煤層氣開(kāi)發(fā)利用有“一箭三雕”的效果：除了能提供清潔能源、防治大氣污染之外，還可以從根本上消除煤礦瓦斯帶來(lái)的威脅，保障煤礦安全生產(chǎn)，這已經(jīng)成為國內外煤炭行業(yè)的共識。煤炭在中國能源結構中占據主體地位，中國的能源國情也從側面反映出推進(jìn)煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必要性與緊迫性。

然而與美國、澳大利亞等煤炭大國相比，盡管中國煤層氣開(kāi)發(fā)利用起步不晚，但發(fā)展相對滯后。日前，由國家煤礦安全監察局科技裝備司、美國環(huán)保局煤層氣辦公室共同主辦的2019第十九屆國際煤層氣研討會(huì )在北京召開(kāi)，與會(huì )代表為煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展建言獻策，助力煤層氣產(chǎn)業(yè)“提氣”加速。

開(kāi)采難度大但前景光明

煤層氣俗稱(chēng)“瓦斯”，主要成分為甲烷，因賦存于煤層之間，故名煤層氣。

據中石油煤層氣公司副總經(jīng)理、煤層氣國家工程研究中心有限責任公司總經(jīng)理徐鳳銀介紹，目前，中國煤層氣地質(zhì)資源量達36.8萬(wàn)億立方米，集中在華北地區、西北地區、華南地區和東北地區等幾大區域，其中華北地區資源最豐富，占比46.3%，西北地區次之，占比25.9%。

據統計，截至2018年底，中國累計探明煤層氣地質(zhì)儲量7425億立方米，其中包括探明沁水盆地、鄂爾多斯盆地東緣2個(gè)超千億立方米煤層氣田;累計鉆井1.8萬(wàn)多口，建設煤層氣年產(chǎn)能90億立方米，實(shí)現年產(chǎn)量53.5億立方米。煤層氣產(chǎn)業(yè)基本形成中石油、晉煤集團、中海油(中聯(lián)建)三足鼎立的格局。

與美國、加拿大、澳大利亞等煤層氣開(kāi)發(fā)條件較好的國家相比，中國的煤層氣勘探開(kāi)發(fā)顯得有些先天不足?！耙悦绹鵀槔?，中國和美國在煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期情況基本相似，但到了產(chǎn)業(yè)發(fā)展后期，中國的機理和技術(shù)發(fā)展明顯滯后于產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求?！敝新?lián)煤層氣有限責任公司副總經(jīng)理吳建光說(shuō)。

在他看來(lái)，中國煤層氣資源成礦和儲存條件的特殊性，是造成中美煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展差距的主要原因?！俺擅簵l件多樣性、成煤時(shí)代多期性、煤變質(zhì)作用疊加性、構造運動(dòng)多幕性和復雜性是中國煤層氣資源成礦和儲存條件的主要特點(diǎn)，構造煤、深部等難采資源量約占70%，I類(lèi)優(yōu)質(zhì)煤層氣儲量的比率僅為15%，煤層氣開(kāi)采難度大?！眳墙ü庹f(shuō)。

特殊的煤層氣資源成礦和儲存條件，導致中國煤層氣開(kāi)采難以照搬國外利用模式，探索一條具有中國特色的煤層氣開(kāi)采利用之路勢在必行。

“目前，中國在高階煤煤層氣勘探選區評價(jià)理論和技術(shù)方法、煤層氣鉆完井工程技術(shù)、集輸工藝技術(shù)方面日益成熟，在活性水攜砂壓裂技術(shù)體系、煤層氣井‘穩定、連續、緩慢、長(cháng)期’的排采生產(chǎn)原則方面不斷完善，中國煤層氣勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)取得長(cháng)足進(jìn)步，煤層產(chǎn)業(yè)進(jìn)入規?；l(fā)展初級階段，前景廣闊?！眳墙ü庹f(shuō)。

先進(jìn)技術(shù)助力“加油清障”

盡管中國煤層氣資源豐富，但產(chǎn)能轉化率低、資源動(dòng)用率低、單井產(chǎn)量低等制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸問(wèn)題長(cháng)期存在，提高煤層氣開(kāi)采技術(shù)的適用性和成熟度，用先進(jìn)技術(shù)助力煤層氣產(chǎn)業(yè)“加油清障”是與會(huì )代表熱議的話(huà)題。

