重重利好加持之下，石油科學(xué)家如何發(fā)現(xiàn)了煤巖氣？煤巖氣儲(chǔ)量“家底”究竟如何？其勘探開(kāi)發(fā)有何意義？未來(lái)如何通過(guò)技術(shù)革新向儲(chǔ)量要產(chǎn)量，向產(chǎn)量要效益？記者帶著這些疑問(wèn)，深入生產(chǎn)一線與科研現(xiàn)場(chǎng)，揭開(kāi)煤巖氣的神秘面紗。
今年3月，在第43屆劍橋能源周“中國(guó)能源未來(lái)”戰(zhàn)略圓桌會(huì)議上，中國(guó)石油代表團(tuán)首次向全球發(fā)布了中國(guó)石油在煤巖氣地質(zhì)理論認(rèn)識(shí)與勘探開(kāi)發(fā)方面的重大突破。對(duì)此，標(biāo)普全球副董事長(zhǎng)丹尼爾·耶金表示，中國(guó)石油在煤巖氣方面的創(chuàng)新成果，將對(duì)全球煤巖氣的未來(lái)發(fā)展產(chǎn)生重大引領(lǐng)和推動(dòng)作用。同月，全國(guó)政協(xié)委員，中國(guó)石油集團(tuán)董事長(zhǎng)、黨組書(shū)記戴厚良在全國(guó)政協(xié)環(huán)境資源界別協(xié)商會(huì)議上建議，要統(tǒng)籌推進(jìn)化石能源清潔高效利用，重點(diǎn)加大對(duì)頁(yè)巖氣、煤巖氣等非常規(guī)資源規(guī)模有效開(kāi)發(fā)的政策支持力度，持續(xù)提高天然氣在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的占比，發(fā)揮對(duì)化石能源低碳轉(zhuǎn)型的支撐作用。一系列關(guān)于煤巖氣的“好聲音”掀起了“煤巖革命”的討論熱潮。
“煤巖氣是油氣領(lǐng)域里中國(guó)率先突破、具有可能領(lǐng)跑世界的比較現(xiàn)實(shí)的一個(gè)領(lǐng)域。”在煤層氣開(kāi)發(fā)利用產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟成立大會(huì)上，中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)煤成氣理論的先驅(qū)和奠基人戴金星表示。
近年來(lái)，中國(guó)石油創(chuàng)新提出煤巖氣富集成藏地質(zhì)理論，攻關(guān)形成水平井體積壓裂及排采開(kāi)發(fā)技術(shù)體系，引領(lǐng)推動(dòng)中國(guó)煤巖氣產(chǎn)業(yè)革命，引發(fā)國(guó)內(nèi)外能源企業(yè)廣泛關(guān)注。
星星之火已成燎原之勢(shì)。隨著煤層氣公司、遼河油田等多家油氣田企業(yè)在鄂爾多斯盆地不斷取得新突破，煤巖氣這一非常規(guī)油氣資源，有望成為我國(guó)未來(lái)天然氣增儲(chǔ)上產(chǎn)的重要“增長(zhǎng)極”。
地質(zhì)理論認(rèn)識(shí)的突破
基于“否定之否定”的接續(xù)創(chuàng)新
當(dāng)全球目光聚焦頁(yè)巖氣時(shí)，來(lái)自中國(guó)石油的科技工作者卻在煤系地層深處發(fā)現(xiàn)了另一類(lèi)“寶藏”——煤巖氣。它的發(fā)現(xiàn)與地質(zhì)理論認(rèn)識(shí)的突破息息相關(guān)。
——由淺入深，揭開(kāi)煤巖氣的“廬山真面目”。
此前，業(yè)界和公眾更熟悉的是煤層氣，這是一種賦存在煤層中的以甲烷為主的烴類(lèi)氣體。
20世紀(jì)90年代，我國(guó)開(kāi)始煤層氣的勘探評(píng)價(jià)工作。2004年之后，相繼發(fā)現(xiàn)了沁水盆地南部和鄂爾多斯盆地東緣的煤層氣田。到了2006年，我國(guó)煤層氣開(kāi)發(fā)全面啟動(dòng)，成功實(shí)現(xiàn)了沁南、鄂東等煤層氣田的有效開(kāi)發(fā)，并延續(xù)至今。
而基于煤層氣，傳統(tǒng)勘探理論認(rèn)為，埋深超過(guò)1500米的煤層多為烴源巖，含氣量低，不作為儲(chǔ)集層對(duì)待，是煤層氣開(kāi)發(fā)“禁區(qū)”。從全球來(lái)看，也鮮有人關(guān)注1500米以深的煤層氣資源。
但淺處有氣，深處真的沒(méi)有氣嗎？
