▲吉深6-7平01井场
国家能源局近日发布的2024年全国油气勘探开发十大标志性成果提到，深层煤岩气年产量仅用3年时间快速提升至25亿立方米，成为天然气增产新亮点。当前，1500米以浅的煤层气（瓦斯）更多作为煤炭生产的伴生资源，开采正面临储量减少、效益下降问题。伴随近年更深层的煤岩气资源勘探与开发技术取得突破，我国煤层气开发逐步由“浅”入“深”，为产业的可持续发展提供了新方向。到2035年，全国煤岩气产量有望达到400亿—500亿立方米。
浅部开采渐遇“瓶颈”
自20世纪80年开始，美国逐步实现煤层气商业开发，但之后页岩气产业兴起，对煤层气的投资开发随之减少。美国煤层气年产量从2008年的556.71亿立方米减少至目前的200亿立方米左右。当前，澳大利亚已取代美国成为全球煤层气最大生产国，年产量超过400亿立方米。
我国煤层气资源丰富，2000米以浅地质储量达30万亿立方米以上，可采储量12.5万亿立方米以上，约占常规天然气的四分之一，是我国天然气资源的重要补充。多年来，中国石油、中国石化、中国海油和山西华新集团等一批能源企业有力推动了我国煤层气产业发展。2024年，我国煤层气新增探明地质储量达7000亿立方米。
中石油煤层气公司执行董事周立宏在接受《中国能源报》记者采访时表示：“我国早期进行煤层气开发是为确保煤矿安全生产。通过‘先采气、后采煤’的方式，提前抽采煤炭瓦斯，减少煤矿生产事故风险。”同时，由于瓦斯直接排放对大气污染严重，伴随近年政策不断推进瓦斯销毁或利用，让瓦斯“变害为利、变废为宝”。
但是，当前“煤与瓦斯共采”的方式逐步遇到瓶颈，储量低、开采效益差成为问题。周立宏也指出：“煤矿开采深度较浅，裂隙等导致地表水进入煤层，造成了部分煤层气散失。排水采气是煤炭开采必不可少的步骤，而从经济效益角度看，浅层煤层气只作为煤炭的伴生资源，品位低、单井效益差、产量不稳定等问题持续困扰。”
向“深”突破资源接替
从储层角度看，1500米以深的深层煤层气被称为煤岩气，与浅层煤层气有所区分。面对浅层煤层气开发效益差的问题，美国先前曾尝试开发煤岩气，但技术不完善导致产量依然有限，且深部开采成本高，难以和页岩气产量的迅速增长相抗衡。中国矿业大学（北京）地测学院教授李勇指出：“美国页岩气产量能迅速超越煤层气，主要是由于北美海相页岩沉积稳定、生烃条件优越，更易开发其中赋存的资源。而目前我国的页岩气开发主要在四川盆地，相比之下，煤炭资源分布更广，伴随向深开采技术不断完善，未来我国煤岩气产量有望超过页岩气。”
李勇进一步表示：“埋深小于1500米的传统煤层气以吸附气为主，占煤层总含气量90以上。开采以‘排水—降压—解吸—扩散—渗流’模式为主。而埋藏更深的煤岩气则是游离气与吸附气并存，游离气占总含气量的20—50%，压后开井快速高产，无须长期排水，大幅提升了经济效益。”
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2024年，我国深层煤岩气勘探开发已经进入“快车道”，在鄂尔多斯盆地探明3个千亿方级深层煤岩气大气田，探明地质储量突破5000亿立方米，接近该地区以往煤层气探明总量的70%。中石油煤层气公司去年立足鄂尔多斯盆地东缘大吉区块，实现了大吉深层煤岩气田高效增储上产，日产气量突破700万方，年生产能力达到20亿方，已建成我国首个百万吨油气当量深层煤岩气田。此外，中国石化在延川南区块年产煤层气4亿立方米，实现了中-深层煤层气商业规模开发；中国海油在鄂东北神府区块探明深层煤岩气储量超过1100亿立方米。
技术创新引领高效开采
周立宏表示，深层煤岩气早期被视为开采禁区，传统观念认为埋深增加会使储存条件变差、吸附气含量降低，但近年研究表明，深层煤单位体积总含气量是浅层煤的2—3倍，且煤岩分布范围广，煤层气由浅部的伴生资源转为主力开发资源。尽管深层煤岩气储量大，资源禀赋好，但开采面对的地质条件相比浅层更加复杂，一系列挑战仍影响着高效开采。
例如，当前煤岩气开发借鉴页岩油气开发技术，采用长水平井加大型体积压裂技术。但煤炭疏松易坍塌，限制了水平井长度。周立宏表示，当前中石油煤层气公司正在挑战3公里长水平井，当前钻井提速和防坍塌技术取得突破，同时节水改造和低成本压裂技术持续完善，让煤岩气开采的“低成本、高产量”成为可能。
而在储层预测方面，周立宏指出，和页岩气类似，煤岩气开采也存在“甜点体”概念，要实现高效开发，必须精准把握这一气体最富集区域的位置，生产效益才可能达到商业化开发的水平。“当前我们的储层精准预测技术不断完善。针对鄂尔多斯盆地相关区域，我们明确了储层中上部存在煤岩气开发‘黑金靶体’，这一区域的产气贡献率可以达到其他储层的3至6倍。”
当前煤炭的经济和技术开采下限约为1500米，更深层的煤炭资源难以直接开采。煤岩气开采主要仍针对深层煤岩中的天然气资源，并未触及煤炭资源本身。下一步，深层煤炭作为富含碳、氢元素的有机岩，资源属性有望进一步释放。通过加热深层煤炭实现煤炭地下气化，探索地下煤制气，不仅能够提升煤层气产量，同时也可有力推动煤炭资源化利用。