目前，中國已經(jīng)初步形成了一套適宜沁水盆地南部高階煤、鄂爾多斯盆地東緣中階煤的較為成熟的煤層氣勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)，這兩大區域的煤層氣開(kāi)采技術(shù)在一定程度上代表著(zhù)中國煤層氣開(kāi)采的技術(shù)水平。

“沁南煤層氣產(chǎn)業(yè)基地支撐了全國80%左右的煤層氣產(chǎn)量，套管完井、活性水壓裂、穩控精細排采、低壓多井集輸等主體技術(shù)體系日益完善。鄂爾多斯盆地東緣煤層氣開(kāi)采的低傷害完井和水平井篩管完井技術(shù)以及可控破膠清潔壓裂液、高效支撐壓裂技術(shù)成果比較突出?！眳墙ü庹f(shuō)。

以沁水盆地南部潘莊區塊煤層氣開(kāi)采為例，針對15號煤層煤層薄、構造煤發(fā)育等特性，潘莊區塊依托單支水平井工藝、篩管完井，平均單井日產(chǎn)氣量1.07萬(wàn)立方米;鄂爾多斯盆地東緣柳林區塊首創(chuàng )了斜井連通的多煤層、多分支水平井鉆井和完井技術(shù)，單井日產(chǎn)量穩產(chǎn)1萬(wàn)立方米，最高日產(chǎn)量可達1.6萬(wàn)立方米。

煤層氣單井產(chǎn)量低的問(wèn)題一直制約著(zhù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，特別是一些煤層氣田生產(chǎn)了十幾年，逐漸進(jìn)入產(chǎn)量衰減期，面臨著(zhù)開(kāi)發(fā)難度大、產(chǎn)量低、成本高的實(shí)際問(wèn)題，加強老氣田綜合治理，加速推進(jìn)煤層氣田穩產(chǎn)技術(shù)研究和產(chǎn)能接續研究成為推進(jìn)煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新課題。

“鄂東氣田韓城區塊低產(chǎn)低效井占比較大，產(chǎn)氣效果較差主要是由于韓城區塊井網(wǎng)不完善、井距偏大無(wú)法形成井網(wǎng)干擾、壓裂改造不充分和后期排采制度不合理導致的，通過(guò)完善井網(wǎng)、挪鉆水平井、間接壓泵改造等措施，韓城區塊單井煤層氣產(chǎn)量有所提升，綜合治理成效初顯?！毙禅P銀介紹。

“三氣共采”激發(fā)企業(yè)積極性

在含煤巖系中，除了煤層氣資源外，還共生有豐富的頁(yè)巖氣、致密砂巖氣資源，這些資源同樣具有開(kāi)發(fā)潛力。目前，美國已經(jīng)實(shí)現了煤層氣、致密砂巖氣的合采開(kāi)發(fā)，綜合效益顯著(zhù)。

與會(huì )專(zhuān)家表示，實(shí)現煤層氣、致密砂巖氣、頁(yè)巖氣“三氣共采”，可以實(shí)現一口井的綜合開(kāi)發(fā)利用，能夠彌補單一抽采的虧損，帶來(lái)顯著(zhù)的經(jīng)濟效益，由此能夠進(jìn)一步激發(fā)企業(yè)開(kāi)采投資的積極性，對推動(dòng)煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展大有裨益。此外，實(shí)現“三氣共采”還有利于從根本上防治煤礦瓦斯事故，能夠有效減排煤炭開(kāi)采時(shí)釋放的溫室氣體，在保障煤礦安全生產(chǎn)和環(huán)保方面具有積極意義。

在鄂爾多斯盆地，含煤巖系非常規氣“三氣共采”已經(jīng)積累了一定的成功經(jīng)驗，開(kāi)辟了煤層氣高效開(kāi)發(fā)新途徑。據了解，鄂爾多斯盆地含煤巖系的沉積特點(diǎn)，使得縱向上煤層、致密砂巖層等儲層多層疊置，橫向上連續成藏，雖然單層厚度小，但累積厚度大，總體呈厚層狀復合天然氣產(chǎn)層。

