編者按：隨著我國經濟的快速發展和人民生活水平的不斷提高，天然氣作為(wei) 一種清潔、高效能源，在我國能源結構中的比重逐年上升。在此背景下，增儲(chu) 上產(chan) 成為(wei) 保障國家能源安全的重要任務。近年來，隨著理論認知和技術的不斷突破，一種新類型非常規天然氣——“煤岩氣”逐漸走出勘探開發加速度。近日，記者走進中國石油勘探開發研究院，對話中國石油天然氣股份有限公司副總地質師兼勘探開發研究院黨(dang) 委書(shu) 記李國欣，中國科學院院士、中國石油勘探開發研究院教授張水昌，探訪煤岩氣的科學奧秘。
百萬(wan) 噸油氣當量煤岩氣田——大吉氣田
隨著我國能源消費結構的轉變，天然氣用氣需求不斷增加。據國家能源局發布的《中國天然氣發展報告（2024）》顯示，我國天然氣消費出現較快增長，消費規模再創新高。2023年全年天然氣消費量達3945億(yi) 立方米，增量282億(yi) 立方米，同比增長7.6%；天然氣在一次能源消費總量中占比8.5%。這不僅(jin) 反映了經濟社會(hui) 發展的新趨勢，也對國家能源安全提出了新挑戰。
為(wei) 降低天然氣對外依存度，我國科學家不斷尋求更加經濟環保的能源接續方案。在長期的實踐探索中發現了一種介於(yu) 常規氣和煤層氣之間的新類型非常規天然氣資源——煤岩氣。
突破開發“禁區” 向煤層深處“爭(zheng) 氣”
過去受傳(chuan) 統煤層氣地質理論認識的限製，傳(chuan) 統煤層氣主要在地下水壓力封閉下，以吸附態賦存於(yu) 煤基質內(nei) 。隨著埋深加大、地層溫度升高，煤基質對甲烷的吸附能力下降，因此傳(chuan) 統理論認為(wei) 煤層氣主體(ti) 開發埋深300m-1200m，當埋深超過1500m後，含氣量低且開發成本升高，是開發禁區。但隨著理論認知和技術水平的不斷進步，我國煤岩氣勘探開發取得了新突破。
“在常規油氣和致密油氣鑽探過程中，我們(men) 發現深層煤岩層段通常氣測顯示較好。研究發現，可能有一個(ge) 氣水轉換帶，在這個(ge) 帶以下地表水下不來，氣藏沒有遭到破壞。”李國欣表示，按照“將煤岩作為(wei) 儲(chu) 層整體(ti) 勘探”的思路，中石油率先在準噶爾、鄂爾多斯、四川等盆地部署風險勘探井並取得突破。
隨著勘探開發實踐的深入，工業(ye) 界和學術界發現這種新類型非常規天然氣與(yu) 傳(chuan) 統煤層氣相比差異較大，具有遊離氣占比高、存在微距運移、生產(chan) 初期以遊離氣為(wei) 主、吸附氣接替等特征，屬於(yu) 一種新類型非常規天然氣。
“煤岩氣富集通常埋深超過1500m，且大麵積連續分布，而煤層氣則以吸附在煤炭微觀孔隙內(nei) 的天然氣為(wei) 主，需長期排水降壓後才產(chan) 氣，且產(chan) 量較低。”李國欣介紹，二者雖都以煤岩為(wei) 儲(chu) 層，但在地質與(yu) 開發等方麵有很大不同。
據介紹，煤岩氣埋藏較深，更像是身處“出生地”，且富集量較大，賦存特征上更類似於(yu) 頁岩氣，遊離氣和吸附氣共存，遊離氣占比高達20%～50%，明顯不同於(yu) 幾乎不含遊離氣的傳(chuan) 統煤層氣。在開發特征上，煤岩氣開發方式也與(yu) 頁岩氣、致密氣相似，主要采用水平井分段壓裂技術開采，初期見氣快、產(chan) 量也高。
首創帶有中國特色的油氣理論認識
我國油氣藏類型豐(feng) 富多樣，但受地質條件繁雜多變的影響，油氣開發麵臨(lin) 諸多挑戰。與(yu) 美國、澳大利亞(ya) 等相比地質構造更加複雜，常規油氣開采不能滿足經濟社會(hui) 發展的需要，因此，不得不尋求新方案來解決(jue) “先天條件”不足的問題。煤岩氣概念正是在這種處境下“逼”出來的。
