徐凤银等：鄂尔多斯盆地东缘深部(层)煤层气勘探开发理论技术难点与对策

中国发展网讯 近日，现任中国石油天然气集团有限公司科技委员会委员、煤层气高级专家（一级正），煤层气开发利用国家工程研究中心主任、技术委员会副主任，中国石油天然气集团有限公司煤炭地下气化技术研发中心主任、技术委员会副主任，中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司总经理的徐凤银等人撰写并发表了《鄂尔多斯盆地东缘深部(层)煤层气勘探开发理论技术难点与对策》论文刊登于《煤田地质与勘探》。

针对性地提出勘探地质、开发地质、钻完井、压裂(储层改造)、排采(举升)、集输与数智化等理论与技术的研究方向和具体对策，这一成果不仅对加快鄂东缘深部(层)煤层气规模上产具有重要的指导意义，而且对国内外深部(层)煤层气规模开发具有很强的引领和示范作用，也可有力推动煤层气产业高质量发展、支撑实现国家碳达峰碳中和目标与保障清洁能源安全。

我国深部(层)(以下均指埋深大于2000m)煤层气资源丰富，勘探开发潜力巨大。2019年以来，鄂尔多斯盆地东缘(鄂东缘)大宁–吉县区块逐步进入深部(层)煤层气“规模勘探+先导试验”阶段，直井日产气量突破2×104m³，水平井日产气量突破10×104m³，这一标志性成果既突破传统意义上煤层气勘探开发领域的深度禁区，使得煤层气总资源量有望在30.05×1012m³基础上大幅度增加，又将成为“十四五”乃至长远煤层气产业实现规模发展的重点勘探开发方向。

面对以地面传统钻井、压裂(储层改造)、排采(举升)、集输和数智化等为主体技术及开发方式的迫切需求，鄂东缘深部(层)煤层气面临许多基础理论和技术难点，包括：成藏机理和赋存状态，有利区优选方法；高产主控因素及控制机理，解吸–渗流机理与开发规律，“地质–工程一体化”开发甜点评价标准，关键开发指标确定方法和依据；低成本优快高效钻完井技术，水平井水泥环高效密封控制技术；煤岩缝网形成机理，低成本、高效、环保压裂入井材料，改造后缝网孔渗特征、流动规律；高盐、高水气比、出砂等工况下排采及举升控制技术；高效节能集输、规模开发所需复杂集输管网稳定运行理论与实践体系；数智气田建设和人工智能应用研究。在系统梳理上述难点基础上，针对性地提出勘探地质、开发地质、钻完井、压裂(储层改造)、排采(举升)、集输与数智化等理论与技术的研究方向和具体对策，这一成果不仅对加快鄂东缘深部(层)煤层气规模上产具有重要的指导意义，而且对国内外深部(层)煤层气规模开发具有很强的引领和示范作用，也可有力推动煤层气产业高质量发展、支撑实现国家碳达峰碳中和目标与保障清洁能源安全。

此次研究得出以下几个结论：

在“十三五”国家科技重大专项项目创新成果的带动下，鄂东缘大宁–吉县区块深部(层)煤层气勘探获得了重大突破，使人们对煤层气传统地质认识和勘探理念发生了根本性的转变，颠覆了对深部(层)煤层气开发“深度禁区”的认识，由此可使全国埋深小于2 000 m现有30.05×10¹² m³煤层气资源量(埋深大于2 000 m一直未开展评价)大幅度增长，可使深部(层)煤层气一跃成为保障国家油气安全、实现碳达峰碳中和目标的重要接替资源之一，极大地坚定了深部(层)煤层气规模效益开发的信心，煤层气勘探开发和产业发展将由此进入到一个新阶段。

基于鄂东缘大宁–吉县区块深部(层)煤层气勘探开发和试采现状梳理认为，深部(层)煤层气与中浅部（层）相比，在成因机制、富集规律、赋存状态及开发规律等有很大差异，面临许多需要深入研究的理论难题。包括：成藏机理和赋存状态，高产主控因素，开发动态变化规律，压裂(储层改造)过程中煤岩缝网形成机理，压后孔渗特征变化与气液流动规律等。

由于地质上的差异性，使得现有中浅部(层)适应性工程技术不能完全照搬到用于深部(层)煤层气开发。针对地面传统钻井、压裂(储层改造)、排采(举升)、集输和数智化等为主体技术的开发方式，鄂东缘深部(层)煤层气勘探开发亟需开展诸多适应性技术攻关。包括：地质–工程开发甜点评价标准，关键开发指标确定，低成本优快高效钻完井，水平井水泥环高效密封控制，低成本、高效、环保压裂材料，特殊工况排采制度及井筒举升控制，高效节能与集输，大数据及数智化等。

针对鄂东缘深部(层)煤层气勘探开发存在难题，提出相应的理论研究方向与技术攻关对策，包括：研究深部(层)煤层气成藏机理与赋存规律，建立地质–工程开发甜点评价方法与标准，优选地质–工程一体化的勘探开发有利区和甜点，创新和集成钻井、压裂(储层改造)、排采(举升)、集输及数智化等先进性、适应性技术，开展技术政策优化研究，形成实现高效开发的理论、技术和配套系统平台，为鄂东缘深部(层)煤层气规模高效开发提供技术支撑。

本次研究仅限于鄂东缘深部(层)煤层气以地面钻井、压裂(储层改造)、排采(举升)、集输及数智化等传统开发方式的勘探开发理论及工程技术范畴，为鄂东缘深部(层)煤层气资源的效益动用探索一些有效途径，未涉及到与新兴交叉性、系统性学科相关的理论与技术发展方向，包括煤炭地下气化(UCG)，CO₂捕集、利用和封存(CCUS)，以及其他生物、物理和化学开发技术(包括微生物、热采、微波、激光、注入N₂、CO₂驱替)等研究。