中国深层煤层气勘探开发进展、关键评价参数与前景展望

中国煤层气产业经历了近30年发展,已初步实现了由中高煤阶向低煤阶、浅层向中深层煤层气的勘探开发突破。中国深层煤层气资源量丰富,是下一步天然气增储上产的重要接替领域。为了实现深层煤层气资源规模有效动用,在总结近年来深层煤层气勘探开发成果的基础上,分析了深层煤层气地质、工程与管理等关键评价参数,指出了中国现阶段深层煤层气勘探开发在资源、技术、成本、管理和理念等方面面临的问题,提出了深层煤层气效益开发的关键对策。研究结果表明：(1)中国近年来在鄂尔多斯、准噶尔、四川等盆地取得了深层煤层气勘探突破,深层煤层气将成为中国天然气增储上产的战略接替资源;(2)不同煤阶煤层吸附气量存在最大临界深度带,超过临界深度带后煤层处于饱和吸附状态,游离气比例逐渐增加,深层煤层气吸附饱和度达到100%;(3)不同煤阶煤岩随深度增加应力敏感性增强,900 m以深煤岩渗透率小于0.1 mD;(4)煤层厚度、煤岩热演化程度、煤体结构、保存条件、煤岩力学特性、应力场、压裂规模、动液面、临储比等是深层煤层气地质、工程与管理制度等评价的关键参数;(5)中国深层煤层气勘探开发面临着资源家底、适配性技术、效益开发、矿权新政、管理...     

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河东地区位于鄂尔多斯盆地东部，面积１．６×１０４ｋｍ２，煤层气资源量４．５×１０１２ｍ３，占全国煤层气总资源量的１２．８％。该区是今后５～１０年我国煤层气勘探开发的重点地区之一。从该区的煤层气资源背景、构造背景出发，认为河东中部地区是煤层气勘探开发最有利的目标区。理由是：①有利的构造部位可能具有良好的煤层气可采性；②多期生气提供了丰富的煤层气资源；③柳林试验区的勘探实践证明了中部地区具有煤层气勘探开发潜力。作为目前经济不发达的地区，建立河东煤层气主输气管线，是大规模开发煤层气的先决条件。另外，该区还是浅层天然气勘探的有利区，应采取浅层气、煤层气勘探并重，共同发展的策略。     

中国页岩气近期勘探开发进展

中国页岩气资源丰富,勘探开发前景广阔。通过采用资源类比法预测中国页岩气地质资源量达95.00×10~(12) m~3,技术可采资源量16.30×10~(12) m~3,经济可采资源量12.86×10~(12) m~3。页岩气作为中国国家政策鼓励开发的绿色独立矿种之一,备受社会广泛关注。在国家级页岩气示范区建设的基础上,逐步形成和发展了在页岩气综合地质评价、开发技术优化、水平井优质快速钻井、水平井体积压裂、水平井工厂化作业、高效清洁开采等页岩气勘探开发主体技术,现场应用成效显著。截至2016年底,涪陵页岩气田已生产页岩气50.37×108 m~3,长宁—威远页岩气田生产页岩气23.04×108 m~3,昭通页岩气田生产页岩气约2×108m~3。页岩气的勘探开发正改变中国能源结构,缓解国内天然气供需矛盾,促进中国绿色低碳经济发展。但目前中国页岩气勘探开发才刚刚起步,页岩气的规模效益开发仍面临一系列技术瓶颈需要攻克,针对深层页岩气在评层选区、钻完井工艺、体积压裂改造等勘探开发方面仍需开展技术攻关,从而进一步推动中国页岩气产业蓬勃发展。     

我国煤层气勘探开发现状、前景及产业化发展建议

煤层气的主要成分与天然气相似,是常规天然气的战略补充资源,它将在我国未来一次能源中占据重要地位。我国埋深2000m以浅的煤层气资源总量为34.5×1012m^3,可采资源量约10×1012m^3,其中华北煤层气资源量占全国资源总量的62%,这对于建设煤层气生产基地与规模利用极为有利。我国煤层气抽放利用和勘探开发所取得的成果显示了煤层气产业良好的发展前景。加快发展我国煤层气产业,还需要政府从产业发展高度制定系统的开发规划、长远发展战略以及相关法规,狠抓科技进步,加大资金投入和扶持力度。     