以此追問(wèn)，煤層氣公司于2019年8月在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，在首口試驗(yàn)井大吉3-7向2井探索酸壓改造工藝。該井投產(chǎn)后，在埋深2000米以下的8號(hào)煤巖段獲得工業(yè)氣流，突破了以往“談深色變”的思想禁錮，揭示了煤巖氣的效益開(kāi)發(fā)潛力。
“以前，中淺層煤層氣井要排水半年左右才能見(jiàn)氣，再過(guò)半年產(chǎn)量逐步上升，而大吉3-7向2井實(shí)現(xiàn)了‘開(kāi)井就見(jiàn)氣’，單井產(chǎn)量是淺層煤層氣井的5至10倍，并且持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)275天，證明煤巖氣見(jiàn)氣快、上產(chǎn)快、穩(wěn)產(chǎn)能力強(qiáng)。”煤層氣公司臨汾采氣管理區(qū)常務(wù)副經(jīng)理陳明說(shuō)。
煤巖氣的發(fā)現(xiàn)，是油氣地質(zhì)理論認(rèn)識(shí)的突破，深刻體現(xiàn)了“油氣在地質(zhì)家的腦海里”的理念。
“煤巖氣的突破，表明1500米以深的煤巖儲(chǔ)層同樣具有豐富的天然氣資源。這告訴我們，煤系氣體開(kāi)發(fā)應(yīng)突破傳統(tǒng)深度認(rèn)知，向深層拓展，尋找更多潛在資源。”煤層氣公司勘探開(kāi)發(fā)研究院勘探所所長(zhǎng)李永洲表示。
——從烴源巖到儲(chǔ)集層，打破成藏機(jī)制的桎梏。
大吉3-7向2井的突破極大地振奮了人心。2020年開(kāi)始，中國(guó)石油的科技工作者通過(guò)后續(xù)基礎(chǔ)理論研究，進(jìn)一步揭示了深部煤巖層段氣體獨(dú)特的賦存模式和成藏特征，借鑒致密氣、頁(yè)巖氣生儲(chǔ)成藏機(jī)制，將煤巖作為儲(chǔ)層整體勘探，創(chuàng)新提出了煤巖氣富集成藏地質(zhì)理論。
這一地質(zhì)理論讓社會(huì)公眾重新認(rèn)識(shí)了成藏機(jī)制，證實(shí)了煤系氣體開(kāi)發(fā)應(yīng)從整體角度重新審視煤層及圍巖的成藏特征，探索煤層與圍巖之間的相互關(guān)系及其對(duì)氣體賦存和運(yùn)移的影響。
“這就好比做了一鍋飯，因煤層氣埋藏較淺，受斷裂破壞影響，導(dǎo)致做飯時(shí)揭開(kāi)了鍋蓋，大量的氣散失了，僅在飯中間存在一些吸附氣。這種吸附氣很難開(kāi)采，而煤巖氣就是鍋蓋完好未揭，內(nèi)部充盈著滿滿的鍋氣。”有專(zhuān)家形象地比喻。
基于這一地質(zhì)理論，中國(guó)石油在準(zhǔn)噶爾、鄂爾多斯、四川等盆地部署多口風(fēng)險(xiǎn)勘探井并取得突破。數(shù)據(jù)顯示，截至目前，煤層氣公司在鄂爾多斯盆地等區(qū)域完鉆的159口水平井中，最好的井日產(chǎn)氣超過(guò)10萬(wàn)立方米，比煤層氣單井單日的產(chǎn)量高出一個(gè)數(shù)量級(jí)。
未來(lái)天然氣上產(chǎn)增產(chǎn)的主體
讓保障國(guó)家能源安全底氣十足
“如果說(shuō)煤層氣是‘擠海綿’，那么煤巖氣就是‘開(kāi)閥門(mén)’。”有專(zhuān)家這樣比喻。傳統(tǒng)煤層氣需長(zhǎng)期排水降壓后才能產(chǎn)氣，且產(chǎn)量較低，而煤巖氣通過(guò)“水平井+體積壓裂”技術(shù)，可將鉆井周期縮短30%以上，效率提升數(shù)倍。
國(guó)家能源局發(fā)布的2024年全國(guó)油氣勘探開(kāi)發(fā)十大標(biāo)志性成果提到，煤巖氣年產(chǎn)量?jī)H用3年時(shí)間就快速提升至25億立方米，成為天然氣增產(chǎn)新亮點(diǎn)。這充分證明，煤巖氣勘探開(kāi)發(fā)工作的快速突破、效益建產(chǎn)，有望成為我國(guó)未來(lái)天然氣上產(chǎn)增產(chǎn)的主體、可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略接替資源。
中國(guó)科學(xué)院院士鄒才能指出，2008年我國(guó)非常規(guī)油氣產(chǎn)量占油氣總產(chǎn)量比例不足2.5%，2024年已占27%。煤巖氣成為非常規(guī)油氣的一匹大黑馬。
