重重利好加持之下，石油科學(xué)家如何發(fā)現(xiàn)了煤巖氣？煤巖氣儲量“家底”究竟如何？其勘探開發(fā)有何意義？未來如何通過技術(shù)革新向儲量要產(chǎn)量，向產(chǎn)量要效益？記者帶著這些疑問，深入生產(chǎn)一線與科研現(xiàn)場，揭開煤巖氣的神秘面紗。
今年3月，在第43屆劍橋能源周“中國能源未來”戰(zhàn)略圓桌會議上，中國石油代表團首次向全球發(fā)布了中國石油在煤巖氣地質(zhì)理論認識與勘探開發(fā)方面的重大突破。對此，標普全球副董事長丹尼爾·耶金表示，中國石油在煤巖氣方面的創(chuàng)新成果，將對全球煤巖氣的未來發(fā)展產(chǎn)生重大引領(lǐng)和推動作用。同月，全國政協(xié)委員，中國石油集團董事長、黨組書記戴厚良在全國政協(xié)環(huán)境資源界別協(xié)商會議上建議，要統(tǒng)籌推進化石能源清潔高效利用，重點加大對頁巖氣、煤巖氣等非常規(guī)資源規(guī)模有效開發(fā)的政策支持力度，持續(xù)提高天然氣在能源消費結(jié)構(gòu)中的占比，發(fā)揮對化石能源低碳轉(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)域里中國率先突破、具有可能領(lǐng)跑世界的比較現(xiàn)實的一個領(lǐng)域。”在煤層氣開發(fā)利用產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟成立大會上，中國科學(xué)院院士、中國煤成氣理論的先驅(qū)和奠基人戴金星表示。
近年來，中國石油創(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發(fā)技術(shù)體系，引領(lǐng)推動中國煤巖氣產(chǎn)業(yè)革命，引發(fā)國內(nèi)外能源企業(yè)廣泛關(guān)注。
星星之火已成燎原之勢。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，有望成為我國未來天然氣增儲上產(chǎn)的重要“增長極”。
地質(zhì)理論認識的突破
基于“否定之否定”的接續(xù)創(chuàng)新
當全球目光聚焦頁巖氣時，來自中國石油的科技工作者卻在煤系地層深處發(fā)現(xiàn)了另一類“寶藏”——煤巖氣。它的發(fā)現(xiàn)與地質(zhì)理論認識的突破息息相關(guān)。
——由淺入深，揭開煤巖氣的“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氣體。
20世紀90年代，我國開始煤層氣的勘探評價工作。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，我國煤層氣開發(fā)全面啟動，成功實現(xiàn)了沁南、鄂東等煤層氣田的有效開發(fā)，并延續(xù)至今。
而基于煤層氣，傳統(tǒng)勘探理論認為，埋深超過1500米的煤層多為烴源巖，含氣量低，不作為儲集層對待，是煤層氣開發(fā)“禁區(qū)”。從全球來看，也鮮有人關(guān)注1500米以深的煤層氣資源。
但淺處有氣，深處真的沒有氣嗎？
以此追問，煤層氣公司于2019年8月在室內(nèi)實驗的基礎(chǔ)上，在首口試驗井大吉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發(fā)潛力。
“以前，中淺層煤層氣井要排水半年左右才能見氣，再過半年產(chǎn)量逐步上升，而大吉3-7向2井實現(xiàn)了‘開井就見氣’，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，證明煤巖氣見氣快、上產(chǎn)快、穩(wěn)產(chǎn)能力強。”煤層氣公司臨汾采氣管理區(qū)常務(wù)副經(jīng)理陳明說。
煤巖氣的發(fā)現(xiàn)，是油氣地質(zhì)理論認識的突破，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米以深的煤巖儲層同樣具有豐富的天然氣資源。這告訴我們，煤系氣體開發(fā)應(yīng)突破傳統(tǒng)深度認知，向深層拓展，尋找更多潛在資源。”煤層氣公司勘探開發(fā)研究院勘探所所長李永洲表示。
——從烴源巖到儲集層，打破成藏機制的桎梏。
大吉3-7向2井的突破極大地振奮了人心。2020年開始，中國石油的科技工作者通過后續(xù)基礎(chǔ)理論研究，進一步揭示了深部煤巖層段氣體獨特的賦存模式和成藏特征，借鑒致密氣、頁巖氣生儲成藏機制，將煤巖作為儲層整體勘探，創(chuàng)新提出了煤巖氣富集成藏地質(zhì)理論。
這一地質(zhì)理論讓社會公眾重新認識了成藏機制，證實了煤系氣體開發(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)系及其對氣體賦存和運移的影響。
“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)致做飯時揭開了鍋蓋，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。”有專家形象地比喻。
基于這一地質(zhì)理論，中國石油在準噶爾、鄂爾多斯、四川等盆地部署多口風(fēng)險勘探井并取得突破。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10萬立方米，比煤層氣單井單日的產(chǎn)量高出一個數(shù)量級。
未來天然氣上產(chǎn)增產(chǎn)的主體
讓保障國家能源安全底氣十足
“如果說煤層氣是‘擠海綿’，那么煤巖氣就是‘開閥門’。”有專家這樣比喻。傳統(tǒng)煤層氣需長期排水降壓后才能產(chǎn)氣，且產(chǎn)量較低，而煤巖氣通過“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。
