□石油勘探开发研究院 刘曾勤 赵石虎

    2021年以来，国内油气公司纷纷加大深层煤层气勘探开发力度，在鄂尔多斯等盆地取得了深层煤层气战略性突破，累计探明地质储量接近万亿立方米。2025年，我国深层煤层气产量突破40亿立方米，占煤层气总产量的25%以上，成为天然气增储上产的战略接替资源，东方“深层煤层气”革命已启航。

    深层煤层气资源特点与勘探开发进展

    深层煤层气与浅层煤层气的地质、工程特征差异大，是一种新型非常规天然气。

    我国深层煤层气资源主要分布在各含煤盆地，中国石化探区内资源量可观，具备规模开发的资源基础。其中，鄂尔多斯、四川、渤海湾等盆地以中高阶深层煤层气为主，具有高含气量、富含游离气等特点，是规模增储和战略突破的现实领域；准噶尔、吐哈、海拉尔、二连等盆地以低中阶深层煤层气为主，具有储集性能好、游离气占比高等特点，但总含气量相对较低，是探索准备的领域。

    鄂尔多斯盆地是深层煤层气勘探开发的主战场，相继发现了大吉、临兴-神府、大牛地、纳林河、佳县等5个千亿立方米大气田，探明储量超9000亿立方米，单井峰值日产量持续突破10万立方米，单井累计产量突破7300万立方米，大吉气田深层煤层气日产量突破1000万立方米。近期，勘探层系从太原组8号煤层向山西组5号煤层拓展，勘探深度从1500米拓展到3500米以深，煤层厚度从厚层（5~15米）拓展到薄层（1~5米），3米煤厚的新富1204HF井试获日产气突破8万立方米，展现了多薄深层煤层气巨大的勘探开发潜力。

    在四川盆地，川东南多薄深层煤层气勘探取得积极进展，阳2井、宁探1井试获高产气流；在渤海湾断陷盆地，中阶深层煤层气见到好苗头，东濮凹陷庆煤1HF井试获工业气流。

    深层煤层气理论认识与技术成果

    “十四五”以前，我国主要聚焦中高阶浅层煤层气勘探开发，以吸附气为主，单井产量低、上产周期长，形成的地质理论认识、开发技术及配套工程工艺技术难以适用于深层煤层气勘探开发，产业发展面临瓶颈。

    “十四五”期间，针对“深层煤储层富集机理复杂、井壁容易坍塌、人工裂缝扩展规律不清”等一系列勘探开发关键理论技术难题，中国石化聚焦深层煤层气富集规律与勘探评价技术、高效钻完井及储层改造技术等开展攻关，推动深层煤层气效益勘探开发。

    一是提出了中高阶深层煤层气“二元（有利聚煤环境+良好保存条件）”富集规律，明确了构造稳定区中高阶深层煤层气是近期勘探的主要方向。

    二是创建了复杂孔缝的煤储层多尺度全系列表征技术，明确了深层煤岩微孔和割理裂隙发育。

    三是提出了基于“灰分产率和镜亮煤占比”的煤岩相划分技术，明确了中高阶低灰分光亮-半亮煤游离气和吸附气双富，突破了传统煤层以吸附气为主的认识。

    四是形成以“强封堵强抑制复合盐钻井液、地质导向与批钻施工、机械扰动精细防控”为核心的深层煤层气水平井安全高效成井技术，钻井周期由93.5天大幅缩短至28.9天，实现2000米水平段“一趟钻”。

    五是率先提出了“造长缝、远支撑”的压裂理念，创新形成“大排量造缝、增前置液+连续注液拓缝、多粒径强支撑”有效支撑压裂技术，实现了深煤储层有效改造和高产稳产。

    上述理论认识与技术突破，支撑了延川南气田连续8年效益稳产，发现了大牛地千亿立方米规模增储阵地，取得了富县3米薄煤层的勘探突破，将煤层气勘探开发深度从1500米拓展至2800米以深，引领深层煤层气未来产业建设。

    深层煤层气发展挑战与攻关方向

    随着深层煤层气勘探开发从鄂尔多斯盆地向全国其他盆地推进，高效勘探和低成本开发面临三大挑战：一是深层煤层气类型多样，成藏地质条件复杂，资源禀赋差异大，富集高产理论与预测技术尚需深化；二是深层煤层气井型和压裂改造工艺需要进一步探索，不同类型储层优快钻完井、高效改造工艺、开发技术政策尚未定型；三是当前技术和成本条件下，深层煤层气属于边际效益资源，需要进一步探索降本增产措施。

    建议进一步加强富集高产理论攻关。我国深层煤层气分布面积广、赋存层系多、热演化范围宽、成藏地质条件复杂，富集高产机理及分布规律不清，开采机理与游离气-吸附气产出规律不清，EUR（估算的最终采收量）认识不一致。针对鄂尔多斯、四川、准噶尔等典型盆地的不同类型深层煤层气，持续开展聚煤、生烃、成储、赋存、富集、产出研究，揭示“构造-沉积-流体”协同控制的孔缝发育机理和游离气与吸附气变化规律，建立煤岩“生-滞-排”模式、深层煤层气富集模式和多尺度多场耦合流动模型，深化差异富集高产规律和渗流机理认识，不断完善深层煤层气游离气评价、“甜点”预测、目标优选、有效开发等技术。

    建议持续攻关优快钻完井技术。深层煤储层非均质性强、夹矸发育、顶板黏土矿物含量较高等特征，增加了水平井成井难度，钻井过程中常见坍塌，不同煤岩特征的失稳机理仍不明晰。聚焦煤层易坍塌、钻井周期长等关键难点，攻关煤层井壁防坍塌与钻头破岩机制，开展优快长水平段钻完井技术研究，优化井身结构、钻具组合和水力参数，研发强封堵钻井液、高效导向技术及装备、个性化PDC钻头等，不断提升钻遇率、缩短钻井周期。

    建议积极探索“高效益”压裂技术。深煤储层渗透率低、塑性强、地应力复杂，目前主体采用大规模体积压裂工艺有四大问题：一是导致部分井套管变形严重，产量不及预期；二是单井用液量普遍在3万立方米以上，规模开发用水需求难以满足；三是大排量、大砂量、大液量施工成本高，效益开发难度大；四是在碎裂-糜棱煤的应用效果不理想，急需攻关。针对不同类型、不同煤体结构的煤层，开展起裂机理和压裂工艺技术研究，研发低伤害、低成本的一体化压裂液体系，形成与储层特征适配的降本节水压裂工艺技术及装备，助推效益开发。

    在产业政策大力支持下，深层煤层气迎来了发展新机遇。要扎实推进“深层煤岩气”新型油气勘探开发国家科技重大专项研究，充分用好各级深层煤层气实验平台，聚焦产业重大需求，强化集智攻关，推动产学研用深度融合，加快构建深层煤层气勘探开发关键技术体系，打造深层煤层气产业基地，以理论技术创新引领深层煤层气高效勘探与规模开发。