徐凤银：鄂东缘深部（层）煤层气成藏模式与战略前景

中国发展网讯 2022年9月1日，经国务院批准，由山西省政府组织举办的2022太原能源低碳发展论坛在太原举行，共有13位国内外院士、专家和政府负责人做了报告。煤层气开发利用国家工程研究中心主任、中国石油天然气集团有限公司高级专家（一级正）、中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司总经理徐凤银出席“煤层气高效利用高质量发展”论坛并作主旨演讲。

徐凤银的演讲报告得到与会领导、院士、专家的强烈共识和高度肯定。徐凤银在报告中指出，2019年前，我国煤层气开发基本集中在煤层埋深小于1200米区域，1500米以深区域未取得实质性突破。随着山西大吉、延川南、临兴等区块深部（层）煤层气勘探获得突破，中石油煤层气公司部署实施的吉深6-7平01井喜获日产10.1万方高产工业气流，真正拉开了深部（层）煤层气勘探开发序幕。2021年，大-吉煤层气田提交1122亿方煤层气地质储量，成为国内首个煤层埋深大于2000米、储量超过千亿方、高丰度的整装大型煤层气田。徐凤银指出，鄂东缘深部（层）煤层气勘探的重大突破、令人为之兴奋，极大地增强了国内外煤层气产业发展信心，但也面临一系列理论与技术难题和挑战，积极开展成藏模式与理论技术攻关研究，不仅有利于实现鄂东缘深部（层）煤层气资源规模效益开发，也有助于推动我国煤层气产业大发展，支撑实现碳达峰碳中和目标。

进展现状

鄂东缘深部（层）煤层气基本地质特征是：总体呈现为大型西倾平缓单斜，主要含煤地层和煤层有太原组8号煤层，平均埋深2152米，厚度7.8米；山西组5号煤层，平均埋深2073米，厚度4米。煤层分布连续稳定。深部（层）煤层气获得的颠覆性突破，主要源于几项主体技术。一是深部（层）煤层气体积酸压技术。研发酸化压裂液体系，创建“剪切+溶蚀+支撑”组合缝网体积酸压工艺；二是水平井低成本少段多簇改造技术，技术关键是如何确保在最大压裂改造程度下，评价水平井的最佳分段分簇方案；三是深部（层）煤储层“极限体积压裂”技术，理念上实现了由基质酸压向体积压裂转变，技术上由“压得开”向“压得碎”转变，效果上由“多造缝”向“多造有效缝”转变；四是深部（层）煤层气全生命周期一体化采气工艺。最主要的标志性成果是：中石油煤层气公司2020年在大-吉区块部署的吉深6-7平01井，煤层埋深2100米，水平段长1000米，2021年12月4日光套管投产，最高日产量10.1万方，目前累计产量超过1400万方，平均日产量5.82万方，这口井的成功，标志着我国煤层埋深大于2000米的深部（层）煤层气勘探开发获得重大突破，成为中国深部（层）煤层气水平井的典范和里程碑，将助推中国煤层气产业发展进入一个新阶段。两年来，深部（层）煤层气勘探开发进程不断加快。2021年提交千亿方储量基础上，2022年，黄河东开展扩边评价、黄河西实施滚动勘探，继续落实规模增储有利目标，随着深部（层）煤层气产能建设启动，煤层气产量将呈现大幅度增长。

成藏模式

通过对比分析深、浅部（层）煤层成藏条件表明，深部（层）煤层气具有煤层厚度大、热演化程度高、含气饱和度高、游离气丰富、水动力条件弱、割理裂隙发育、煤体结构完整等有利成藏条件和基质渗透率低、孔隙连通性差等不利成藏条件。深部（层）煤层整体展现了“高含气、高饱和”优势和“特低渗、煤体结构好”特征，产气表现为“见气快、初期产气量高”特点。初步研究认为：深部（层）煤层气气藏具有“广覆式生烃、自生自储毯式成藏”的基本成藏特征。通过研究区块内的典型构造、沉积、水文地质等成藏条件，结合开发动态资料，初步建立起鄂东缘深部（层）煤层气微幅褶皱、单斜与水动力耦合、断层与水动力耦合、鼻状构造等四类成藏模式，四类成藏模式从生烃条件、储集条件、保存条件、井生产特征等方面都表现出各自不同的特点。