針對這一特點(diǎn)，中聯(lián)煤層氣有限責任公司以綜合效益最大化為原則，以提高資源利用率為目的，實(shí)行同井接替合采?！皬募夹g(shù)方面看，我們通過(guò)鄰近層致密氣生產(chǎn)造成的地下壓力系統擾動(dòng)，促進(jìn)煤層氣解吸，降低煤層氣開(kāi)發(fā)難度;從經(jīng)濟效益方面看，我們縮短了煤層氣達產(chǎn)時(shí)間，延長(cháng)了氣井經(jīng)濟生產(chǎn)時(shí)間。我們進(jìn)行的‘三氣合采’現場(chǎng)試驗結果顯示，合采效果良好，可以實(shí)現產(chǎn)層接替生產(chǎn)?！眳墙ü庹f(shuō)。

吳建光指出，“三氣合采”仍有許多關(guān)鍵技術(shù)亟待解決?！氨热?，合采產(chǎn)層組劃分標準及其有效開(kāi)發(fā)方式問(wèn)題、裂縫有效穿層致裂問(wèn)題、同井筒有效分壓工藝問(wèn)題、一體化集輸問(wèn)題、兼顧多類(lèi)型產(chǎn)層的儲層保護問(wèn)題等還未能妥善解決，‘三氣合采’仍有較強的挑戰性?！眳墙ü庹f(shuō)。

瓦斯防治不再“談虎色變”

中國煤礦開(kāi)采條件復雜，煤炭資源埋藏深，高突礦井占比多，且隨著(zhù)開(kāi)采深度和強度不斷增加，煤與瓦斯災害愈加嚴重，各種災害耦合疊加，使瓦斯防治難度加大，重特大瓦斯事故仍時(shí)有發(fā)生，瓦斯防治依然是煤礦安全生產(chǎn)的重中之重。

煤炭科學(xué)技術(shù)研究院公司安全分院瓦斯所所長(cháng)舒龍勇表示，瓦斯是煤礦安全的“第一殺手”，煤與瓦斯突出防治仍是世界性難題?！艾F有的煤與瓦斯突出機理研究比較抽象，關(guān)注的是影響突出的某一個(gè)或幾個(gè)因素，缺乏與工程結構的結合，更偏重于災變過(guò)程或災后結果的分析，很難清晰地解釋突出孕育、啟動(dòng)過(guò)程和臨界條件，難以有效指導突出預測、監測和防治。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，煤與瓦斯突出機理研究與突出綜合防治實(shí)踐還存在相互脫節的問(wèn)題?！笔纨堄抡f(shuō)。

目前，舒龍勇正在進(jìn)行煤與瓦斯突出地質(zhì)結構環(huán)境特征、突出煤體的基本物理力學(xué)性質(zhì)、采掘面采動(dòng)應力與瓦斯壓力場(chǎng)互饋作用機制、采掘面過(guò)典型地質(zhì)結構異常區孕災過(guò)程分析等方面的研究，將煤與瓦斯突出機理研究與現場(chǎng)工程條件相結合，以期加強煤與瓦斯突出的防控與預測。

2019年10月1日，新修訂的《防治煤與瓦斯突出細則》正式實(shí)施。在中煤科工集團首席科學(xué)家、重慶研究院瓦斯研究分院院長(cháng)孫東玲看來(lái)，新修訂的《防突細則》在技術(shù)層面又有了更高的要求。

在解讀《防突細則》時(shí)，孫東玲指出，精準、可靠的防突措施鉆孔施工技術(shù)、設備等相關(guān)問(wèn)題被多次提及，以技術(shù)為依托是防突的關(guān)鍵?！氨热?，《防突細則》第四十七條明確了深度超過(guò)120米的預抽瓦斯鉆孔應當每10個(gè)鉆孔至少測定2個(gè)鉆孔的軌跡，深度60米至120米的應當每10個(gè)鉆孔至少測定1個(gè)鉆孔的軌跡。第六十四條增加了‘定向鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯區域防突措施’的表述，對防突措施鉆孔施工提出了具體要求?！?/p>

除此之外，孫東玲在解讀《防突細則》時(shí)，特別強調了信息化技術(shù)、智能化技術(shù)在煤與瓦斯突出預警、煤層氣抽采訪(fǎng)方面的重要作用，建議煤炭企業(yè)在遠程控制、自動(dòng)化無(wú)人操控防突技術(shù)裝備的應用方面持續發(fā)力。