——煤巖氣的出現(xiàn)，意味著為我國(guó)“能源糧倉(cāng)”輸送更多“優(yōu)質(zhì)糧”。
相較于中淺層煤層氣，煤巖氣開(kāi)發(fā)不需要大規(guī)模排水，壓裂后開(kāi)井快速高產(chǎn)，不僅大幅提升經(jīng)濟(jì)效益，而且碳排放強(qiáng)度較常規(guī)天然氣更低，與“雙碳”目標(biāo)要求高度契合。
在保障安全供給的基礎(chǔ)上，統(tǒng)籌推進(jìn)化石能源清潔高效利用，加大對(duì)煤巖氣等非常規(guī)資源的勘探開(kāi)發(fā)力度，將持續(xù)提高天然氣在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的占比，有效發(fā)揮對(duì)化石能源低碳轉(zhuǎn)型的支撐作用，進(jìn)一步優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)。
——煤巖氣的出現(xiàn)，意味著為端牢能源飯碗增加更多“底氣”。
我國(guó)是煤炭大國(guó)，大量氣體賦存在中深部和深部煤巖中。其中，埋深大于2000米的煤巖氣資源量預(yù)測(cè)超40萬(wàn)億立方米。
中國(guó)石油股份公司副總地質(zhì)師兼勘探開(kāi)發(fā)研究院黨委書(shū)記李國(guó)欣對(duì)此表示，煤巖氣作為中國(guó)天然氣持續(xù)增產(chǎn)的重要戰(zhàn)略接替資源，對(duì)于保障國(guó)家能源安全和實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)具有重大意義。
隨著能源變革與產(chǎn)業(yè)發(fā)展，天然氣能源的投用量在我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的占比正不斷攀升。2024年，全國(guó)天然氣消費(fèi)量為4260.5億立方米，比上年增長(zhǎng)8%，消費(fèi)需求依舊維持相對(duì)高位，而我國(guó)國(guó)內(nèi)工業(yè)天然氣產(chǎn)量為2464億立方米，仍有缺口。
“這為能源工作者提出一個(gè)現(xiàn)實(shí)要求，就是要力爭(zhēng)不斷增加天然氣資源的多元化供給氣源。”全國(guó)人大代表、煤層氣公司常務(wù)副總經(jīng)理劉洪濤說(shuō)，“從目前開(kāi)發(fā)勢(shì)頭來(lái)看，未來(lái)3至5年煤巖氣將成為繼致密砂巖氣、頁(yè)巖氣之后天然氣產(chǎn)量增速最快的類(lèi)型。”
“煤巖革命”賦能新興產(chǎn)業(yè)
爭(zhēng)當(dāng)發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的排頭兵
煤巖氣領(lǐng)域的實(shí)踐，具備能源領(lǐng)域新質(zhì)生產(chǎn)力的鮮明特征。
煤層氣公司黨委書(shū)記、執(zhí)行董事周立宏這樣概括煤巖氣產(chǎn)業(yè)：“煤巖氣是一種用非常規(guī)油氣的理念、非常規(guī)技術(shù)開(kāi)發(fā)的非常規(guī)能源，技術(shù)含量更高。”
作為能源領(lǐng)域新興產(chǎn)業(yè)，煤巖氣“新”在何處？
——從“奪命瓦斯”到“清潔動(dòng)力”，助推產(chǎn)業(yè)新迭代。
發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，總是伴隨著技術(shù)革命性突破、生產(chǎn)要素創(chuàng)新性配置和產(chǎn)業(yè)深度轉(zhuǎn)型升級(jí)。
煤層氣俗稱(chēng)“煤礦瓦斯”，是煤礦安全生產(chǎn)的主要威脅之一。煤層氣早期作為煤炭的伴生資源開(kāi)發(fā)，初衷在于降低煤礦瓦斯爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。隨著開(kāi)發(fā)技術(shù)的成熟，煤層氣作為清潔能源的經(jīng)濟(jì)價(jià)值逐漸被業(yè)界重新認(rèn)識(shí)。
