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煤层气开发需创新 更需革命

日期:2019-02-28    来源:中国能源报

国际煤炭网

2019
02/28
09:30

关键词: 煤层气开发 煤炭储量 页岩气

     煤层气(煤层瓦斯)单井产量低是目前制约中国煤层气产业发展的主要原因。综合来看,造成煤层气单井产量低的原因有二:一是绝大多数煤层气以吸附态存在煤储层中,通常需要采用排水降压的方式使煤层气产出,煤层气的赋存和开发方式决定了煤层气单井无法在短期内获得常规天然气及页岩气井的产量;二是中国煤层气地质条件复杂,难采资源占比高,煤层气藏开发难度大,目前的煤层气钻、压、排等核心开发工艺与地质条件不完全匹配,煤层气开发面临技术“瓶颈”。
 
    在中国多煤少气贫油的基本国情下,煤炭在中国能源结构主体地位在未来相当长的时间内不会改变,煤炭资源也是中国能源安全的重要保障。开发煤层气不仅有助于增加天然气资源的自给能力,更有助于保障煤矿安全生产。 
 
    此外,由于煤层气是一种主要成分为甲烷的温室气体,煤炭资源开采过程中煤层气排放至大气会产生温室效应。因此,煤层气开发将带来可观的减排环保效益。由此可见,煤层气开发的意义是多方面的,而不应该仅仅关注其对天然气产量的贡献以及直接经济效益。持续加大煤层气开发支持和投入力度十分必要。 
 
    自2006年中国大规模开发煤层气资源以来,党和政府给予极大的政策支持,加之中国煤层气产业始终坚持走创新发展道路,煤层气开发取得举世瞩目的成就。然而,近年来,中国煤层气产业投资乏力,新增地面钻井数量减少,煤层气储量动用程度低,煤层气产业从业人员信心受挫。要想突破煤层气开发技术“瓶颈”,实现煤层气单井产量的提高,完成煤层气开发利用“十三五”甚至更长远的规划目标,建设美丽中国,需要创新,更需要一场煤层气开发革命。 
 
    储量增长是基础 
 
    丰富的煤炭储量与煤层气资源量,为煤层气开发提供了基本条件。中国煤炭储量丰富,对煤炭资源依赖程度高,是世界上最大的煤炭生产国。同时,中国煤层气资源丰富,埋深2000米以浅的煤层气地质资源量约30.051012立方米,可采资源量约12.51012立方米。山西、贵州、云南、内蒙古和新疆等三省两区因得天独厚的煤层气地质资源条件,是中国最具有规模化开采煤层气、发展煤层气产业的地区。截至2016年底,全国累计探明煤层气地质储量6869.12×108立方米,探明率不足3%,主要分布在沁水盆地、鄂尔多斯盆地东部等地区。经过二十余年发展,中国已相继建立了沁水盆地、鄂尔多斯东缘两大煤层气产业化基地,大部分优质区块已投入开发,2018年,仅山西省煤层气井产能就占全国的96%。 
 
    近几年,中国新增煤层气探明地质储量下降,煤层气开发区块面临后继乏力的窘境,加快新建区块煤层气资源开发是中国煤层气产业可持续发展的必由之路。因此,应加强地质研究,完善煤层气储层评价理论与技术,增加煤层气地质储量,寻找更多煤层气开发优质区块。 
 
    技术突破是核心 
 
    本世纪初,一场“页岩气革命”席卷美国,正是依赖水平井钻井与压裂改造技术的进步,使得美国实现了页岩气产量的大幅提升,从而使其从能源进口国转型成为能源净出口国,改变了美国甚至世界的能源市场格局。煤层气开发核心技术迟迟无法突破是当前中国煤层气产业发展的“瓶颈”,定向井钻井、构造煤钻井与改造、压裂液及支撑剂材料,煤层气排采增渗、多层合采,低渗透煤层瓦斯高效抽采、低浓度瓦斯高效利用等核心技术,亟待攻关突破。因此,围绕煤层气开发核心技术,开展技术攻关,是煤层气开发革命的核心所在。过去,在煤层气开发迫切需求但又缺乏充分经验的条件下,工程试错是一种检验煤层气开发技术效果的常用手段,但工程试错不应该作为衡量技术是否可行的唯一手段,工程试错效果不理想的技术也并非就无应用价值。 
 
