华北油气科研人员跟踪煤层气重点井榆阳2HF井的压裂效果。杨曙光 摄

    □宋翔宇 马 超 赵 茜

    “十四五”以前，国内煤层气勘探开发主要聚焦在1500米以浅煤层。传统观点认为，煤层气以吸附气为主，随着埋深增加，物性更差、含气量更小，不具备勘探开发价值。因此，1500米以深一直是煤层气勘探开发的“禁区”。而鄂尔多斯盆地的煤层埋深动辄两三千米，甚至超过4000米，一直是业界无人愿意问津的“荒漠区”。

    转变观念认识，勇闯深部煤层“禁区”

    “十四五”以来，随着国家油气战略目标逐步向深向新拓展，国内多家企业加大了煤层气探索力度，中国石化也将其列为增储上产的重要接替领域。华北油气受页岩气突破启示，率先将勘探目标聚焦到深层煤层气上。

    华北油气科研人员通过反复论证推演和取芯含气性测试，证实了鄂尔多斯盆地深部煤层不仅含气，而且富含游离气，充分验证了最新理论研究的推断结论，信心倍增。

    在此基础上，经过系统选区评价，科研人员进一步认识到大牛地气田所在区域具有煤层厚度大、分布稳定、含气性好等有利条件，成为煤层气勘探试验的首选区域。

    但是，这里的煤层基质普遍比较致密，没有压裂规模就没有改造体积，就没有渗流通道，更不会有气体产出。于是，他们优选了两口老井开展太原组8号煤层探索性评价试验。

    2021年，华北油气实施了大牛地气田首口深层煤层气试验井——石1井，通过大胆尝试“饱和加砂、有效支撑”的缝网体积压裂，石1井压后即产气且日产气超千方，证实深部煤层确实富含游离气且具有较好的可压性和可动性，展现出与浅层煤层气完全不同的产出特征。

    2022年，华北油气在同一煤层实施了另一口煤层气试验井——D1-567井，压裂达到单段“千方砂、万方液”规模，创造了大牛地深层煤层气直井日产首次破万方纪录，进一步坚定了突破深层煤层气“禁区”的信心。

    积极探索试验，实现“从0到1”突破

    直井成功突破后，科研人员一鼓作气，持续深化地质-工程一体化攻关研究，经过3个月充分论证，于2022年6月27日在大牛地气田榆乌区带部署了中国石化首口深层煤层气风险勘探水平井——阳煤1HF井，目标煤层埋深2880米，含气量26立方米/吨，水平段长1030米。

    2023年3月，科研人员借鉴前两口煤层气直井经验，优化了该井压裂规模、段/簇间距、支撑剂粒径组合，坚持“一段一策、动态优化、实时调整”，创下鄂尔多斯盆地千米段长压裂最大规模纪录。

    该井压裂放喷即见气，最高日产量达到10.4万立方米，实现了近3000米埋深深层煤层气战略突破，成功入选2023年全国油气勘探开发十大标志性成果，并获得当年中国石化勘探突破特等奖。

    该井至今已连续生产超千日，目前仍保持日3万立方米稳定高产，累计产气超4600万立方米。阳煤1HF井的成功突破和稳产，证实了大牛地气田深层煤层气资源条件好，具备成为中国石化天然气规模增储上产接替阵地的良好条件。

    自此，华北油气天然气发展正式步入“常非并重”全新格局。

    扩大阵地规模，勘探开发渐入佳境

    大牛地榆乌区带煤层气勘探取得突破后，为探索不同井距、不同缝间距和不同压裂规模等开发技术策略，对比摸索低成本适用工艺技术和高效的生产运行管理模式，为后续深层煤层气开发方案编制提供依据和支撑，华北油气2024年在榆乌区带部署了中国石化首个深层煤层气先导试验井组DNS-2井组。

    针对深部煤层非均质性强、横向变化快、“甜点”靶窗窄、追踪对比难度大的特点，科研人员及时总结阳煤1HF井钻井经验，形成深层煤层气水平井地质导向指导手册，明确了入靶前和水平段导向6个关键节点，迭代形成了“三控两定一调”地质导向做法，水平段煤层钻遇率由83%提高至99%，支撑了2024年煤层气井水平段钻进与轨迹优化调整。

    在压裂施工中，该井组连创“三个首次”技术突破：首次实现全电驱装备规模化应用，较传统设备节能30%以上；首次应用多元管输供水模式，供水效率提升25%；首次运用“拉链式”压裂工艺，创单日压裂段数、单日最大入井液量、最大入井砂量施工新纪录。

    目前，该井组在管输进站生产条件下，日产量达到13.2万立方米，有效验证了该区域深层煤层气资源的开发潜力。

    至此，华北油气通过近3年的勘探开发一体化评价，在榆乌区带落实了中国石化首个超千亿方规模深层煤层气探明储量阵地。

    挺进勘探新区，“中低阶煤区”取得新进展

    随着勘探不断突破，科研人员进一步拓展勘探开发空间，把目光锁定在位于大牛地气田东部的神木区带。

    相较榆乌区带，神木区带煤层热演化程度更低、煤层顶板以泥岩为主、断裂更发育，煤层气成藏条件相对复杂。2025年初，华北油气部署了该区首口深层煤层气预探井——神木1HF井。

    针对神木区带“井控程度低、构造起伏大”的难点，华北油气成立煤层气钻井跟踪工作组，地质-工程技术人员24小时驻守神木1HF井现场，紧盯地质导向过程中的细节变化，及时提出轨迹调整建议，确保了低勘探程度区的水平段煤层钻遇效果，该井实钻水平段长1200米，煤层钻遇率达99%，钻井周期缩短至28.88天。

    科研人员在该井集成“大扭矩螺杆+水力振荡器+异形齿PDC钻头”等技术，配套自主化强抑制钻井液体系，创造了“钻井周期最短、四个一趟钻、水平段裸眼测井、全程干起”等多项纪录。该井试获日7.3万立方米高产气流，实现了中低阶煤区勘探突破，开辟了“十五五”规模增储新阵地。

    下一步，华北油气将持续加大勘探开发力度，在富县高演化薄层型深层煤层气寻求战略突破，在杭锦旗高灰分深层煤层气力求取得勘探新发现，到“十五五”末，逐步形成深层煤层气勘探“多点开花、规模拓展”、大牛地深层煤层气开发“规模建产、有效贡献”新局面。