國家能源局發(fā)布的2024年全國油氣勘探開發(fā)十大標志性成果提到，煤巖氣年產(chǎn)量僅用3年時間就快速提升至25億立方米，成為天然氣增產(chǎn)新亮點。這充分證明，煤巖氣勘探開發(fā)工作的快速突破、效益建產(chǎn)，有望成為我國未來天然氣上產(chǎn)增產(chǎn)的主體、可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略接替資源。
中國科學(xué)院院士鄒才能指出，2008年我國非常規(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“能源糧倉”輸送更多“優(yōu)質(zhì)糧”。
相較于中淺層煤層氣，煤巖氣開發(fā)不需要大規(guī)模排水，壓裂后開井快速高產(chǎn)，不僅大幅提升經(jīng)濟效益，而且碳排放強度較常規(guī)天然氣更低，與“雙碳”目標要求高度契合。
在保障安全供給的基礎(chǔ)上，統(tǒng)籌推進化石能源清潔高效利用，加大對煤巖氣等非常規(guī)資源的勘探開發(fā)力度，將持續(xù)提高天然氣在能源消費結(jié)構(gòu)中的占比，有效發(fā)揮對化石能源低碳轉(zhuǎn)型的支撐作用，進一步優(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”。
我國是煤炭大國，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)測超40萬億立方米。
中國石油股份公司副總地質(zhì)師兼勘探開發(fā)研究院黨委書記李國欣對此表示，煤巖氣作為中國天然氣持續(xù)增產(chǎn)的重要戰(zhàn)略接替資源，對于保障國家能源安全和實現(xiàn)“雙碳”目標具有重大意義。
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能源消費結(jié)構(gòu)中的占比正不斷攀升。2024年，全國天然氣消費量為4260.5億立方米，比上年增長8%，消費需求依舊維持相對高位，而我國國內(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現(xiàn)實要求，就是要力爭不斷增加天然氣資源的多元化供給氣源。”全國人大代表、煤層氣公司常務(wù)副總經(jīng)理劉洪濤說，“從目前開發(fā)勢頭來看，未來3至5年煤巖氣將成為繼致密砂巖氣、頁巖氣之后天然氣產(chǎn)量增速最快的類型。”
“煤巖革命”賦能新興產(chǎn)業(yè)
爭當發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的排頭兵
煤巖氣領(lǐng)域的實踐，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。
煤層氣俗稱“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發(fā)，初衷在于降低煤礦瓦斯爆炸的風(fēng)險。隨著開發(fā)技術(shù)的成熟，煤層氣作為清潔能源的經(jīng)濟價值逐漸被業(yè)界重新認識。
如果說煤層氣創(chuàng)新了對煤炭資源的利用方式，實現(xiàn)從“把煤挖出來燒”到“采煤生成的氣燒”，那么煤巖氣的開發(fā)就是更進一步，向更深處尋找高產(chǎn)氣流。
挺進深部，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，為大規(guī)模建產(chǎn)提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。與此同時，煤巖氣儲層滲透率更低，開采難度也更大。這種地質(zhì)特征的特殊性決定了其在開發(fā)上與煤層氣不同，對煤巖氣富集理論創(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、精細化管理是煤巖氣勘探開發(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、勘探開發(fā)、生產(chǎn)運行等多個領(lǐng)域，在提升開發(fā)效率和質(zhì)量上已初見成效。
目前，中國石油正在規(guī)劃探索對煤巖氣的綜合開發(fā)利用，例如甲烷等其他伴生資源的開發(fā)利用。未來，煤巖氣產(chǎn)業(yè)鏈有望進一步延展，實現(xiàn)科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新有效融合。
在能源超級盆地的版圖中，煤巖氣同樣占有一席之地。我國煤巖氣富集區(qū)域大部分位于具備建設(shè)能源超級盆地的地區(qū)。“鄂爾多斯盆地是我國最有潛力開發(fā)成為超級能源盆地的地區(qū)。這里也是煤巖氣資源最豐富、開采經(jīng)濟價值較高的地區(qū)。煤炭的經(jīng)濟開發(fā)深度通常不超過1500米，而開采煤巖氣可有效動用該深度以下的煤炭儲量。”煤層氣公司副總經(jīng)理、總地質(zhì)師熊先鉞說。
——從油氣變“綠能”，促進化石能源新利用。
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。
實現(xiàn)“雙碳”目標的關(guān)鍵在于能源轉(zhuǎn)型，統(tǒng)籌新能源發(fā)展與國家能源安全。在能源轉(zhuǎn)型進程中，大力發(fā)展新能源勢在必行。與此同時，傳統(tǒng)能源長期所發(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期內(nèi)仍是我國主體能源。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，又能減少對煤炭和石油依賴的平衡點。
煤巖氣的開發(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13萬噸標煤，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。隨著科技的不斷進步與發(fā)展，煤巖氣勘探開發(fā)將日益成熟與高效，為國家能源安全提供堅實保障。（余果林參與采寫）
