徐凤银：我国煤层气高效开发关键技术研究进展与发展方向

中国发展网讯 近日，中联煤层气国家工程研究中心徐凤银教授团队以“十三五”国家科技重大专项项目“煤层气高效增产及排采关键技术研究”部分成果为主线，对“十三五”以来煤层气勘探选区、高效增产和排采关键技术进展进行梳理和阐述，并针对当前“双碳”目标背景，提出了煤层气产业未来九方面理论研究及技术攻关方向。

“十三五”期间，围绕“突破煤层气单井产量低”这一制约我国煤层气高效开发的重大难题，煤层气勘探开发理论认识和工程技术取得的进展表现在4个方面：

（1）勘探理念从寻找富集甜点区向高产甜点区转变,开发部署由平铺式到精细化调整转变。

（2）围绕高效增产技术方面，在实现由二维地震向三维地震、由直井（丛式井）向水平井实践拓展的同时，创新形成以储层改造为主的系列压裂技术，包括碎软煤间接压裂、方解石填充深部（层）煤层水平井少段多簇体积酸化压裂、特低渗深部（层）煤层水平井超大规模极限压裂等技术，初步解决了构造煤煤层气效益开发难题，突破了2 000 m以深部（层）压裂改造技术瓶颈，推动了煤层气开发从中浅层向深部（层）的延伸；

（3）围绕排采技术方面，创新形成定量化排采多目标优化设计、煤层气井无杆举升、负压排采等关键技术，推动煤层气排采控制由定性向半定量、定量转变，解决了丛式井组集成化排采和水平井下倾排采难题，有效提高了单井产量和煤层气采收率；

（4）围绕稳产增产储备技术方面，创新提出包括大直径水平井应力释放采气、煤层气可控温注氮驱替增产等技术，为实现煤层气二次开发提供了技术储备。

针对我国煤层气产业处于“爬坡期”和“战略机遇期”的阶段特点，徐凤银等围绕“碳达峰碳中和”目标背景，在系统梳理目前亟需解决的技术难题基础上，提出了我国煤层气产业“两步走”发展战略：到2025年实现理论与技术新突破，达到国家“十四五”规划年产100×108 m3目标，坚定产业发展信心；到2030年形成针对我国不同地质条件的适用性技术，达到年产300×108 m3目标，成为天然气总产量的重要组成部分。

为了实现上述目标，研究提出的相应对策为：从技术和管理2个维度，按照资源、技术、人才、政策和投资等五大要素，遵循“技术突破为核心、五位一体、协同创新”原则，研究制定并落实配套保障措施，并从高效开发和提高单井产量两方面，提出关系煤层气产业未来发展9方面的理论研究及技术攻关方向，以满足实现煤层气产业高质量发展的目标。

通过研究分析，得出以下结论：

“十三五”期间以沁水盆地和鄂尔多斯盆地东缘为主战场，以区内煤层气与煤系天然气资源为基础，以提高单井产量、降低开发成本为目标，从地质评价、钻完井、增产改造、排采工艺等方面开展了技术攻关与试验，形成一系列高效开发的储层改造及排采关键技术，为推动我国煤层气产业发展起到了重要示范作用。

 煤层气资源静态评价较为成熟，但开发过程的动态认识不足，煤层气开发地质研究有待获得突破。“十三五”期间，在二维地震向三维地震、直井(丛式井)向水平井拓展等技术进展的基础上，煤层气勘探开发认识和理念发生了明显转变，勘探理念从寻找富集甜点区向高产甜点区转变、开发部署由平铺式到精细化调整转变，成为促进煤层气走向高效开发的良好开端。

结合煤层气生产区块一直存在的构造煤造缝难度大、深部(层)煤层气未取得突破、厚煤层压裂工艺效率低等难题，提出了与地质条件相适应的系列压裂增产技术，包括碎软煤间接压裂、方解石填充深部(层)煤层水平井少段多簇酸化压裂、特低渗深部(层)煤层水平井超大规模极限压裂等技术，提高了煤层气的增产效果。开展了相应的排采技术研究、设备研制和现场试验。研制出多目标最优化定量化排采技术、负压排采、多机联动柱塞泵、多相混抽泵等排采设备，并在现场开展应用，有效解决了煤层气井排采过程中管杆偏磨、降液面困难等问题，有效提高了煤层气排采连续性和单井产量。

面对“双碳”目标背景，我国煤层气产业具有广阔的发展前景。根据煤层气资源与产业现状，提出“两步走”发展战略：到2025年实现理论与技术新突破，达到国家“十四五”规划目标100 ×108 m3，坚定产业发展信心；到2030年形成针对我国不同地质条件的适用性技术，达到300 ×108 m3目标，成为天然气总量中不可或缺的重要组成部分。从技术和管理2个维度，按照资源、技术、人才、政策和投资等五大要素，遵循“技术突破为核心、五位一体、协同创新”原则，研究制定并落实配套保障措施。

煤层气开发理论和技术本身仍然面临极大的挑战性。应持续加强针对不同地质条件的适应性高效开发、排采理论和关键技术攻关，理论上强化煤层气高产模式和“地质–工程”一体化甜点评价、深部(层)煤层气开发机理及能量调控下的排采机制、产出过程的动态平衡原理和渗流机理研究；工程技术上应开展深部(层)煤层气高效排采、煤系气立体开发、煤层气技术–经济一体化高效开发、深部(层)煤层气低成本超大规模高效体积改造、煤储层原位改造及采收率提高、低阶煤煤层气高效开发等技术攻关，达到提高单井产量和高效开发的目的。同时，应加大新疆、内蒙古、南方等地区勘探开发力度，进一步完善煤层气开发理论和煤系气勘探开发技术系列。

（相关研究成果以《我国煤层气高效开发关键技术研究进展与发展方向》为题于12月22日在《煤田地质与勘探》进行了网络首发，闫霞博士为通讯作者。）