煤层气压裂和排采技术应用现状与进展

在当前国际能源供需矛盾日益突出的形势下,煤层气的资源勘探开发备受世界瞩目。对于此类非常规气田的开发人们借鉴常规油气田开发技术并加以改进,探索出开发煤层气的技术。主要概述了国内外煤层气井的压裂技术和排采技术的研究现状,分析存在的问题;对比各技术的优缺点和适用性,提出我国煤层气开发技术需加强的方面,展望未来发展趋势。清洁压裂液研制、二氧化碳泡沫压裂和氮气泡沫压裂技术改善,排采使用装置和排采工作制度改进是目前我国煤层气发展的主要技术突破点。     

中国煤层气产业“十三五”以来发展成效与建议

加大煤层气的开发利用,是推进中国能源清洁低碳转型的重要路径之一。“十三五”以来,在国家政策的大力支持下,中国煤层气产业发展取得积极成效,但总体规模仍偏小,进一步的开发利用仍然值得期待。为此,总结了中国煤层气产业“十三五”以来的6个方面的主要发展成效：(1)储、产量保持增长,近两年重新进入快速发展期;(2)两大煤层气产业基地地位进一步夯实,形成了两个千亿立方米级大型煤层气田;(3)中深层煤层气实现重大突破;(4)已开发的主力煤层气田实现了长期稳产增产,保障我国煤层气产量稳中有升;(5)四川省、贵州省和新疆维吾尔自治区等地有望建成一批新的产业基地;(6)国家煤层气管理体制改革不断深化,效果初显。同时,针对煤层气产业发展面临的资源赋存条件日趋复杂、矿权相对较少、开发企业效益总体较差、优惠政策和改革措施有待加强等关键问题,提出了加大勘探力度、加强技术攻关、增加区块供给、体现多元价值等方面的4条建议,为中国煤层气产业在“双碳”目标下的快速健康发展提供了有益的参考和借鉴。     

中国煤层气开发利用现状及技术进展

通过对我国煤层气开发利用和技术发展现状的分析和调查研究,总结了我国煤层气产业发展现状及特点。分析表明:"十二五"期间,我国煤层气勘探开发成果显著,煤层气产量稳步增长,沁水和鄂东等产业基地建设逐步完善,中低阶煤的煤层气勘探开发取得突破。但整体上未能完成"十二五"规划制定的产业发展目标;同时,煤层气开发技术取得了快速发展,井型多样化、压裂的规模化、排采的精细化智能化,尤其是多分支水平井钻井技术、水平井分段压裂技术以及碎软构造煤地区煤层气开发技术取得了优异成效;最后,针对我国煤层气产业发展现状,提出了我国煤层气未来产业发展方向。     

2016年中国石油十大科技进展

<正>古老油气系统源灶多途径成烃理论突破有效指导深层勘探深层碳酸盐岩气藏开发技术突破有力支持安岳大气田规模开发全可熔桥塞水平井分段压裂技术工业试验取得重大突破PHR系列渣油加氢催化剂工业应用试验获得成功满足国V标准汽油生产系列成套技术有效支持汽油质量升级医用聚烯烃树脂产业化技术开发及安全性评价取得重大突破     

沁水盆地南部煤层气田勘探开发技术探索与认识

为加快煤层气勘探开发的步伐,中国石油华北油田公司在沁水盆地南部樊庄区块开展了高煤阶煤层气规模开发实践,逐步形成了山地浅层二维及三维地震采集处理和精细解释、高煤阶煤层气区带评价优选、煤层气排采控制、煤层气二次压裂解堵增产、水平井设计优选、水平井钻井、适合于山区特点的煤层气低压集输工艺及自动化控制等8大技术系列。率先开展了煤层气水平井压裂解堵试验,改进了防砂、防煤粉工艺,创新提出了开发单元和开发井组,自主研发了一批专有技术（目前已申请专利11项）。总结近5年的煤层气勘探开发实践,获得以下几点经验与认识：①煤层气井钻探需要地震资料的支持;②严格遵守勘探程序是高效开发煤层气的重要保证;③煤岩煤质是煤层气富集最重要的控制因素之一;④该区埋深介于800～1 200 m的主力煤层具有良好的勘探开发前景。     