“煤岩氣概念可以說是中國科學家首先提出的。目前國際上還沒有人在探討這一塊，這種油氣資源有可能是帶著中國特色的特有油氣形成理論，是新的學科前沿。”中國科學院院士張水昌介紹，早期美國圍繞淺層煤層氣進行過探索，但因為(wei) 深層開發難度大、成本高並沒有得到重視，“粗心”的認為(wei) 隻是“一個(ge) 裂縫裏麵存儲(chu) 的少量氣體(ti) ”。但我國在勘探常規油氣、致密油氣的過程中進入到深層煤岩，通過不斷探索，發現可能是一種非常特殊的油氣資源。煤岩氣的突破，正是“借鑒致密氣、頁岩氣生儲(chu) 成藏機製，將煤岩作為(wei) 儲(chu) 層整體(ti) 勘探”的思路突破，更是油氣地質理論認識的突破。
早在2005年，中石油新疆油田在準噶爾盆地白家海地區常規油氣直井，開展深層（超過2000m）煤岩層段試氣，最高獲日產(chan) 氣7000立方米，深層煤岩儲(chu) 層內(nei) 的天然氣引起重視；2016年，中石油華北油田在渤海灣盆地冀中坳陷部署的首口煤岩氣水平井（大平7井埋深2000m），獲日產(chan) 氣1.2萬(wan) 立方米，突破水平井出氣關(guan) ；2021年，新疆油田在準噶爾盆地白家海地區部署的彩探1H水平井（埋深2350m），獲日產(chan) 氣5.7萬(wan) 立方米，首次實現煤岩氣突破；2022年，中石油長慶油田和冀東(dong) 油田在鄂爾多斯盆地部署的納林1H、佳南1H等水平井，獲日產(chan) 氣5萬(wan) -10萬(wan) 立方米。2023年4月22日，中國石油召開深層煤岩氣勘探開發技術研討會(hui) ，通過廣泛研討，首次將這種新類型非常規天然氣稱為(wei) 煤岩氣。
“從(cong) 全球油氣工業(ye) 發展大趨勢來看，油氣勘探開發從(cong) 常規向低滲透、再向源內(nei) 發展，北美正是依靠‘頁岩油氣革命’，實現了能源獨立。”張水昌認為(wei) ，煤岩氣的勘探開發具有非常重要的特殊意義(yi) 。我國是煤炭大國，煤岩作為(wei) 天然氣的主要烴源岩，由常規氣到煤係地層致密氣，再到源內(nei) 煤岩氣，是油氣工業(ye) 發展的必然趨勢。
接續保障能源安全 煤岩氣開發未來可期
我國煤炭資源豐(feng) 富且分布廣泛。據專(zhuan) 家估算，我國約60%的天然氣來自煤岩生烴，即煤成氣。初步評價(jia) 顯示，我國埋深超1500米的煤岩氣資源量超30萬(wan) 億(yi) 方。目前，采用“水平井+體(ti) 積改造”技術可實現單井初期日產(chan) 5萬(wan) -10萬(wan) 立方米，最終可采儲(chu) 量5500萬(wan) 立方米左右。自2021年煤岩氣勘探突破以來，我國已探明儲(chu) 量6000億(yi) 立方米，2024年產(chan) 量預計將突破25億(yi) 立方米。
煤岩氣的勘探開發突破，已經成為(wei) 國內(nei) 天然氣增儲(chu) 上產(chan) 的新動力，對於(yu) 保障國內(nei) 天然氣供給具有重要的戰略意義(yi) 。但專(zhuan) 家表示，煤岩氣作為(wei) 一種新類型非常規天然氣資源，還處於(yu) 初期探索階段。高效開發關(guan) 鍵工程技術係列尚未形成，主體(ti) 技術仍需持續攻關(guan) ，勘探開發成本仍然較高，需要進一步強化煤岩氣形成與(yu) 富集機製研究，加快形成煤岩氣效益開發適用技術，早日實現煤岩氣全生命周期提質提效。
相信隨著科技的不斷進步與(yu) 發展，煤岩氣的開發將日益成熟與(yu) 高效。未來，煤岩氣或將成為(wei) 我國提升天然氣自給能力的重要保障。