    当前,无论是煤层气开发理论体系还是煤层气开发技术体系,多无定论。因此,应充分结合理论分析与室内实验,大胆进行技术改进,勇于打破传统定论,才有助于技术突破。此外,既然是核心技术攻关,就必然要面临巨大挑战,避重就轻,敷衍了事,只在表面做文章只会消磨管理决策者的耐心。对此,应以项目为支撑,企业为主体,院校为依托,应用为目的,以难题终可破的坚定信念,义无反顾,求真务实地开展煤层气开发核心工艺技术的攻关。 
 
    科学管理是保障 
 
    2006年起,中国确定并通过实施“十一五”、“十二五”以及“十三五”大型油气田及煤层气开发国家科技重大专项,在地面煤层气勘探开发及煤矿井下瓦斯抽采利用方面取得显著成效,煤层气产量稳步提升,煤矿瓦斯事故起数和伤亡人数大幅下降。2017年,山西省科技厅发布山西省能源革命关键核心技术重大专项,明确支持加快煤层气勘探、开发、利用技术的突破,提出争当全国能源革命排头兵。政府、企业、科研院所对煤层气开发的支持以及统筹管理是煤层气产业快速发展的根本保障。 
 
    当前,国家政策影响逐渐消退,煤层气开发管理粗放,煤层气井开发技术“千篇一律”,地质适用性程度低,缺乏煤层气专业化施工队伍,民营煤层气开发企业较少。此外,中国煤层气产气企业创新主体地位还不够凸显,理论研究与工程实践脱节严重;科技资源配置方式、科技监督管理体系、评价考核制度等不能适应新时代科技发展的形势。因此,应该健全管理决策制度,充分认识气藏地质条件,破除“一刀切”,尊重煤层气井生产规律,建立专业化施工队伍,鼓励民营资本进入。 
 
    此外,“青年既是追梦者,也是圆梦人”,青年具有强烈的创新和开拓精神,应大胆启用青年才俊,给年轻人创造更多机会,努力培养一批专业水平较高的青年科技人员和技术能力过硬的年轻技术骨干。科技项目实施过程中,应创新管理模式,遵循科学研究与实践发展规律,注重理论与实践相结合,强化产学研用一体化。同时,在项目结题及人才考核过程中应注重对成果应用效果或市场应用前景的考核评价,鼓励科技成果转化和产业化,依法保护知识产权。 
 
    稳产增产是目标 
 
    尽管煤层气开发直接目标在产气,但却是保障煤矿安全生产,增强天然气供给以及提高环保效益的体现。由于煤层气主要以吸附态存在与煤层中且开发方式普遍为排水降压采气,因此,煤层气地面井生产周期较长,而稳产期的长短与产气量高低是衡量煤层气井开发效果的重要标准。对于老井而言,已经过了煤层气排采关键时期,提产已经变得不太现实。因此,应通过加强煤层气井排采科学管理,实施煤层气储层增渗改造等技术稳定煤层气单井产量。
 
    而对于新开发煤层气井而言,开发前充分掌握煤层气储层地质特征参数,开发过程中在科学布孔、钻完井、压裂、排采与精细化管理下,力争提高煤层气单井产气量。
 
    尽管煤炭在能源结构中的比重逐渐降低,“煤改气”成为大势所趋,但煤炭行业的发展以及非常规天然气产业的进步均离不开煤层气资源开发。在新时代党中央领导下,借助能源供给侧结构性改革机会,在各级政府、企业、科研院所联合攻关下,定能取得煤层气开发革命的胜利。(作者系中国地质大学(武汉)资源学院煤及煤层气工程系助理研究员) 
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