣資源的重要補充。多年來，中國石油、中國石化、中國海油和山西華新集團等一批能源企業有力推動了我國煤層氣產業發展。2024年，我國煤層氣新增探明地質儲量達7000億立方米。

 

 

 

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

 

 

 

但是，當前“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，裂隙等導致地表水進入煤層，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，而從經濟效益角度看，淺層煤層氣只作為煤炭的伴生資源，品位低、單井效益差、產量不穩定等問題持續困擾。”

 

 

 

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分。面對淺層煤層氣開發效益差的問題，美國先前曾嘗試開發煤巖氣，但技術不完善導致產量依然有限，且深部開采成本高，難以和頁巖氣產量的迅速增長相抗衡。中國礦業大學（北京）地測學院教授李勇指出：“美國頁巖氣產量能迅速超越煤層氣，主要是由于北美海相頁巖沉積穩定、生烴條件優越，更易開發其中賦存的資源。而目前我國的頁巖氣開發主要在四川盆地，相比之下，煤炭資源分布更廣，伴隨向深開采技術不斷完善，未來我國煤巖氣產量有望超過頁巖氣。”

 

 

 

李勇進一步表示：“埋深小于1500米的傳統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，無須長期排水，大幅提升了經濟效益。”

 

 

 

 

▲吉深6-3平臺

 

 

 

2024年，我國深層煤巖氣勘探開發已經進入“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，探明地質儲量突破5000億立方米，接近該地區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塊，實現了大吉深層煤巖氣田高效增儲上產，日產氣量突破700萬方，年生產能力達到20億方，已建成我國首個百萬噸油氣當量深層煤巖氣田。此外，中國石化在延川南區塊年產煤層氣4億立方米，實現了中-深層煤層氣商業規模開發；中國海油在鄂東北神府區塊探明深層煤巖氣儲量超過1100億立方米。

 

 

 

技術創新引領高效開采

 

 

 

周立宏表示，深層煤巖氣早期被視為開采禁區，傳統觀念認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為主力開發資源。盡管深層煤巖氣儲量大，資源稟賦好，但開采面對的地質條件相比淺層更加復雜，一系列挑戰仍影響著高效開采。

 

 

 

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

 

 

 

而在儲層預測方面，周立宏指出，和頁巖氣類似，煤巖氣開采也存在“甜點體”概念，要實現高效開發，必須精準把握這一氣體最富集區域的位置，生產效益才可能達到商業化開發的水平。“當前我們的儲層精準預測技術不斷完善。針對鄂爾多斯盆地相關區域，我們明確了儲層中上部存在煤巖氣開發‘黑金靶體’，這一區域的產氣貢獻率可以達到其他儲層的3至6倍。”

 

 

 

當前煤炭的經濟和技術開采下限約為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、氫元素的有機巖，資源屬性有望進一步釋放。通過加熱深層煤炭實現煤炭地下氣化，探索地下煤制氣，不僅能夠提升煤層氣產量，同時也可有力推動煤炭資源化利用。