如果說(shuō)煤層氣創(chuàng)新了對(duì)煤炭資源的利用方式，實(shí)現(xiàn)從“把煤挖出來(lái)燒”到“采煤生成的氣燒”，那么煤巖氣的開(kāi)發(fā)就是更進(jìn)一步，向更深處尋找高產(chǎn)氣流。
挺進(jìn)深部，意味著地質(zhì)條件的變化。相較煤層氣，深部煤層厚度大、熱演化程度高、生氣能力強(qiáng)，為大規(guī)模建產(chǎn)提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。與此同時(shí)，煤巖氣儲(chǔ)層滲透率更低，開(kāi)采難度也更大。這種地質(zhì)特征的特殊性決定了其在開(kāi)發(fā)上與煤層氣不同，對(duì)煤巖氣富集理論創(chuàng)新、煤巖氣關(guān)鍵技術(shù)突破提出新的要求。
數(shù)智化賦能、精細(xì)化管理是煤巖氣勘探開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵。煤層氣公司引入物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)，探索并賦能地質(zhì)研究、勘探開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)運(yùn)行等多個(gè)領(lǐng)域，在提升開(kāi)發(fā)效率和質(zhì)量上已初見(jiàn)成效。
目前，中國(guó)石油正在規(guī)劃探索對(duì)煤巖氣的綜合開(kāi)發(fā)利用，例如甲烷等其他伴生資源的開(kāi)發(fā)利用。未來(lái)，煤巖氣產(chǎn)業(yè)鏈有望進(jìn)一步延展，實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新有效融合。
在能源超級(jí)盆地的版圖中，煤巖氣同樣占有一席之地。我國(guó)煤巖氣富集區(qū)域大部分位于具備建設(shè)能源超級(jí)盆地的地區(qū)。“鄂爾多斯盆地是我國(guó)最有潛力開(kāi)發(fā)成為超級(jí)能源盆地的地區(qū)。這里也是煤巖氣資源最豐富、開(kāi)采經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的地區(qū)。煤炭的經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)深度通常不超過(guò)1500米，而開(kāi)采煤巖氣可有效動(dòng)用該深度以下的煤炭?jī)?chǔ)量。”煤層氣公司副總經(jīng)理、總地質(zhì)師熊先鉞說(shuō)。
——從油氣變“綠能”，促進(jìn)化石能源新利用。
新質(zhì)生產(chǎn)力本身就是綠色生產(chǎn)力。能源綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展是形成綠色生產(chǎn)力的關(guān)鍵。
實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵在于能源轉(zhuǎn)型，統(tǒng)籌新能源發(fā)展與國(guó)家能源安全。在能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程中，大力發(fā)展新能源勢(shì)在必行。與此同時(shí)，傳統(tǒng)能源長(zhǎng)期所發(fā)揮的兜底支撐作用也不容小覷。
以煤為主的化石能源在一定時(shí)期內(nèi)仍是我國(guó)主體能源。天然氣碳排放量低于煤炭和石油，既是低碳清潔能源的代表，也是能源轉(zhuǎn)型過(guò)渡期的重要抓手。煤巖氣的出現(xiàn)成為既能利用傳統(tǒng)能源資源稟賦，又能減少對(duì)煤炭和石油依賴(lài)的平衡點(diǎn)。
煤巖氣的開(kāi)發(fā)為油氣變“綠能”提供了新的可能。煤巖氣本身是一種清潔能源，1億立方米煤巖氣大約可替代13萬(wàn)噸標(biāo)煤，從而減少二氧化碳和其他污染物的排放。
目前，煤巖氣作為一種新類(lèi)型非常規(guī)天然氣資源，還處于初期探索階段。隨著科技的不斷進(jìn)步與發(fā)展，煤巖氣勘探開(kāi)發(fā)將日益成熟與高效，為國(guó)家能源安全提供堅(jiān)實(shí)保障。（余果林參與采寫(xiě)）