对我国煤层气勘探前景的再认识

我国的煤层气勘探已经取得了令人鼓舞的成果,众多地区的勘探开发试验取得了工业性突破,并发现了大型煤层气田。与此同时,也存在着勘探开发的技术难题和不同认识,主要集中体现在煤层气地质条件的影响方面。作者从影响煤层气勘探的地质条件出发,探讨了煤层气资源的可采性,认为目前能够采用排水来气方法开发煤层气资源的地区是有限的,这主要受制于煤层气的可采性,而煤层气的可采性则主要取决于煤体结构、地层压力和水文地质条件。文中首比提出了划分煤层气的3种水文地质类型及分布区域,分析了不同水文地质类型对煤层气可采性造成的不同影响,探讨了煤层气综合勘探开发的前景,并提出了今后煤层气勘探工作的建议。      

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本以六盘水煤层气勘探开发试验获得的实际资料为基础,结合国内外煤层气勘探开发成果,对其勘探开发前景进行了初步研究。指出该区具有煤层多,累计厚度大,煤阶类型多样;煤层含气量较产,煤层气资源量丰富;含气饱和度、临界解吸压力与地层压力的比值中等;煤层渗透性非均质性较强;煤层单层较薄,煤体结构较差;煤层地应力较高,杨氏模量较低及地形条件较差等特点。通过对上述特点的综合分析,章认为六盘水煤层气地质特征总体表现为煤层气资源条件优越,煤层气可采性较差;目前制约煤层气勘探开发的关键技术问题是选层技术、压裂技术和形成井网技术。建议继续六盘水煤层气勘探开发试验,并重点开展选层技术、压裂技术和形成井网技术的攻关研究。     

沁水盆地煤层气田试采动态特征与开发技术对策

沁水盆地煤层气资源丰富,中国石油天然气集团公司于1994年起在该盆地内开展了大规模的勘探、试采和正式开发准备工作。从气田动态分析入手,系统研究了该煤层气田的开采特征。结果认为：压裂增产、多分支井是开发该煤层气田的有效手段;3#煤产气量高低与其地质因素关系密切;在煤层气排采过程中应保持动液面稳定下降。结合煤层气开采动态特征,提出了沁水盆地煤层气田合理的开发技术对策：①采用地面垂直井和多分支水平井相结合的方式开发该地区的煤层气资源,在此基础上优化合理的井网部署方式和增产方式;②3#、15#煤层的地质条件差异较大,建议优先考虑开采3＃煤层,15＃煤层在3＃煤层产量下降时可视储层发育情况择时投产;③在排水采气初期,应建立合理的排采工作制度,避免储层渗透率的急剧下降。     

深埋煤层气藏水力压裂增产技术探讨

作为非常规天然气的煤层气,勘探开发技术具有特殊性。水力压裂增产技术在浅部煤层气开发中已经得到广泛应用。埋深大于1 000 m的深埋煤层气资源量巨大,占我国煤层气总资源量的61.2%。较之浅煤层,深煤层具有高地应力、高地温、高岩溶水压、强烈的开采扰动的工程力学特征。深埋煤层气藏水力压裂增产面临着井壁稳定难、人工裂缝延伸规律性差、支撑剂有效输运难、煤层渗透率保护困难、煤层气吸附解析规律复杂等难题。鉴于此,有必要在现有的浅煤层压裂增产技术基础上,研制超低密度支撑剂和多重功效的压裂工作液体系,形成深埋煤层气体积压裂的配套技术,从而推动深埋煤层气压裂增产技术的发展。     

