徐鳳銀等：鄂爾多斯盆地東緣深部(層)煤層氣勘探開發理論技術難點與對策
中國發展網訊 近日，現任中國石油天然氣集團有限公司科技委員會委員、煤層氣高階專家（一級正），煤層氣開發利用國家工程研究中心主任、技術委員會副主任，中國石油天然氣集團有限公司煤炭地下氣化技術研發中心主任、技術委員會副主任，中聯煤層氣國家工程研究中心有限責任公司總經理的徐鳳銀等人撰寫並發表了《鄂爾多斯盆地東緣深部（層）煤層氣勘探開發理論技術難點與對策》論文。
針對性地提出勘探地質、開發地質、鑽完井、壓裂（儲層改造）、排採（舉升）、集輸與數智化等理論與技術的研究方向和具體對策，這一成果不僅對加快鄂東緣深部（層）煤層氣規模上產具有重要的指導意義，而且對國內外深部（層）煤層氣規模開發具有很強的引領和示範作用，也可有力推動煤層氣產業高質量發展、支撐實現國家碳達峰碳中和目標與保障清潔能源安全。
我國深部（層）（以下均指埋深大於2000m）煤層氣資源豐富，勘探開發潛力巨大。2019年以來，鄂爾多斯盆地東緣（鄂東緣）大寧–吉縣區塊逐步進入深部（層）煤層氣“規模勘探+先導試驗”階段，直井日產氣量突破2×104m，水平井日產氣量突破10×104m，這一標誌性成果既突破傳統意義上煤層氣勘探開發領域的深度禁區，使得煤層氣總資源量有望在30。05×1012m基礎上大幅度增加，又將成為“十四五”乃至長遠煤層氣產業實現規模發展的重點勘探開發方向。
面對以地面傳統鑽井、壓裂（儲層改造）、排採（舉升）、集輸和數智化等為主體技術及開發方式的迫切需求，鄂東緣深部（層）煤層氣面臨許多基礎理論和技術難點，包括：成藏機理和賦存狀態，有利區優選方法；高產主控因素及控制機理，解吸–滲流機理與開發規律，“地質–工程一體化”開發甜點評價標準，關鍵開發指標確定方法和依據；低成本優快高效鑽完井技術，水平井水泥環高效密封控制技術；煤巖縫網形成機理，低成本、高效、環保壓裂入井材料，改造後縫網孔滲特徵、流動規律；高鹽、高水氣比、出砂等工況下排採及舉升控制技術；高效節能集輸、規模開發所需複雜集輸管網穩定執行理論與實踐體系；數智氣田建設和人工智慧應用研究。在系統梳理上述難點基礎上，針對性地提出勘探地質、開發地質、鑽完井、壓裂（儲層改造）、排採（舉升）、集輸與數智化等理論與技術的研究方向和具體對策，這一成果不僅對加快鄂東緣深部（層）煤層氣規模上產具有重要的指導意義，而且對國內外深部（層）煤層氣規模開發具有很強的引領和示範作用，也可有力推動煤層氣產業高質量發展、支撐實現國家碳達峰碳中和目標與保障清潔能源安全。
此次研究得出以下幾個結論：
在“十三五”國家科技重大專項專案創新成果的帶動下，鄂東緣大寧–吉縣區塊深部（層）煤層氣勘探獲得了重大突破，使人們對煤層氣傳統地質認識和勘探理念發生了根本性的轉變，顛覆了對深部（層）煤層氣開發“深度禁區”的認識，由此可使全國埋深小於2 000 m現有30。05×1012m3煤層氣資源量（埋深大於2 000 m一直未開展評價）大幅度增長，可使深部（層）煤層氣一躍成為保障國家油氣安全、實現碳達峰碳中和目標的重要接替資源之一，極大地堅定了深部（層）煤層氣規模效益開發的信心，煤層氣勘探開發和產業發展將由此進入到一個新階段。
基於鄂東緣大寧–吉縣區塊深部（層）煤層氣勘探開發和試採現狀梳理認為，深部（層）煤層氣與中淺部（層）相比，在成因機制、富集規律、賦存狀態及開發規律等有很大差異，面臨許多需要深入研究的理論難題。包括：成藏機理和賦存狀態，高產主控因素，開發動態變化規律，壓裂（儲層改造）過程中煤巖縫網形成機理，壓後孔滲特徵變化與氣液流動規律等。
由於地質上的差異性，使得現有中淺部（層）適應性工程技術不能完全照搬到用於深部（層）煤層氣開發。針對地面傳統鑽井、壓裂（儲層改造）、排採（舉升）、集輸和數智化等為主體技術的開發方式，鄂東緣深部（層）煤層氣勘探開發亟需開展諸多適應性技術攻關。包括：地質–工程開發甜點評價標準，關鍵開發指標確定，低成本優快高效鑽完井，水平井水泥環高效密封控制，低成本、高效、環保壓裂材料，特殊工況排採製度及井筒舉升控制，高效節能與集輸，大資料及數智化等。
針對鄂東緣深部（層）煤層氣勘探開發存在難題，提出相應的理論研究方向與技術攻關對策，包括：研究深部（層）煤層氣成藏機理與賦存規律，建立地質–工程開發甜點評價方法與標準，優選地質–工程一體化的勘探開發有利區和甜點，創新和整合鑽井、壓裂（儲層改造）、排採（舉升）、集輸及數智化等先進性、適應性技術，開展技術政策最佳化研究，形成實現高效開發的理論、技術和配套系統平臺，為鄂東緣深部（層）煤層氣規模高效開發提供技術支撐。
本次研究僅限於鄂東緣深部（層）煤層氣以地面鑽井、壓裂（儲層改造）、排採（舉升）、集輸及數智化等傳統開發方式的勘探開發理論及工程技術範疇，為鄂東緣深部（層）煤層氣資源的效益動用探索一些有效途徑，未涉及到與新興交叉性、系統性學科相關的理論與技術發展方向，包括煤炭地下氣化（UCG），CO2捕集、利用和封存（CCUS），以及其他生物、物理和化學開發技術（包括微生物、熱採、微波、鐳射、注入N2、CO2驅替）等研究。