为了避免深部（层）煤层气勘探开发出现大起大落、时冷时热，徐凤银认为，应在思想上明确几大理念和指导方向，以引导稳扎稳打、实现效益开发，做好引领示范：一是在“十三五”国家科技重大专项项目创新成果带动下，鄂东缘大宁-吉县区块深部（层）煤层气勘探获得了重大突破，这一成果将有望促进全国现有煤层气资源量成倍增长；深部（层）煤层气一跃成为保障国家油气安全、实现“双碳”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；二是深部（层）煤层气与中浅层相比，成因机制、富集规律、赋存状态及开发规律等有很大差异，仍然面临许多需要深入研究的理论难题，不能过于乐观、急于求成；三是针对地面传统钻井、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；四是针对存在难题，需要明确提出相对应的理论研究方向与技术攻关对策，主要的目是实现降本增效和全生命周期的规模效益开发；五是为了对鄂东缘深部（层）煤层气资源全方位实现高效动用，需要进一步探索一些交叉性、系统性学科相关的理论与技术战略发展途径。

徐凤银认为，需要开展的关键性理论与技术对策包括以下几方面：一是通过煤储层特征、赋存机理、富集成藏规律等理论研究，查明煤层气资源分布，优选出有利勘探目标；二是通过精细气藏描述与开发规律的综合研究，进一步揭示深部（层）煤层气高产主控因素和开发规律，科学评价优选开发甜点、合理优化开发技术政策，支撑深部（层）煤层气高效规模开发；三是进一步研发钻井液体系、钻井工具，形成适合深部煤层气水平井低成本、优快钻完井技术；四是通过开展大规模缝网压裂机理研究，建立适合不同地质条件的压裂技术体系；五是通过开展流动机理与动态仿真，揭示深部煤层气全过程流动机理，提出深部煤层气排采控制方法；六是开展泡沫流体力学理论及仿真、井场压力交换技术、大数据分析与移植等研究，形成深部（层）煤层气高效节能集输和数字孪生信息系列技术。通过以上6个方向的攻关研究，形成深部（层）煤层气高效开发关键技术系列，指导鄂东缘和其它地区深部（层）煤层气有利区优选及高效开发。在开展传统意义上地面煤层气勘探开发理论与技术攻关的同时，还应开展新型交叉学科开发技术和战略性储备技术的攻关。包括微生物开发、二氧化碳驱替煤层气、储层微波加热增产工艺、超声波促采、煤层气高温注热增产、高能激光破岩和煤炭地下气化等技术。

战略前景

徐凤银指出，通过进一步加大评价力度，整个鄂东缘深部（层）煤层气有望实现整体探明地质储量10000亿方以上，不断夯实大幅度上产资源基础。事实上，鄂东缘深部（层）煤层气实现工程技术的重大突破表明，深度“禁区问题”已不再是制约煤层气开发的关键。据专家初步预测，全国埋深2000米以深煤层气资源量约40万亿方。深部（层）煤层气将成为我国未来煤层气勘探开发的重点领域，成为2030年年产300亿方（徐凤银2021年太原论坛提出的两步走战略目标）煤层气大产业的主体，成为国内天然气产业的重要组成部分。同时，它与中浅部（层）煤层气、煤系气及煤矿采空区来源的煤层气一道，有望实现中国工程院罗平亚院士今年提出年产煤层气千亿方的目标。

徐凤银最后指出，新起点、新理念、新动力、新目标。鄂东缘深部（层）煤层气资源丰富、潜力巨大，中国煤层气资源潜力巨大。鄂东缘深部（层）煤层气勘探开发取得颠覆性重大突破，再次使中国煤层气产业进入发展黄金时期、前景可期。促进中国煤层气实现千亿方大产业目标，深部（层）领域最为关键。必须抓住千载难逢的机遇，既要发扬持之以恒、永不放弃的探索精神，攻克与复杂多变地质条件相适应的理论和技术难题，又要从思想上正确认识开发煤层气的综合效益和多维价值，行动上不断强化“以技术创新为主体，资源、技术、人才、政策和投资五位一体、协同创新”的配套管理，进一步提振企业投资信心。我国千亿方煤层气大产业、大发展的“梦想”和宏伟蓝图必将很快得以实现。