□唐利民 姚 鹏 郭 涛 肖 翠

    提起瓦斯，人们耳熟能详，但说到煤层气，却鲜有人知。

    煤层气，俗称瓦斯，主要成分为甲烷，是煤的伴生矿产资源。近年来，因热值高、污染低，煤层气成为举世瞩目的洁净、优质能源。

    2008年，华东油气吹响了向非常规资源进军的号角，历经14年，探索形成了一整套包括“有效支撑压裂”“拟水平井”等技术在内的煤层气高效开发技术体系，建设了全国第一个商业开发的深层煤层气田——延川南煤层气田。截至2022年5月1日，已累计生产煤层气21亿立方米，可满足600万个中国家庭一年的燃气需求，减少二氧化碳排放250万吨。

    试问“煤”花何处好？其能为祖国奉献光和热、为世界创造净与美。

    一弄“煤”花：雪后疏梅，时见两三花

    煤层气的勘探开发，既需要研究作为伴生矿的煤层气，也需要研究作为原生矿的固体煤。

    2008年，华东油气初来乍到非常规领域。

    2009年，他们借鉴沁水盆地、鄂尔多斯盆地东缘的开发经验，在2号煤层以常规压裂技术为手段，设计并完成延1井，最高日产气达2632立方米。

    经历单井突破、井组试验、规模建产3个阶段后，2015年，全国第一个商业开发深层煤层气田——延川南煤层气田全面建成投产。

    但是，延川南煤层气田单井日产量只有500~1500立方米，平均稳产周期只有2年，见气周期却在1年以上。与美国圣胡安、黑勇士盆地平均煤层气单井日产气过万立方米相比，经济效益不尽如人意。

    煤层气与天然气的主要成分都是甲烷，但是天然气主要依靠自身正压产出，煤层气则需经历解吸—扩散—渗流的完整过程。当地层压力降至解吸压力以下，煤层气才能由吸附态转化为游离态，通过煤基质的微孔隙扩散进入地层裂缝，再经地层裂缝渗流进入井筒。

    采气效率受制于解吸体积，因此，只有深度改造煤层，才能有效增大波及体积，充分释放资源。

    但是，常规压裂裂缝的实际支撑范围只有井筒附近8米左右，即便是主裂缝长度也不过30米。解吸范围的绠短汲深，导致储量动用量小力微。

    2017年12月，因生产低效，功勋井延1井被迫停抽关井。

    二弄“煤”花：梅破知春近

    有效支撑压裂的衡量标准简单而明了：压得开、造长缝、撑得住。

    “压得开”是指由于延川南煤层气田属于深层煤层气田，平均埋深1280米，局部甚至超过1500米，因此要克服较高的地应力，在煤层里有效制造并充分扩展人工缝隙系统。

    “造长缝”要求在煤基质不利的条件下，尽可能制造长的人工裂缝并充分地波及天然裂缝。

    “撑得住”则需要有效抗衡煤基质的高塑性及深埋藏的高应力，对压裂缝网形成从近井端到远井端的全程有效支撑。

    转眼到了2018年，一场覆盖压裂体系、压裂规模的全要素攻关拉开序幕。

    在压裂体系方面，华东油气大胆探索高携砂能力压裂液体系与低密度支撑剂体系；在压裂规模方面，他们持续试验排量、液量、砂量的优化组合，经过9种类型、101井次的反复探索与迭代升级，有效支撑压裂技术获突破——施工排量、注入液量、加砂量分别提高2.6倍、5倍和10倍；常规压裂半缝长、有效改造体积、单井有效控制储量分别提高2.3倍、5倍和5倍。

    “连续、缓慢、稳定、长期”的排采理念一直是煤层气田开发的“金科玉律”，结果就是见气周期长、释放产能慢。

    而有效支撑压裂，犹如在储层中架起高速公路网，为煤层气“拟游离赋存、高导流产出、全井域动用”创造了条件。华东油气逐渐探索形成以“快速返排、面积降压、体积解吸、优快上产”为核心的全新排采制度，见气周期由300天缩短至30天，达产周期由900天缩短至90天。

    伴随有效支撑压裂技术的广泛应用，截至2021年，延川南煤层气田日产量达到115万立方米，连续4年保持年产量3.5亿立方米以上。

    三弄“煤”花：腊尽梅梢尽放红

    2010年，华东油气曾向更深层的10号煤层发起挑战。

    与2号煤层相比，10号煤层埋藏更深、厚度更薄，开发难度大，被判定为“可采性极差”。

    经济高效地开发10号煤层，成为华东油气要走的“新长征路”，他们大胆提出煤层气田“拟水平井”的概念。

    “拟水平井”通过借鉴水平井“增大波及面积、提高单井控制储量”的理念，采用“直井钻井+大规模、造长缝压裂”，可以最大程度地提升改造体积，提高动用程度。

    2021年11月，他们首先在延3-25-24井开展“拟水平井”试验，裂缝全缝长约1200米，该地区水平井段长度一般为1500米，基本实现了水平井的波及面积，而钻采成本仅为水平井的1/3。

    之后，他们在W148平台进行扩大试验，平均单井日产量达到2万余立方米，实现10号煤层直井单层产气量的历史性突破。

    与此同时，华东油气又启动了2号煤层与10号煤层合采的可行性研究。研究表明，2号煤层与10号煤层的平均临界解吸压力相差约0.5兆帕，平均埋藏深度相差约为50米。这意味着，两者解吸液面高度基本一致，具备合采条件。

    随着“分压合采”理念的日益成熟与推广应用，逐渐实现了立体动用，确保了单井控制储量。2021年，华东油气累计实施分压合采28井次，与单层开采相比，平均单井日产量翻了一番。

    腊尽梅梢尽放红。延川南的黄土塬上，迎来了万紫千红的盛春。