我国深层—超深层油气资源探矿权管理存在的问题及政策建议

随着我国浅层—中浅层油气资源的探明程度逐年升高,勘探增储潜力逐年递减,加大深层—超深层油气勘探对于缓解年度新增油气探明储量的压力、保障国家能源安全具有重要战略意义。为保障资源充分利用、促进深层—超深层油气资源发现、有效统筹资源,从而保障国家能源安全,对深层—超深层矿权管理提出了优化建议。深层—超深层矿权管理过程中存在探采合一期限过短不足以完成转采、新出让深层—超深层探矿权范围较小不利于油气勘查、探矿权相互穿插导致科研资金重复投入等问题。通过系统梳理深层—超深层油气勘探开发现状及资源潜力,深入分析深层—超深层矿权管理中存在的问题并提出针对性解决方案。建议探采合一期满再延续一次至8～10年,保障油田企业有足够的转采时间;合理设置出让矿权规模及延续退减方式,鼓励矿业权人在新区块内加强投入,促进油气资源发现;加强组建专项联合研究团队,贯通深层—超深层油气勘探开发装备材料器件、制造、应用产业链条,优化资源投入,提升中国战略资源整体效率。加强资源统筹、优化矿权管理政策,为我国深层—超深层油气勘探开发高质量可持续发展提供有力保障。     

中国天然气资源研究

中国天然气资源十分丰富，天然气远景资源量为47万亿m^3，最终可采天然气储量14万亿m^3。天然气资源量主要分布于鄂尔多斯、塔里木、四川、柴达木、东海、莺歌海、琼东南、松辽、珠江口、渤海湾、准噶尔等11个盆地中。西部地区的资源量约占总量的80％左右；东部占8％；海域占12％。中国天然气资源的勘探程度仍然很低，勘探潜力大，勘探领域多，中国陆上主要天然气勘探领域以四川、鄂尔多斯、塔里木、柴达木四大气区和松辽深层为主；海上以东海、莺歌海、琼东南以及珠江口盆地为主。中国煤层气资源也较丰富，煤层气远景资源量为27．3万亿m^3。图3表1参21     

中国煤层气发展战略探讨——以中石油煤层气有限责任公司为例

近年来我国煤层气产业增速放缓,为了促进产业发展,亟需围绕做大做强我国煤层气产业这一重大课题开展研究工作。为此,以中石油煤层气有限责任公司为例,系统研究和总结了该公司自2008年成立以来在鄂尔多斯盆地东缘煤层气产业基地建设、新疆地区煤层气勘探开发等方面取得的技术进展和成果,分析了我国煤层气产业发展面临的机遇与挑战。在此基础上,提出了有利于煤层气产业发展的5大主攻方向:①突出加快新疆地区中低煤阶煤层气战略接替规模突破;②持续攻关已开发区增产和提高采收率技术,大幅度提升开发效益;③强化深部煤层气及煤系地层天然气综合开发,提高资源综合利用率;④建立基于人工智能和大数据的煤层气田智能信息技术,提升煤层气田开发水平;⑤开展煤层气效益开发创新管理体系研究,为煤层气效益开发提供科学的制度保障。结论认为:①鄂尔多斯盆地东缘煤层气的规模开发为国家提供了宝贵的清洁能源,为煤矿安全生产、节能减排提供了新路径、做出了新贡献;②应持续推进管理创新和技术创新,突出加快在新疆地区建设我国第3个煤层气产业基地,促进我国煤层气产业加快发展。     

中国煤层气资源及勘探策略

指出中国是世界上煤层气资源最丰富的国家之一。初步预测煤层埋深300～1500m范围内煤层气总资源量约25万亿m~3。认为中国煤层气成气条件有五种类型:区域岩浆热变质作用,局部热动力变质作用,深层水交替热变质作用,区域压实变质作用和构造应力变质作用;和煤层气气藏有四大类型:压力封闭型,承压水封堵型,顶板水网络状微渗滤封堵型和构造封闭型。根据煤层气选区评价原则,选出了八大煤层气勘探有利区和26个有利目标区。认为沁水盆地南斜坡晋城地区、鄂尔多斯盆地东斜坡吴堡地区是目前煤层气勘探最有利的目标,石油天然气集团公司在这两个地区都进行了勘探,前景非常可观。还指出,石油公司应加强煤层气的高产富集规律和选区评价研究,摸索出一套适合我国煤层气勘探的评价方法和特殊的工艺技术,尽快建立2～3个试验区,加紧地质研究和现场工艺技术试验,力争尽快拿到中国第一个大型煤层气气田――沁水煤层气气田。     

鄂尔多斯盆地东缘煤层气勘探开发前景

鄂尔多斯盆地东缘蕴藏着丰富的煤层气资源,预测1500m以浅煤层气地质资源量约9×1012m3,是中国石油天然气股份有限公司近期勘探开发的重点区域。为弄清该区煤层气的勘探开发前景,在综合分析鄂尔多斯盆地东缘煤系地层,主力煤层的构造、分布,煤储层的物性、饱和度等煤层气基本地质条件及煤层气资源情况的基础上,认为该区的煤层具有较好的含煤性、含气性和可采性;结合煤层气勘探开发实践,对鄂尔多斯盆地东缘煤层气勘探开发有利区进行了整体评价,提出了渭北区块的韩城—合阳井区、临汾区块的午城—窑渠井区、吕梁区块的柳林—三交井区、吕梁区块的保德—神府井区是4大煤层气富集区。结论认为:鄂尔多斯盆地东缘资源探明率和资源转化率、勘探程度均较低,煤层气勘探开发前景广阔,具有商业化产气能力和形成大型煤层气田的条件,必将成为全国煤层气规模化、产业化、商业化运作的"甜点"区。     

中国石化页岩气发展现状与趋势

中国页岩气地质资源丰富,但与北美相比具有地质年代老、埋深大、热演化程度高、构造和地表条件复杂的特点,很难实现商业开发。自2006年以来,中国石化页岩气勘探开发经历了调研及选区评价、勘探突破和勘探开发快速发展3个阶段。2012年,海相页岩气勘探获得重大突破,高效建成中国首个页岩气田——涪陵页岩气田,并实现威荣深层页岩气商业开发及其他勘探领域的不断拓展,页岩气探明储量、产量快速规模增长。经过十余年的科技攻关和重大装备研发,中国石化创新引领了页岩气藏精细描述及综合评价技术体系,发展了立体开发调整技术,形成了山地条件下优快钻井与长水平井分段压裂及气田绿色开发配套技术。中国石化未来将持续加强地质评价与探索,夯实可持续发展的资源基础,坚持地质工程一体化发展思路,加强技术装备升级,利用大数据、人工智能助推油气行业降本增效,加强项目全过程一体化管理,提升页岩气开发效益,从而实现中国石化页岩气探明储量、产量稳步增长。     

中国页岩气发展前景及挑战

本文详细阐述了全球尤其是北美页岩气开发现状,论述了Marcellus与Haynesville页岩气区的主要特征,认为持续技术创新、高效经营管理模式、多元产业扶持政策是美国页岩气飞速发展的主要驱动力,对我国页岩气的开发具有良好的借鉴作用。作者系统梳理了中国页岩气近20年的探索攻关与实践历程,认为历经评层选区、开发试验、示范区建设、海相页岩气规模开发4个阶段,国内页岩气开发取得了重大成就,建成川南、涪陵等中深层页岩气大气田,实现了海相页岩气规模效益开发,2022年产量达238亿方,成为我国天然气重要的供应来源,同时深层页岩气产能建设稳步推进,新区新层系勘探也取得重大突破。在深入分析我国页岩气地质与资源特征的基础上,文章论证了我国具备年产500亿～800亿的开发潜力,但需要从完善页岩气立体开发配套技术、持续优化页岩气地球物理评价技术、加快钻井与压裂工程技术迭代升级、加大新层系新领域的勘探评价力度4个方面持续攻关。